第三章 第二节 肌肉的生物力学特性讲课稿
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希尔方程： T——张力 V——速度
(a + T )(V + b) = b(TO + a)
V
=
b
TO − T T +a
当T=0时，VMAX
肌力随肌肉收缩速度的增加而下降的原因是由于 ：
（1）收缩元中的横桥断开与联系时损失肌力； （2）收缩元和结缔组织中的流体粘滞性。
二、在体肌收缩生物力学
1、肌肉的激活状态 在神经脉冲的影响下，肌肉的收缩成分出现激
（四） 肌肉收缩的功、功率
肌肉收缩做
机械功
生理功
1、肌肉做功
(主要指） 机械功
做功大小与
载荷 速度
有关。
2、肌肉功率 肌肉将化学能转化为机械能的速度。
P=
A t
=
F
⋅
s
t
= F⋅v
（爆发力）
肌肉收缩的最大功率：
Pmax
=
1 3
Fmax
⋅
1 3
vmax
=
1 9
Pt
max
≈
1 10
Pt
max
（五） 肌肉与肌腱的生物力学性能对运动的影响 （六）肌肉收缩形式与其性质
活状态。因此把肌肉兴奋时其收缩成分力学状态的 变化称肌肉的激活状态。
肌肉收缩在时间上表现出顺序性。
肌肉放松
激活状态
收缩
(1)
(2)
(3)
肌肉受激发时的力学效应的顺序性
思考题：
短跑的起跑为什么采用“蹲踞式”起跑？
2、肌肉松弛
被拉长的肌肉，其张力有随着时间的延长而下 降的特性。
肌肉松弛原因：由弹性成分粘弹性体的特性决 定的。
（三） 载荷对肌肉收缩力学特性的影响 当载荷增大时，肌肉收缩力学特性的变化 如下：
1、 动作潜伏期延长； 2、 收缩幅度减小； 3、收缩速度下降。
缩
短
程
度
小负荷
中负荷
大负荷
时间（从开始激发起算） 图2—3 外部阻力增大时肌肉收缩的基本特征的变化
跑动作技术的生物力学
跑动中上、下肢摆动幅度大而有力是现代短 跑技术明显的特征。世界记录保持者 贝利跑时上 臂前后摆动的幅度达125° 。大腿前后的摆动幅度 为105° 左右。
第三章 骨、肌肉的力学特性 及人体基本活动原理
第二节 肌肉的力学特性
肌肉的基本功能是什么？ 是将化学能转变为机械能。
肌肉的生物力学特性表现为： 肌肉的收缩力、收缩速度。
一、肌肉结构力学模型 将肌肉简化成：弹性成分（串联、并联）、收缩成分。
弹 性 成 分：力
弹性形变
机械功
收 缩 成 分：由肌动蛋白微丝与肌球蛋白微丝组成， 兴奋时可产生张力，称主动张力。
串联弹性成分：由肌腱、肌节间Z盘及肌微丝的结缔 组织组成，当收缩成分兴奋后，使肌 肉具有弹性，产生被动张力。
并联弹性成分：由肌内膜、肌束膜和肌纤维膜组成， 当被牵拉时产生弹力，称被动张力。
单肌节力学模型
并
收
联
缩
弹
成
性
分
成
分
串联弹性成分
肌肉力学模型
并联 弹性 成分
串联弹性成分
并联 弹性 成分
串联弹性成分
单肌节力学模型
并
收
联Hale Waihona Puke Baidu
缩
弹
成
性
分
成
分
串联弹性成分
肌肉力学模型
串联弹性成分
并
并
联
联
弹
弹
性
性
成
成
分
分
串联弹性成分
A：平衡长度
B：静息长度
a：下肢肌(羽状肌较多) b：上肢肌(羽状肌较少)
模型的串联 模型的并联
肌肉的长度增加。 肌肉收缩速度增加。
肌肉的生理横断面增加。 肌肉收缩力增加。
2、肌肉收缩力 速度特性
思考题：
肌肉拉力的大小取决于什么？（力学、 解剖学、生理学）
(a + T )(V + b) = b(TO + a)
V
=
b
TO − T T +a
当T=0时，VMAX
肌力随肌肉收缩速度的增加而下降的原因是由于 ：
（1）收缩元中的横桥断开与联系时损失肌力； （2）收缩元和结缔组织中的流体粘滞性。
二、在体肌收缩生物力学
1、肌肉的激活状态 在神经脉冲的影响下，肌肉的收缩成分出现激
（四） 肌肉收缩的功、功率
肌肉收缩做
机械功
生理功
1、肌肉做功
(主要指） 机械功
做功大小与
载荷 速度
有关。
2、肌肉功率 肌肉将化学能转化为机械能的速度。
P=
A t
=
F
⋅
s
t
= F⋅v
（爆发力）
肌肉收缩的最大功率：
Pmax
=
1 3
Fmax
⋅
1 3
vmax
=
1 9
Pt
max
≈
1 10
Pt
max
（五） 肌肉与肌腱的生物力学性能对运动的影响 （六）肌肉收缩形式与其性质
活状态。因此把肌肉兴奋时其收缩成分力学状态的 变化称肌肉的激活状态。
肌肉收缩在时间上表现出顺序性。
肌肉放松
激活状态
收缩
(1)
(2)
(3)
肌肉受激发时的力学效应的顺序性
思考题：
短跑的起跑为什么采用“蹲踞式”起跑？
2、肌肉松弛
被拉长的肌肉，其张力有随着时间的延长而下 降的特性。
肌肉松弛原因：由弹性成分粘弹性体的特性决 定的。
（三） 载荷对肌肉收缩力学特性的影响 当载荷增大时，肌肉收缩力学特性的变化 如下：
1、 动作潜伏期延长； 2、 收缩幅度减小； 3、收缩速度下降。
缩
短
程
度
小负荷
中负荷
大负荷
时间（从开始激发起算） 图2—3 外部阻力增大时肌肉收缩的基本特征的变化
跑动作技术的生物力学
跑动中上、下肢摆动幅度大而有力是现代短 跑技术明显的特征。世界记录保持者 贝利跑时上 臂前后摆动的幅度达125° 。大腿前后的摆动幅度 为105° 左右。
第三章 骨、肌肉的力学特性 及人体基本活动原理
第二节 肌肉的力学特性
肌肉的基本功能是什么？ 是将化学能转变为机械能。
肌肉的生物力学特性表现为： 肌肉的收缩力、收缩速度。
一、肌肉结构力学模型 将肌肉简化成：弹性成分（串联、并联）、收缩成分。
弹 性 成 分：力
弹性形变
机械功
收 缩 成 分：由肌动蛋白微丝与肌球蛋白微丝组成， 兴奋时可产生张力，称主动张力。
串联弹性成分：由肌腱、肌节间Z盘及肌微丝的结缔 组织组成，当收缩成分兴奋后，使肌 肉具有弹性，产生被动张力。
并联弹性成分：由肌内膜、肌束膜和肌纤维膜组成， 当被牵拉时产生弹力，称被动张力。
单肌节力学模型
并
收
联
缩
弹
成
性
分
成
分
串联弹性成分
肌肉力学模型
并联 弹性 成分
串联弹性成分
并联 弹性 成分
串联弹性成分
单肌节力学模型
并
收
联Hale Waihona Puke Baidu
缩
弹
成
性
分
成
分
串联弹性成分
肌肉力学模型
串联弹性成分
并
并
联
联
弹
弹
性
性
成
成
分
分
串联弹性成分
A：平衡长度
B：静息长度
a：下肢肌(羽状肌较多) b：上肢肌(羽状肌较少)
模型的串联 模型的并联
肌肉的长度增加。 肌肉收缩速度增加。
肌肉的生理横断面增加。 肌肉收缩力增加。
2、肌肉收缩力 速度特性
思考题：
肌肉拉力的大小取决于什么？（力学、 解剖学、生理学）