運(yùn)動生物力學(xué)任課教師：李再菊

第一章

運(yùn)動生物力學(xué)概論第二章人體運(yùn)動實(shí)用力學(xué)基礎(chǔ)第三章骨、肌肉的力學(xué)特性及人體基本活動第四章人體運(yùn)動數(shù)據(jù)采集及處理第五章動作技術(shù)的生物力學(xué)第一章運(yùn)動生物力學(xué)概論

二、運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容

四、運(yùn)動生物力學(xué)的發(fā)展簡史

一、運(yùn)動生物力學(xué)的概念三、運(yùn)動生物力學(xué)的指導(dǎo)思想

二、運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容

(一)運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)有以下幾點(diǎn)：

1、研究運(yùn)動員身體結(jié)構(gòu)和機(jī)能的生物力學(xué)特征，以生物力學(xué)的觀點(diǎn)來研究運(yùn)動器科學(xué)官系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及身體運(yùn)動素質(zhì)的力學(xué)特征，并考慮不同年齡、性別訓(xùn)練水平和心理特點(diǎn)來評價其運(yùn)動能力2、研究各項(xiàng)動作技術(shù)，確立動作技術(shù)原理，建立動作技術(shù)模式指導(dǎo)教學(xué)和訓(xùn)練，在體育教學(xué)中，講清楚動作技術(shù)原理是非常重要的，要使學(xué)生懂得怎樣做何為什么要做3、結(jié)合運(yùn)動員個人的身體形態(tài)、機(jī)能和運(yùn)動素質(zhì)等的特點(diǎn)，研究適合個人的最佳運(yùn)動技術(shù)和進(jìn)行動作技術(shù)診斷，對高水平運(yùn)動員的動作技術(shù)進(jìn)行生物力學(xué)分析，可以總結(jié)出共性的一般原理，對各個運(yùn)動員的動作技術(shù)進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)其個人的技術(shù)特點(diǎn)和存在的問題，提出改進(jìn)技術(shù)的措施。4、探索預(yù)防運(yùn)動創(chuàng)傷和康復(fù)手段的力學(xué)依據(jù)通過對人體結(jié)構(gòu)和機(jī)能的力學(xué)研究和對動作技術(shù)的生物力學(xué)分析，能揭示運(yùn)動器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)與機(jī)能相一致的關(guān)系。5、設(shè)計和改進(jìn)運(yùn)動器械運(yùn)動實(shí)踐中，人體位移或器械的飛行，都是人體育運(yùn)動場地或器械兩物體相互作用的結(jié)果三、運(yùn)動生物力學(xué)的指導(dǎo)思想1、發(fā)展的觀點(diǎn)2、對立統(tǒng)一的觀點(diǎn)3、內(nèi)外力相互作用中內(nèi)力起主導(dǎo)作用的觀點(diǎn)4、低級運(yùn)動形式受控于高級運(yùn)動形式的觀點(diǎn)。高級運(yùn)動形式即思維活動。人體的機(jī)械運(yùn)動又表現(xiàn)為兩種形式：人體自身發(fā)生的形變；相對于其周圍的環(huán)境而發(fā)生的位因此，在研究活體系統(tǒng)的運(yùn)動時要注意到各種力對生物體所做的功，即消耗于整體的位移，又消耗于自身的形變。這正是我們用生物力學(xué)和力學(xué)的觀點(diǎn)來研究人體運(yùn)動的可行性與必要性。

運(yùn)動生物力學(xué)發(fā)展簡史1〉最早對人和動物運(yùn)動的力學(xué)問題進(jìn)行研究的是古希臘哲學(xué)家和自然科學(xué)家阿里士多德2〉最早提出：大腦---運(yùn)動沖動---神經(jīng)---肌肉---關(guān)節(jié)運(yùn)動理論的是意大利著名醫(yī)生加倫3〉提出人體運(yùn)動必須服從力學(xué)定律的觀點(diǎn)的是：意大利科學(xué)家達(dá)芬奇。4〉第一部運(yùn)動生物力學(xué)著作是：意大利醫(yī)生解剖學(xué)家阿鮑列里《論動物的運(yùn)動》。5〉最早采用照相技術(shù)對人體運(yùn)動進(jìn)行研究的是法國生理學(xué)家馬勒。6〉影片分析萌芽是指1877年美國的麥布里奇第一次用24架照相機(jī)按順序拍攝了騎馬奔跑的連續(xù)動作。7〉首次提出從神經(jīng)控制論觀點(diǎn)來研究人體運(yùn)動的是蘇聯(lián)的伯恩斯坦?！墩搫游锏慕Y(jié)構(gòu)》8〉因?qū)∪饬W(xué)進(jìn)行分析而獲得諾貝爾獎是英國的生理學(xué)家希爾。

（二）瘦化模型（可變質(zhì)點(diǎn)系）當(dāng)人體各個環(huán)節(jié)的運(yùn)動效應(yīng)不明顯時，可以把環(huán)節(jié)的運(yùn)動看作一個質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動或者說把環(huán)節(jié)運(yùn)動看作環(huán)節(jié)質(zhì)心的運(yùn)動，這樣，上面的模型可以簡化為一個由15個質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系。

（三）簡單模型（質(zhì)點(diǎn)）就是把人體看作一個質(zhì)點(diǎn)，分析人體重心的軌跡。如跳高、跳遠(yuǎn)就是把人體看作一個質(zhì)點(diǎn)。條件：人體各環(huán)節(jié)的運(yùn)動效應(yīng)不明顯，相對于整個人體整體運(yùn)動而言可以忽略。

（四）隨機(jī)模型以觀察、統(tǒng)計為基礎(chǔ)而建立的數(shù)學(xué)模型。

二運(yùn)動的相對性及參考系

辯證唯物主義認(rèn)為運(yùn)動是絕對的。但是，如何對物體運(yùn)動進(jìn)行描述是擺在我們面前的一個問題。（一）運(yùn)動的相對性我們之所以判斷汽車是運(yùn)動的是因?yàn)槲覀儼阉约夯蛘呗愤叺臉淠净蚪ㄖ锒?，汽車是運(yùn)動的，這說明運(yùn)動是絕對的，而不是相對的。運(yùn)動具有相對性，為此我們對物體的機(jī)械運(yùn)動界定為一個物體相對于另一個物體的位置改變。（二）參考系與坐標(biāo)系

1、參考系：描述物體運(yùn)動時選定的參照物體或物體群。慣性參考系：相對于地球靜止或作勻速直線運(yùn)動的參考系；非慣性參考系：相對于地球作變速運(yùn)動的參考系。2、坐標(biāo)系：在體育運(yùn)動中常用的坐標(biāo)系市直角坐標(biāo)系。這種坐標(biāo)系通常有三種：一維坐標(biāo)：描述直線運(yùn)動；二維坐標(biāo)：描述平面運(yùn)動；三維坐標(biāo)：描述空間運(yùn)動。1、直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動 勻速直線運(yùn)動1〉直線運(yùn)動 勻變速直線運(yùn)動 變速直線運(yùn)動 非勻變速直線運(yùn)動圓周運(yùn)動(軌跡是一個圓)2〉曲線運(yùn)動 斜拋體運(yùn)動：軌跡為拋物線

2、平動、轉(zhuǎn)動、復(fù)合運(yùn)動1〉平動：剛體上任一兩點(diǎn)的連線保持平行而且長度不變的運(yùn)動。包括直線平動和曲線平動

直線平動曲線平動

2〉轉(zhuǎn)動：運(yùn)動過程中，物體上各點(diǎn)都繞同一條直線（即轉(zhuǎn)軸）做圓周運(yùn)動。3〉復(fù)合運(yùn)動：平動和轉(zhuǎn)動相結(jié)合的運(yùn)動。在研究中，通常將復(fù)合運(yùn)動分解為平動和轉(zhuǎn)動兩部分分別討論。（二）加速度速度只是研究描述物體運(yùn)動快慢的物理量，而速度的變化應(yīng)用加速度來描述。

加速度瞬時加速度：和求瞬時速度的方法一樣又叫加速度

平均加速度：a恒定不變?yōu)閯蜃兯僦本€運(yùn)動（三）運(yùn)動的合成與分解如果我們在研究物體的運(yùn)動時，遇到比較復(fù)雜的情況如物體的復(fù)合運(yùn)動，應(yīng)該怎么處理？為什么我們可以對運(yùn)動進(jìn)行合成與分解呢？這是因?yàn)槲矬w的運(yùn)動遵循一定的原理。1、運(yùn)動的獨(dú)立性原理又稱為運(yùn)動的疊加原理。內(nèi)容：若一個物體同時參與幾個運(yùn)動（稱為分運(yùn)動）則每一個分運(yùn)動不受其他分運(yùn)動的影響。物體的運(yùn)動是由各個彼此獨(dú)立分運(yùn)動疊加而成的，舉例說明（略）。這是物體運(yùn)動合成與分解的理論基礎(chǔ)。常用的方法是平行四邊形法則和直角坐標(biāo)法。對運(yùn)動合成與分解一般是速度的合成與分解。

2、速度矢量的合成與分解1)速度的合成：已知兩分運(yùn)動的速度（分運(yùn)動），求合運(yùn)動的速度。2)速度的分解速度的分解同樣遵循平行四邊形原則，即以合速度為對角線作平行四邊形而的分速度。一般采用正交分解法，即把合速度分解為豎直方向和水平分量。

不僅速度可以進(jìn)行合成與分解，任何矢量都可以進(jìn)行合成與分解，且遵循平行四邊形原則。在體育運(yùn)動中，人體運(yùn)動是非常復(fù)雜的。3、質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動（1）質(zhì)點(diǎn)的絕對運(yùn)動：運(yùn)動著的質(zhì)點(diǎn)（動點(diǎn)）相對于靜參考系的運(yùn)動；（2）質(zhì)點(diǎn)的相對運(yùn)動：運(yùn)動著的質(zhì)點(diǎn)（動點(diǎn)）相對于動參考系的運(yùn)動；（3）質(zhì)點(diǎn)的牽連運(yùn)動：動參考系相對于靜參考系的運(yùn)動。

舉例：籃球行進(jìn)間投籃：籃球相對于人的運(yùn)動是相對的；籃球相對于地面的運(yùn)動是絕對運(yùn)動；人相對于地面的運(yùn)動是牽連運(yùn)動。絕對運(yùn)動、相對運(yùn)動、牽連運(yùn)動的關(guān)系可以如下表示：

動點(diǎn)相對運(yùn)動絕對運(yùn)動

動系牽連運(yùn)動靜點(diǎn)4〉加速度（非勻變速）曲線3、表格法

即下落的時間t2=√2(H+h)/gH=gt12/2H=V02sin2θ/2g

將H=V02sin2θ/2g代入t2=√2(H+h)/g

t2=√(V02sin2θ+2gh)/g2故全程飛行時間：T=t1+t2T=（V0sinθ+√V02sin2θ+2gh）/gS1=（V02sinθcosθ+V0cosθ√V02sin2θ+2gh）/g

水平距離:S1=V0cosθT實(shí)踐距離：Sm=S1+S2（S2為實(shí)測

）

3、拋點(diǎn)低于落點(diǎn)的斜上拋運(yùn)動（學(xué)生自己推）例如：跳馬第一騰空運(yùn)動的軌跡；籃球投籃。

T=（V0sinθ+√V02sin2θ-2gh）/gS=（V02sinθcosθ+V0cosθ√V02sin2θ-2gh）/g（三）拋射體運(yùn)動的規(guī)律1、影響拋射體遠(yuǎn)度的因素1〉

1)

當(dāng)拋點(diǎn)和落點(diǎn)在同一水平面上的斜拋體運(yùn)動（學(xué)生自己推）P1952)當(dāng)拋點(diǎn)和落點(diǎn)不在同一水平面上的斜拋體運(yùn)動主要取決于出手的速度、角度、高度。2、影響拋射體高度的因素：主要取決于：出手的速度與角度。

五、運(yùn)動學(xué)量的特性（一）瞬時性（二）矢量性（三）相對性（四）獨(dú)立性以上四個特性不是孤立的，并且在同一問題中同時出現(xiàn)。作業(yè):1﹑在籃球比賽前,裁判員常用籃球的反彈高度來檢驗(yàn)所用籃球充氣是否合適.若裁判員將球從1.6米的高度自由落下,且籃球與場地碰撞后以落地速度的7/8為初速度豎直向上彈起,求:籃球的反彈高度?2﹑運(yùn)動員垂直縱跳,若蹬伸階段身體重心垂直位移0.5米,蹬伸時間0.2秒,求:他的起跳速度和重心上升的高度.3﹑在射箭比賽中,射箭