1、1,第二章 運(yùn)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ),2,掌握運(yùn)動(dòng)中的力合力矩及其表現(xiàn)形式，掌握影響人體平衡與穩(wěn)定的因素。 熟悉牛頓運(yùn)動(dòng)定律的在人體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用； 了解運(yùn)動(dòng)中力的合成與分解及其在人體運(yùn)動(dòng)中受力分析中的應(yīng)用。,學(xué)習(xí)目標(biāo),3,第一節(jié) 運(yùn)動(dòng)中的力與力矩,力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用，是使物體產(chǎn)生形變或線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。 力矩則是力和力臂的乘積，是使物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。,4,一、運(yùn)動(dòng)中的力,若將人體整體看做一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，則人體內(nèi)部各部分的相互作用，稱為內(nèi)力。外界作用于人體的力稱為外力。,（一）內(nèi)力與外力的概念,外力：重力、支撐反作用力等。,內(nèi)力：骨骼肌張力、關(guān)節(jié)約束力、韌帶張力等，其中骨骼肌的張力是人體

2、內(nèi)力中的主動(dòng)力。,5,運(yùn)動(dòng)中的內(nèi)力和外力的關(guān)系,2、內(nèi)力可以改變外力的大小 3、外力可用來(lái)增強(qiáng)內(nèi)力,1、內(nèi)力與外力是相對(duì)的,6,要獲得較大的反作用力作為人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，必須加大人的蹬地力，這又取決于人體肌肉活動(dòng)引起的對(duì)地面作用力的大小。肌肉活動(dòng)是主動(dòng)的，為了提高人體運(yùn)動(dòng)效果，最重要的是提高肌肉收縮的力量（內(nèi)力），以加大蹬地力從而得到一個(gè)大的反作用力（外力），使人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。 另外，實(shí)踐中采取一些措施，利用外部條件在一定程度上也可提高地面對(duì)人體的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上釘子，起跑時(shí)用起跑器等 。,7,跳高起跳過(guò)程中的外力作用,8,起跑過(guò)程中的外力作用,9,力量訓(xùn)練過(guò)程中人體肌肉收

3、縮抵抗負(fù)荷的內(nèi)外力作用,10,（二）外力,器械的其他阻力 肢體推動(dòng)運(yùn)動(dòng)器械進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，除要克服器械重力外，還需要克服器械的慣性力、摩擦力或彈力所產(chǎn)生的阻力，其大小與肢體的推力大小相等，方向相反。,11,意 義：,各種外力經(jīng)常被用來(lái)作為康復(fù)訓(xùn)練/治療的負(fù)荷，選擇的負(fù)荷要求與肢體運(yùn)動(dòng)的方向和力量相適應(yīng)，這是增強(qiáng)肌力訓(xùn)練的方法學(xué)基礎(chǔ)。,12,人體運(yùn)動(dòng)中所受到的外力 a.重力 大小與方向： ，方向：指向地球心。 g=9.8m/s/s,13,b. 摩擦力 概念，和特性。 b1.靜摩擦力和最大靜摩擦力 b2.滑動(dòng)摩擦力,14,c.彈性力 概念：由物體發(fā)生形變產(chǎn)生的力。 彈性力的胡克定律：,人體運(yùn)動(dòng)中所受到

4、的外力在體育運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)用。,15,d、支撐反作用力 人體處于支撐狀態(tài)時(shí)，人體重力作用于支撐面上，支撐面又反作用于人體，這種反作用稱為支撐反作用力。如果人體處于靜止?fàn)顟B(tài)，為靜力性支撐反作用力；如果人體局部環(huán)節(jié)有運(yùn)動(dòng)，則支撐反作用力會(huì)不斷變化，稱為動(dòng)力性支撐反作用力。,16,e、流體作用力 人體在空氣和水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，與流體發(fā)生接觸，并相互作用，流體對(duì)人體的作用即為流體作用力。 人體在水中受到浮力作用，可以減輕肢體的重力作用，對(duì)于肌力不足或關(guān)節(jié)疼痛的患者，可以借助水的阻力和浮力進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。,17,（三）內(nèi)力,定義： 是指人體內(nèi)部各組織器官間相互作用的力。各種內(nèi)力總要相互適應(yīng)，以維持最佳活動(dòng)，同時(shí)也不

5、斷和外力相抗衡以適應(yīng)人體生活的需要。 1）肌拉力 2）各組織器官間的被動(dòng)阻力 3）各內(nèi)臟器官的摩擦力 4）內(nèi)臟器官和固定裝置間的阻力 5）血液淋巴液在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的流體阻力，在分流時(shí)產(chǎn)生的湍流等。,18,1）肌拉力 這種力通過(guò)其在骨骼上的附著點(diǎn)，可以維持人體姿勢(shì)，引起人體內(nèi)部各部分、各環(huán)節(jié)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。是人體內(nèi)力中最重要的主動(dòng)力。,19,2）各組織器官間的被動(dòng)阻力 當(dāng)一肢體做屈曲或伸展運(yùn)動(dòng)時(shí)，其相反方向的組織受到牽拉，尤其是拮抗肌的張力，此時(shí)必須做相應(yīng)松弛，以保證運(yùn)動(dòng)的完成。,20,3）各內(nèi)臟器官的摩擦力 例如胃腸蠕動(dòng)時(shí)候腸袢間的摩擦力（盡管很?。呐K搏動(dòng)時(shí)與肺、縱隔和胸廓間的摩擦力等。

6、4）內(nèi)臟器官和固定裝置間的阻力 如胃腸蠕動(dòng)與腹膜、腸系膜、大血管間的阻力，食管的蠕動(dòng)與縱隔間的阻力等。5）血液淋巴液在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的流體阻力，在分流時(shí)產(chǎn)生的湍流等。,21,1.合力與分力 一個(gè)力如果它產(chǎn)生的效果與幾個(gè)力共同作用的效果相同，則這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就叫這個(gè)力的分力。 2.力的合成 求幾個(gè)已知力的合力，叫力的合成。 3.力的分解 力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。,（四）力的合成與分解,平行四邊形法則是力的合成與分解的基礎(chǔ),22,掌握物體受力的分析方法,確定受力分析對(duì)象，取出隔離體 確定場(chǎng)力（重力、電磁場(chǎng)力等） 確定所有外力：動(dòng)力，阻力（摩擦力、空氣阻力等），接觸力等。

7、 畫(huà)受力分析圖,23,a,b,c,d,24,當(dāng)骨骼肌在某一平面產(chǎn)生力作用時(shí)，可將肌力分解為兩個(gè)垂直分量：一個(gè)沿著骨軸線作用，另一個(gè)垂直骨軸線。前者起穩(wěn)固關(guān)節(jié)的作用，因而叫穩(wěn)固分量，后者是使骨產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的分量，所以叫轉(zhuǎn)動(dòng)分量。,25,1、力的時(shí)間累積效應(yīng) 作用于物體的合外力與其作用時(shí)間的乘積（Ft ），稱為力的沖量。而將運(yùn)動(dòng)物體或人體具有的“運(yùn)動(dòng)量”，即質(zhì)量與速度的乘積（m v），稱為動(dòng)量。 動(dòng)量定理：物體動(dòng)量的增量等于其所受的沖量。,（五）力的時(shí)間和空間累積效應(yīng),26,動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律：,1. 動(dòng)量與沖量的概念 動(dòng)量（矢量性） ，單位：米.千克/秒（m. kg / s）。 沖量（矢量性）

8、單位：牛頓.秒（N. s）,27,沖量的幾何含義：,S=F*t,28,動(dòng)量定理,物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在某段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的改變，等于所受合外力在這段時(shí)間內(nèi)的沖量。即：,29,動(dòng)量定理在運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用,1、在投擲項(xiàng)目中，為了增加器械的出手速度，即增加器械的出手動(dòng)量，應(yīng)增加在最后用力階段對(duì)器械的沖量。這要求在發(fā)揮最大力量的同時(shí)，延長(zhǎng)力的作用時(shí)間。,2、若要減少對(duì)人體的沖力，就得延長(zhǎng)力作用的時(shí)間，各種落地緩沖動(dòng)作就是典型的例子。,30,2、力的空間累積效應(yīng) 力與力作用方向上移動(dòng)距離的乘積（FS），稱力對(duì)物體作了功。力作用方向與其引起的物體運(yùn)動(dòng)方向改變一致，力對(duì)物體所做的功為正功。物體的運(yùn)動(dòng)方向與力的作用方向

9、相反，這時(shí)力所做的功為負(fù)功。功的國(guó)際單位是焦耳（J）。,31,通常講骨骼肌做功，是指骨骼肌做的機(jī)械功。肌將其貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，克服阻力使環(huán)節(jié)及外界物體產(chǎn)生位移。 等長(zhǎng)收縮運(yùn)動(dòng)中，環(huán)節(jié)不產(chǎn)生位移，沒(méi)有做機(jī)械功，此時(shí)骨骼肌消耗的能量完成了“生理功”。 功和能之間是可以相互轉(zhuǎn)換的，能的量值是通過(guò)做功來(lái)確定的，力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）的增量。,32,力矩（M）是作用于物體或人體的合力（F）與支點(diǎn)到力作用線距離（d）的乘積，即M=F。 一種情況：即大小相等，方向相反，作用線互相平行但不重合的兩個(gè)力作用在同一物體上，雖然其合力為零，但物體同樣會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這一對(duì)力稱為力偶，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)

10、力矩稱為力偶矩。 另一種情況：物體在無(wú)支撐情況下受到力的作用，這個(gè)力若不通過(guò)物體的重心，也會(huì)引起物體的轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)力稱為偏心力，由其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩稱為偏心矩。 力矩、力偶矩和偏心矩是人體或物體轉(zhuǎn)動(dòng)的條件。,二、運(yùn)動(dòng)中的力矩,33,一 、人體的簡(jiǎn)化,根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)的特征，可將人體運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)化為：質(zhì)點(diǎn)、剛體和多剛體系統(tǒng)等運(yùn)動(dòng)模型。,1、質(zhì)點(diǎn)：具有一定質(zhì)量，忽略其大小形態(tài)的幾何點(diǎn)。,研究地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)， 地球可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn),研究地球的自轉(zhuǎn)， 地球就不能當(dāng)作質(zhì)點(diǎn),第二節(jié) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用,34,2、剛體 是由相互間距離始終保持不變的許多質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)體，它有一定形狀、占據(jù)空間一定位置，是由實(shí)際物體抽象出

11、來(lái)的力學(xué)簡(jiǎn)化模型。在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中，把人體看作是一個(gè)多剛體系統(tǒng)。,35,人體簡(jiǎn)化以后的運(yùn)動(dòng)形式人體運(yùn)動(dòng)的形式多種多樣。 把人體簡(jiǎn)化成質(zhì)點(diǎn)：分為直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)。 把人體簡(jiǎn)化成剛體：分為平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和復(fù)合運(yùn)動(dòng)。,36,牛頓第一定律：任何物體在不受外力作用（或所受合外力為零）時(shí)，物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。物體的這種性質(zhì)稱為慣性。 牛頓第二定律：物體加速度（a）的大小與物體所受合外力（F）的大小成正比，與物體的質(zhì)量（m）成反比，即F=ma。 牛頓第三定律（作用力與反作用力）：兩個(gè)物體相互作用時(shí)，物體甲對(duì)物體乙的作用力，F(xiàn)1與F2大小相等、方向相反、沿同一直線，即F1 = -F2。,二、牛

12、頓運(yùn)動(dòng)定律,37,運(yùn)動(dòng)中很多動(dòng)作可以借助慣性完成，巧妙地利用慣性，不但省力且減少能量消耗，減少運(yùn)動(dòng)性疲勞。因此，人體活動(dòng)中保持動(dòng)作的連貫性和動(dòng)作間的連續(xù)性能起到省力的作用。 例如，康復(fù)治療中偏癱患者自主從仰臥位到側(cè)臥位，可以利用健側(cè)肢體的慣性完成體位轉(zhuǎn)換例子。,三、牛頓運(yùn)動(dòng)定律在人體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用,（一）運(yùn)動(dòng)中合理利用慣性可以省力,38,指在人體在克服外界阻力負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要遵循由大肌群首先活動(dòng)，逐步過(guò)渡到中小肌群活動(dòng)。 因?yàn)榇蠹∪耗墚a(chǎn)生較大的力或力矩，有利于克服阻力物體的慣性，可以有效預(yù)防運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的中小肌群的損傷。 例如，搬動(dòng)較重物體時(shí)應(yīng)用下蹲通過(guò)大腿的肌群用力來(lái)克服重物的慣性，而不應(yīng)用彎腰

13、通過(guò)腰部肌群的用力克服重物的慣性。由于腰部肌群的力量弱，彎腰搬重物易導(dǎo)致腰部肌的急性損傷。,（二）克服重物慣性需要遵循骨骼肌活動(dòng)順序原理,39,運(yùn)動(dòng)中，要使人體運(yùn)動(dòng)速度增加或減小，需要外界對(duì)人體的作用力增加或減小。根據(jù)作用力與反作用力定律，外界物體對(duì)人體的作用力增加或減小時(shí)，人體對(duì)外界的作用力也需要增加或減小。,（三）增加人體對(duì)外界的作用力可以增大外界對(duì)人體的反作用力,40,第三節(jié) 平衡與穩(wěn)定,一個(gè)物體如果受到幾個(gè)力的作用，這幾個(gè)力稱為力系。力系平衡的條件因力系的不同而有所差異，力系通常有以下4種情況。 1.共點(diǎn)、共線力系 2.平面匯交力系 3.平面平行力系 4.空間一般力系,一、力系平衡條件

14、與人體平衡類型,（一）力系的平衡條件,41,人體平衡的類型,（二）人體平衡的類型,42,（二）人體平衡的類型,一級(jí)平衡,二級(jí)平衡,三級(jí)平衡,43,穩(wěn)定性是指人體和物體抵抗各種干擾作用保持平衡的能力。 1、靜態(tài)穩(wěn)定性 人體靜止時(shí)抵抗各種干擾的能力。 2、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性 人體重心偏移平衡位置后，干擾因素除去時(shí)，人體仍能恢復(fù)到初始平衡范圍。,二、穩(wěn)定性及其影響因素,（一）穩(wěn)定性,44,1.影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素 支撐面大小:支撐面大，穩(wěn)定度大；支撐面小，穩(wěn)定度小。 重心的高低:在支撐面不變的情況下，人體的重心位置低，穩(wěn)定度大；重心位置高，穩(wěn)定度小。,（二）影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素與評(píng)價(jià)指標(biāo),45,

15、（1）定義：整個(gè)人體所受重力的合力的作用點(diǎn)，叫人體重心。 它位于身體正中面上第三骶椎上緣前方7厘米處，大約在身高的55%56%。,人體重心,46,（2）人體重心位置 正常站立姿勢(shì)下人體重心位置。,47,人體重心位置，人體重心位置隨人體姿勢(shì)變化而改變。,48,人體重心的變化,49,人體重心可移動(dòng)出身體之外。,50,為了訓(xùn)練平衡功能差的患者的平衡能力，開(kāi)始訓(xùn)練時(shí)，可以先練習(xí)坐位（重心低支撐面較大）平衡，完成后練習(xí)立位平衡時(shí)，可先分開(kāi)雙腿以加大支撐面使重心比較低，練習(xí)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到一定效果后，再逐漸過(guò)渡到并足訓(xùn)練。,應(yīng) 用,51,F,h,G,r,52,2、人體下支撐穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo) （1）穩(wěn)定

16、角：穩(wěn)定角是指重力作用線和重心至支撐面邊緣相應(yīng)點(diǎn)的連線間的夾角。,重心高度相同，支撐面越大，穩(wěn)定角越大；支撐面相同，重心越高，穩(wěn)定角越小。穩(wěn)定角越大，物體的穩(wěn)定度越大，,53,54,55,（2）穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩之比值。穩(wěn)定系數(shù)表明物體依靠重力抵抗平衡受破壞的能力，穩(wěn)定系數(shù)大于1時(shí)，物體能抵抗外來(lái)翻倒力矩，平衡不被破壞；穩(wěn)定系數(shù)小于1時(shí)，物體抵抗不住外來(lái)的翻倒力矩，平衡將遭到破壞，即物體會(huì)翻倒。,56,F,h,G,r,穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算,57,結(jié)論： K1，K1時(shí)，物體本身重力產(chǎn)生的恢復(fù)力矩足以對(duì)抗傾倒， 當(dāng)K1時(shí)，物體恢復(fù)力矩對(duì)抗不了傾倒力矩，物體傾倒，平衡破壞。 所以，物體越重，其穩(wěn)定力矩越大，抗傾倒的能力越強(qiáng)。,58,人體不能絕對(duì)靜止：人體的呼吸、循環(huán)運(yùn)動(dòng)使得人體重心不是定點(diǎn)。另一方面人體肌張力任何時(shí)候不能恒定。 人體形狀可變：由于人體支撐面邊緣均為軟組織，有效支撐面面積要小于“理論”支撐面的面積。