2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫——運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究及應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中，描述人體或物體位置隨時(shí)間變化科學(xué)的是：A.運(yùn)動(dòng)學(xué)B.動(dòng)力學(xué)C.生物力學(xué)模型D.人體測(cè)量學(xué)2.以下哪個(gè)參數(shù)不屬于常用的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)？A.位移B.速度C.加速度D.角度3.使用高速攝像機(jī)配合標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)測(cè)量的技術(shù)通常稱為：A.光學(xué)標(biāo)記系統(tǒng)B.運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)C.力臺(tái)測(cè)量D.電磁標(biāo)記系統(tǒng)4.運(yùn)動(dòng)中地面反作用力大于重力時(shí)，人體處于：A.向前傾倒?fàn)顟B(tài)B.準(zhǔn)靜態(tài)C.推進(jìn)狀態(tài)D.靜止?fàn)顟B(tài)5.以下哪項(xiàng)不是影響肌肉力量輸出的主要因素？A.肌肉橫截面積B.肌肉收縮速度C.運(yùn)動(dòng)幅度D.運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的規(guī)則6.在分析跑步經(jīng)濟(jì)性時(shí)，通常需要考慮的主要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)是：A.最大速度B.平均步頻C.地面反作用力D.角速度7.可穿戴傳感器在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究中的主要優(yōu)勢(shì)不包括：A.非侵入性B.便攜性好C.數(shù)據(jù)采集精度高D.可用于復(fù)雜環(huán)境下的長期監(jiān)測(cè)8.下列哪項(xiàng)技術(shù)主要利用慣性傳感器來測(cè)量身體加速度和角速度？A.運(yùn)動(dòng)捕捉標(biāo)記點(diǎn)B.光學(xué)標(biāo)記系統(tǒng)C.加速度計(jì)D.力平臺(tái)9.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析中，使用生物力學(xué)模型的主要目的是：A.直接測(cè)量肌肉力量B.模擬和預(yù)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)C.優(yōu)化傳感器布局D.自動(dòng)生成訓(xùn)練計(jì)劃10.智能體育工程領(lǐng)域?qū)⑦\(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與人工智能結(jié)合，主要目的是：A.提高運(yùn)動(dòng)器材的銷量B.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和損傷風(fēng)險(xiǎn)的智能評(píng)估與預(yù)測(cè)C.簡化運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程D.增加運(yùn)動(dòng)趣味性二、填空題1.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是研究________的科學(xué)。2.人體運(yùn)動(dòng)學(xué)主要研究運(yùn)動(dòng)過程中________的變化規(guī)律。3.常用的運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量單位有米（m）、秒（s）和________。4.運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)主要研究運(yùn)動(dòng)過程中________與________之間的關(guān)系。5.力臺(tái)可以測(cè)量人體________和________。6.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)數(shù)據(jù)分析常用的軟件工具有________、MATLAB等。7.姿態(tài)分析在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中主要關(guān)注身體________的準(zhǔn)確性。8.智能運(yùn)動(dòng)服通常集成了________、加速度計(jì)、陀螺儀等多種傳感器。9.運(yùn)動(dòng)損傷的生物力學(xué)分析有助于理解________的發(fā)生機(jī)制。10.利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)________的自動(dòng)化。三、名詞解釋1.運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)2.推進(jìn)狀態(tài)3.人體測(cè)量學(xué)4.可穿戴傳感器5.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)模型四、簡答題1.簡述位移、速度和加速度之間的關(guān)系。2.簡述光學(xué)標(biāo)記系統(tǒng)（如Vicon）在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究中的主要工作原理。3.簡述地面反作用力（GRF）在跑步運(yùn)動(dòng)中的重要作用。4.簡述智能傳感器（如慣性傳感器）在運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)分析中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。五、計(jì)算題1.某短跑運(yùn)動(dòng)員在10米沖刺中，用時(shí)1.5秒。假設(shè)其加速過程近似勻加速直線運(yùn)動(dòng)，起點(diǎn)速度為0。請(qǐng)計(jì)算：(1)運(yùn)動(dòng)員的平均速度；(2)若終點(diǎn)速度為10m/s，請(qǐng)估算其加速過程中的平均加速度。2.假設(shè)一名跳高運(yùn)動(dòng)員在起跳時(shí)，腿部肌肉產(chǎn)生了800N的力，作用力臂（力作用線到關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心的距離）為0.15米。請(qǐng)估算該運(yùn)動(dòng)員在此瞬間腿部肌肉輸出的功率（假設(shè)起跳速度為3m/s）。六、綜合應(yīng)用題1.結(jié)合智能運(yùn)動(dòng)服和可穿戴傳感器技術(shù)，闡述如何設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)長跑運(yùn)動(dòng)員的跑步經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（如步頻、步長、垂直位移等），并分析這些數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)動(dòng)員改進(jìn)技術(shù)的指導(dǎo)意義。2.選擇一項(xiàng)具體的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目（如籃球投籃、游泳蝶泳等），簡述運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析在該項(xiàng)目技術(shù)診斷和改進(jìn)中的應(yīng)用方法，并說明智能技術(shù)（如動(dòng)作捕捉、肌肉活動(dòng)分析等）如何增強(qiáng)分析效果。試卷答案一、選擇題1.A2.D3.B4.C5.D6.B7.C8.C9.B10.B二、填空題1.人體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律2.位置3.角度（或度/弧度）4.力，加速度5.反作用力，壓力（或力）6.SPSS（或類似軟件）7.姿態(tài)8.生理信號(hào)（或肌電信號(hào)）9.損傷10.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)/損傷風(fēng)險(xiǎn)三、名詞解釋1.運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)：描述物體（或人體）位置、速度和加速度等運(yùn)動(dòng)特征，但不涉及引起運(yùn)動(dòng)的力或質(zhì)量參數(shù)。2.推進(jìn)狀態(tài)：指人體通過下肢與地面相互作用，產(chǎn)生的地面反作用力在水平方向分量大于重力，使身體向前運(yùn)動(dòng)的階段（通常發(fā)生在跑步的支撐相中后期）。3.人體測(cè)量學(xué)：測(cè)量人體各部分尺寸和形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的學(xué)科，為運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究提供人體模型參數(shù)。4.可穿戴傳感器：集成在衣物或飾品中，能夠穿戴在人體上，用于連續(xù)或非連續(xù)監(jiān)測(cè)生理信號(hào)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)或其他環(huán)境信息的傳感器。5.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)模型：基于生物力學(xué)原理和人體測(cè)量數(shù)據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型，用于模擬、預(yù)測(cè)或解釋人體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。四、簡答題1.解析思路：運(yùn)動(dòng)是物體位置隨時(shí)間的變化。速度是位置對(duì)時(shí)間的變化率，表示運(yùn)動(dòng)快慢和方向。加速度是速度對(duì)時(shí)間的變化率，表示速度變化的快慢和方向。因此，位移是基礎(chǔ)，速度是位移的變化率，加速度是速度的變化率。2.解析思路：光學(xué)標(biāo)記系統(tǒng)通過在運(yùn)動(dòng)物體關(guān)鍵點(diǎn)粘貼高反射標(biāo)記點(diǎn)，利用高速攝像機(jī)從多個(gè)角度同時(shí)捕捉標(biāo)記點(diǎn)的二維圖像。通過圖像處理算法計(jì)算標(biāo)記點(diǎn)的空間坐標(biāo)，再經(jīng)過三角測(cè)量原理或光束法截面原理，計(jì)算出標(biāo)記點(diǎn)在三維空間中的位置，從而重建運(yùn)動(dòng)軌跡并進(jìn)行分析。3.解析思路：地面反作用力是地面給予人體的支持力，它垂直于地面，大小約等于體重。在跑步中，GRF的水平分量推動(dòng)身體前進(jìn)（推進(jìn)狀態(tài)），垂直分量支撐體重并提供向上加速的力量。GRF的大小、方向和作用時(shí)間的變化直接影響跑步的效率、速度和姿態(tài)穩(wěn)定性。4.解析思路：智能傳感器體積小、重量輕、功耗低，可直接穿戴于運(yùn)動(dòng)部位，實(shí)現(xiàn)非侵入性的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。它們能捕捉到運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)生理和運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如心率、肌電、加速度、角速度），數(shù)據(jù)易于傳輸和處理，便于進(jìn)行連續(xù)、長時(shí)的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)監(jiān)測(cè)、姿態(tài)分析和生物反饋。五、計(jì)算題1.解析思路：平均速度=總位移/總時(shí)間。10米/1.5秒=6.67m/s。平均加速度=(終點(diǎn)速度-起點(diǎn)速度)/時(shí)間。(10m/s-0m/s)/1.5秒=6.67m/s2。2.解析思路：功率=力×速度×功角余弦。這里力是腿部肌肉產(chǎn)生的力，速度是起跳速度。假設(shè)力與速度方向一致（功角余弦為1），則功率=800N×3m/s×1=2400W(或2.4kW)。六、綜合應(yīng)用題1.解析思路：設(shè)計(jì)系統(tǒng)需集成多個(gè)可穿戴傳感器，如加速度計(jì)、陀螺儀（用于測(cè)量身體姿態(tài)角）、GPS（可選，用于測(cè)速度和距離）、心率帶等，集成在運(yùn)動(dòng)員上衣和短褲上。通過算法處理傳感器數(shù)據(jù)，計(jì)算步頻（單位時(shí)間步數(shù)）、步長（通過速度積分或加速度信號(hào)分析）、垂直位移（通過加速度信號(hào)積分得到）等經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。分析這些數(shù)據(jù)，與運(yùn)動(dòng)員的能耗數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，可以評(píng)估跑步效率，指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員調(diào)整步頻、步長、姿態(tài)等以降低能耗，改進(jìn)技術(shù)。2.解析思路：以籃球投籃為例。應(yīng)用方法：使用動(dòng)作捕捉系統(tǒng)記錄投籃動(dòng)作，分析關(guān)節(jié)角度、位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)；使用肌電傳感器分析主要肌肉（如肩部、手臂、手腕肌肉）