运动生物力学
运动生物力学
运动生物力学运动生物力学：是生物力学的一个重要分支，是研究体育运动中人体机械规律的科学。
运动生物力学的主要任务：提高运动能力，预防运动损伤运动生物力学的研究方法分为测量方法和分析方法，其中测量方法可以分为运动学测量、动力学测量、人体测量、肌电图测量运动学测量的参数：（角）位移、（角）速度、（角）加速度动力学测量的参数：主要界定在力的测量方面。
人体测量是用来测量人体环节的长度、围度及,（质量、转动惯量等）肌电图测量是用来测量肌肉收缩时的神经支配特性。
动作结构：运动时所组成的各动作间相互联系、相互作用的方法或顺序动作结构的特征主要表现在运动学和动力学，运动学特征指完成动作时的时间、空间和时空方面表现出来的形式或外貌上的特征；动力学的特征指决定动作形式的各种力（力矩）相互作用的形式和特点，包括力、惯性和能量特征。
运动学特征：时间特征、空间特征和时空特征时间特征反映的是人体运动动作和时间的关系：半蹲起立和深蹲起立空间特征是指人体完成运动动作时人体各环节随时间变化所产生的空间位置改变状况：下肢和躯干等空间移动轨迹时空特征指人体完成运动动作时人体位置变化的快慢情况。
动力学特征包括，力的特征、能量特征和惯性特征能量特征：人体运动时完成的功、能和功率方面的表现形式。
惯性特征：人体运动中人的整体、环节以及运动器械的质量、转动惯量对运动动作所具有的影响。
动作系统：大量单一动作按一定规律组成为成套的动作技术，这些成套的动作技术叫做动作系统。
人体基本运动动作形式可主要归纳为推与拉动作、鞭打动作、缓冲和蹬伸动作及扭转、摆动和相向运动等动作形式上肢基本运动动作形式——推（铅球）、拉（单双杠）、鞭打（标枪）★人体基本运动下肢基本运动动作形式——缓冲、蹬伸、鞭打动作形式全身基本运动动作形式——摆动、躯干扭转、相向运动人体的运动是由运动器系的机能特征所决定的，即以关节为支点，以骨为杠杆，在肌肉力的牵拉下绕支点转动，各肢体环节运动的不同组合使人完成千变万化的动作。
运动生物力学
运动生物力学选择判断共45分简答55分第一章.运动生物力学学科概述1·运动生物力学中的生物通常是指有生命活动的人体2·运动生物力学研究应以体育动作为核心第二章.人体生物力学参数3·人体惯性参数是指人体整体及环节的质量、质心(重心)位置、转动惯量及转动半径。
4·质心是物质的质量中心,重心是物体各组成部分所受重力的合力作用点。
5·人体环节质心(重心)在各环节中几乎都有一个固定的位置。
6·运动学参数包括位移、角位移、速度、角速度、加速度、角加速度等7·内力与外力的概念是相对的。
如何确定某个力是内力或者是内力,取决于人们选取的研究对象。
8·从力的独立性原理可以推出物体在空间运动时,在各个方向上也同时独立保持自己运动的性质。
第三章.骨、关节、肌肉的生物力学9.骨对外力作用的反应类型并举例:(1)拉伸(单杠悬垂)(2)压缩(举重举起后上肢和下肢骨的受力)(3)弯曲(负重弯举)(4)剪切(小腿制动)10·从生物力学的观点来看,一个合理的力学环境将有利于骨折的愈合和重建,有利于生理功能的恢复。
因此,在骨折的治疗的每一个阶段,都应该充分考虑其所处的力学环境及其对骨重建的影响。
11.疲劳骨折的产生不仅与载荷的大小和循环次数有关,而且还与载荷的频率有关。
12·关节的润滑机制主要与关节软骨和关节液有关。
13·测量结果表明,当外力作用的时间在0·01s左右时,关节液是同时具有流动性和弹性的粘弹性体,像橡皮垫一样,缓冲关节面之间的碰撞。
当作用时间大于0·01s时,关节液像润滑液一样,使关节灵活活动。
如果外力的作用时间很短,关节液不再表现为液体或弹性体,而是呈现出“固体”的特点,对碰撞时的冲力不再起缓冲的作用。
如打球时的手指挫伤。
第四章.运动生物力学原理14.惯性力的方向与非惯性系的加速度方向相反15·(判断)惯性力和相互作用力的区别是:(1)惯性力不是物体间的相互作用,不存在惯性力的反作用力。
运动生物力学
运动生物力学运动生物力学名解：●运动生物力学的定义：运动生物力学是研究人体运动力学规律的科学●静载荷：静载荷是逐渐加于物体上的，其特点是在这种载荷作用下，物体各部分不产生加速度或产生可以忽略的很小的加速度。
●动载荷：动载荷所引起的加速度显著。
动载荷又分冲击载荷和交变载荷。
●载荷的表现形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转和复合载荷。
●应变：是量度物体形变程度的量，分为线应变和剪应变。
●应力：物体在受到外力作用而变形时，其内部各质点间的相互作用力发生变化。
这种由于外力作用而引起的固体内各质点之间相互作用力的改变量，简称为内力。
单位面积上的内力称为平均应力，当面积趋近于0时平均应力的极限称为应力。
单位面积上的内力称为平均应力，当面积趋近于0时平均应力的极限称为应力。
●强度：结构破坏前所能承受的变形；结构破坏前所能承受的载荷；结构在破坏前所能贮存的能量；●刚度：弹性范围内曲线的斜率表示结构的刚度。
考虑力量和速度的组合效应。
●生物运动偶两个相邻骨环节之间的可动连接叫做生物运动偶。
●生物运动链：生物运动偶的串联式连接叫做生物运动链。
●运动的自由度：一个物体在空间运动，描述物体运动状态的独立变量的个数，叫做这个物体运动的自由度。
●约束：运动受到限制，称为约束。
每增加一个约束就减少一个自由度。
●生物运动偶：两个相邻骨环节之间的可动连接叫做生物运动偶。
●生物运动链取决于生物运动偶，生物运动偶的运动能力又取决于关节的构造和肌肉的控制作用。
●动作结构概念：每个完整的特定动作，都有固有的特点，各个动作成分之间都有着固定的联系，这是一个动作区别于另一个动作的特征，动作的这种固有特点和固定内在联系叫做动作结构。
动作结构包括运动学特征和动力学特征。
●空间特征是指位置坐标，运动轨迹，关节角度等。
●运动轨迹：动点随着时间在空间连续占有的几何位置。
●时间特征：是指运动开始时刻，结束时刻，运动持续的时间，动作的频率和节律。
●节律：动作中各个动作成分所占的时间比例。
运动生物力学
运动生物力学
1. 引言
运动生物力学是研究生物体在运动过程中所受到的力学影响的学科，它结合了
生物学和力学学科的知识，旨在探讨生物体运动的原理、规律和机制。
通过研究运动生物力学，我们可以深入了解生物体在运动中的各种表现和现象，为优化运动表现、预防运动损伤等提供科学依据。
2. 运动生物力学的基本概念
2.1 生物体的运动学
生物体的运动学涉及到位置、速度、加速度等动力学参数的研究，通过测量生
物体在运动过程中的位置和速度变化，可以分析其运动状态和运动路径。
2.2 生物体的动力学
生物体的动力学研究探讨生物体在运动中所受到的各种力的作用及其相互关系，包括重力、惯性力、摩擦力等力的影响。
3. 运动生物力学的应用
3.1 运动损伤预防
通过运动生物力学的研究，可以分析生物体在不同运动过程中受到的力学影响，帮助人们设计合理的训练计划和器械，预防运动损伤的发生。
3.2 运动表现优化
运动生物力学可以帮助运动员和教练员分析和改善运动技术，优化运动表现，
提高运动成绩。
4. 运动生物力学的研究进展
近年来，随着技术的发展和研究手段的不断完善，运动生物力学领域取得了许
多重要的研究成果，包括生物体运动模拟、运动生物力学仿真等方面的创新研究。
5. 结论
运动生物力学作为一门跨学科的学科，不仅有助于深化我们对生物体运动机制
的理解，还为优化运动表现、预防运动损伤等提供了重要的理论支持。
相信随着研究的不断深入，运动生物力学将为人类运动健康和运动科学的发展做出更大的贡献。
运动生物力学11
运动生物力学
生物力学是研究生物体在运动过程中受力、运动学和运动动力学等方面的科学。
运动生物力学是在生物力学的基础上研究生物体运动的一门学科。
运动生物力学结合了生物学、物理学和数学等多学科知识，旨在深入了解生物体的运动规律和优化运动表现。
运动生物力学的基本概念
运动生物力学研究范围广泛，涉及到骨骼、肌肉、关节和神经等系统在运动中
的作用机制。
通过运动生物力学的研究，可以揭示生物体在运动时受到的作用力，理解肌肉和关节在运动中的协调配合以及运动过程中所消耗的能量等重要信息。
运动生物力学在运动训练中的应用
运动生物力学在运动训练中有着重要的应用价值。
通过运动生物力学分析运动
员的运动技术，可以找出技术中存在的问题，并为运动员提供改进建议，帮助其提高运动表现。
此外，运动生物力学也可用于设计运动装备，优化运动装备的性能，提高运动效率和安全性。
运动生物力学的未来发展
随着科学技术的不断发展，运动生物力学领域也在不断创新和完善。
未来，人
们可以通过虚拟现实和模拟技术等手段更准确地模拟生物体在运动中的各种参数，并利用大数据和人工智能等技术分析和优化运动过程。
运动生物力学将在运动科学和运动医学等领域继续发挥重要作用，为运动员提供更科学、更准确的训练和指导。
结语
运动生物力学作为一门交叉学科，为我们深入了解生物体运动规律和提高运动
表现提供了重要的理论和实践支持。
在未来的发展中，我们可以期待运动生物力学的进一步深化和广泛应用，为促进运动健康和提高人们的生活质量做出更大的贡献。
运动生物力学
运动生物力学一．基本概念：1、人体惯性参数：是指人体整体及环节的质量、质心（重心）位置、转动惯量及转动半径。
2、鞭打动作：人们把克服阻力或自体位移过程中，肢体依次加速与制动，使末端环节产生极大速度的动作形式成为鞭打动作。
3、力偶：是指一对大小相等、方向相反的平行力，如汽车司机两手作用于方向盘的力就是一个力偶。
4、转动惯量：是衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量。
5、稳定角：是重力作用线和重心至支撑面相应边界的连线之间的夹角。
6、运动生物力学：是研究人体运动力学规律的科学，它是体育科学学科体系的重要组成部分。
7、图像解析：对运动员的技术进行拍摄完成后，将得到的影像资料进行数字化的处理，获取原始的运动学数据，这就是图像分析。
8、转动定律：刚体绕定轴转动时，转动惯量与角加速度的乘积等于作用于刚体的合外力矩。
9、人体重心：是人体各环节所受地球引力的合力作用点。
10、相向动作：是人体在腾空状态下动作主要表现的形式，如挺身式跳远空中动作过程、排球空中大力扣（发）球动作。
二、简答：1、试举体育实例说明影响人体转动惯量大小的因素有哪些？答：①质量大小。
质量越大转动变量越大。
如：要停住相同速度且相同体积的铅球与皮球，铅球不容易停住，是因为铅球的质量大，他的转动变量大，所以要改变他的状态就不容易。
②质量分布。
转轴一定时质量分布越远离转轴，转动惯量越大，反之则越小。
如：直体空翻比团身空翻难度大，是因为直体时，身体的质量分布离转轴较远，转动惯量较大。
③转轴的位置。
转轴离质心越远转轴惯性量越大，反之则越小。
如：同一运动员做单杠大回环和腹回环相比较，单杠大回环的转动惯量较大，是因为转轴位置的不同。
2、爆发式用力的体育项目中，为什么肌肉力量训练和速度训练等重要？答：爆发式用力的体育项目指的是在短时间内输出强大肌肉功率的体育项目而爆发力是指肌肉在工作时快速地将生物学能转化为机械能对外输出强大机械功率的能力。
即：P=F*V，有肌肉收缩力-----速曲线可知，当载荷为零时，即：F=0时，则肌肉收缩速度V最大，但此时功率很小；同样，当阻力增大到肌肉不能缩短时，则V=0，肌肉不做功，所以功率为零，根据希尔方程推论，只有当处于1/3。
运动生物力学
运动生物力学运动生物力学是运用生物学、物理学、力学等知识研究动物运动过程的科学，其研究范围涵盖体育运动、机器人技术、医学康复等多个领域。
运动生物力学的主要目的是通过研究运动过程中产生的各种力、角度、速度等参数，揭示动物运动的本质规律，为人类创造更加安全高效的运动方式提供科学依据。
体育运动中的运动生物力学体育运动是运动生物力学研究的重要领域。
通过对运动员的身体姿态、力量应用、稳定性等方面进行研究，可以分析运动员运动过程中的优点和缺点，进而指导运动员的训练和技术改进。
例如，在游泳运动中，通过运动生物力学研究，可以得出最佳的手臂划水、腿部踢水节奏等技术要领，改进运动员的技术，提高游泳成绩。
在跳远项目中，通过运动生物力学研究，可以得出最佳的起跳位置、起跳姿势等技术要领，改进运动员的技术，提高跳远成绩。
因此，运动生物力学在体育运动中的应用，不仅可以提高运动员的成绩，而且可以为教练员提供更加科学的指导方法。
机器人技术中的运动生物力学机器人技术是运动生物力学应用的另一个领域。
众所周知，很多自然界的生物的运动方式都十分独特而复杂。
通过研究这些生物的运动方式，可以得到许多启示，进而应用于机器人技术中，改进机器人的运动方式。
例如，通过运动生物力学研究蝴蝶的飞行方式，可以得到其飞行的关键因素，如翅膀的形状和翅膀的振动频率。
将这些启示应用于机器人的设计中，可以大大提高机器人的飞行能力。
在其他机器人方面，如四足机器人和仿人机器人，也是应用运动生物力学研究，使得机器人更加接近自然界的生物，拥有更加高效的运动方式。
医学康复中的运动生物力学医学康复是运动生物力学应用的另一个领域。
通过运动生物力学研究，可以通过研究运动过程中的各种力、角度、速度等参数分析人体的动作和无意识的姿态反射机制。
这些信息可以用于改进康复治疗，帮助受伤或残疾的人们进行恢复和康复。
因此，运动生物力学的研究应用相对于医学而言是十分重要的。
总结运动生物力学作为跨学科、交叉领域的科学，具有广泛的应用价值。
运动生物力学
运动生物力学一、名词解释1、力学：是研究物体机械运动规律的学科。
2、生物力学：是生物物理学的一个分支，是力学与生物学的交叉、渗透、融合而形成的一门学科。
3、运动生物力学：是研究人体运动力学规律的学科，它是体育科学学科体系的重要组成部分。
4、转动惯量：是衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量。
用ω表示。
5、角速度：是指人体在单位时间内转过的角度。
用α表示。
6、加速度：指单位时间内人体运动速度的变化量，是描述人体运动速度变化快慢的物理量。
7、角加速度：表示人体转动时角速度变化的快慢，指转动中角速度的时间变化率。
8、三维坐标系：又称空间坐标，判断人体运动要从三个方向上看，由原点引出三条互相垂直的坐标轴，分别用Ox、Oy、Oz表示。
9、力：是物体间的相互作用。
10、力矩：使物体（人体）转动状态发生改变的原因，用M表示。
11、动量：用以描述物体在一定运动状态下具有的“运动量”。
12、动量矩：是转动惯量J和角速度ω的乘积。
用L表示。
13、冲量：物体（人体）运动状态的改变时力作用的结果，力在时间上的积累可用冲量I表示14、冲量矩：在研究转动问题时，把力矩在时间上的积累称为冲量矩，是力矩和时间的乘积。
15、均匀强度分布：在特定的加载条件下，材料的每一部分受到的最大应力相同。
16、适宜应力原则：骨骼对体育运动的生物力学适应性本质上是骨骼系统对机械力信号的应变。
有利于运动负荷及强度导致的骨应变会诱导骨量增加和骨的结构改善；应变过大则造成骨组织微损伤和出现疲劳性骨折，应变过小或出现废用则导致骨质流失过快。
17、骨折：骨的完整性或连续性中断者称为骨折。
是运动损伤中最常见的损伤之一18、关节软骨：是一种多孔的粘弹性材料，其组织间隙中充满着关节液。
19、渗透性：在恒定的外力下，软骨变形，关节液和水分子溶液从软骨的小孔流出，由形变引起的压力梯度就是引起关节液渗出的驱动力。
20、界面润滑：是依靠吸附于关节面表面的关节液分子形成的界面层作为润滑。
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3/30/2020
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跑的生物力学
跑是典型的周期性运动项目，是体育活动中最 基本的技能。竞技跑要求运动员用最好的跑 动技术在最短的时间内跑完所规定的路程。
根据生物力学原理对短跑进行分析，可解释跑 的一般动作规律。
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从以下方面对跑进行分 析：
一、跑步的运动学 二、跑步的动力学 三、起跑的运动生物力学分析
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2、步长、步频指数
步长和步频是一对矛盾统一
体，步长变长步频必然减小， 相反，不顾一切的提高步频， 步长也一定会缩短。
步长指数：平均步长/身高≥1.15 最大步长/身高≥1.24 平均步长/腿长≥2.16 最大步长/腿长≥2.24
步频指数：身高*步频≥8.1 身高*腿长≥4.34
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平减两助做 增 冲量对 蹬 增 作可并制研 减 作用所量作来即围蹬
分少关于好 为后节加全 及蹬的大身 时角伸缓整 冲。展冲体 量从动动蹬 ，而作作摆 使增幅幅动 动大度度作 力蹬增，的 冲地大使结
大 动 力 冲 量 的 动 作 技 术
阶是蹬 段由地 ，两力 支种曲 撑技线 腿术的 膝动分 关作析 节产说 做生明 退的，
1、步长、步时、步频的构成
❖ 步长：是指脚的着地点在 运动方向上的水平距离， 又叫“单步”步长，等于 着地点距离和腾空距离之 和，是研究较多的生物力 学参数之一。频：单位时间内完成的 步数。因为腾空后运动轨 迹不再改变，所以增主要 靠支撑阶段的动作来实现。
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❖
速减着从后节蹬代腾地（所撑跑 度少地跑伸在，短空时摆示阶可 。阻距的，人而跑阶相动。段分
力离技故体是技段（腿扒”为 ，可术称腾以术：支着蹬）扒 有增原“空“不支撑地阶、蹬 利大理扒着扒是撑腿时段腾阶 于蹬可”地”被离离刻：空段 发地知）前（动地地）着阶（ 挥地，结已髋缓时时到地段也 跑角较合开、冲相刻支时，称 步度小蹬始膝再。）撑相如“ 的，的。做关后现；离 图支
（5）摆动动作维持了人体的动态平衡。
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1.4跑步蹬地技术
一个跑步周期中，在用四种不同速度时踝关节、膝关节、髋关节的变化
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Ry:人体受到地面支撑反作用力的垂直分力 F：空气阻力
Rx:水平方向分力
运动员向后转动的力矩：Rx*y+F*H; 运动员向前转动的力矩：Ry*x
量力，膝合 让，动
技时值损
术的因的人，冲标
增的并，， 加水能踝借 。
工在力 作缓冲 。
术间无失 动，关与
。
动作素冲体用量所
，
，
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三、起跑的生物力学分析
起跑姿势主要有两种：站立式 与蹲踞式。目前长跑采用站立 式，短跑采用蹲踞式。
蹲踞式起跑优势：（1）可以尽 量减小人体向前方的稳定角， 有利于人体快速突破人体原有 的静止平衡状态。（2）可以给 下肢动力肌群赋予一个适当的 初长度，使肌肉收缩时产生较 大的力量，同时还可以提高肌 肉的弹性势能。（3）可增大蹬 地的水平分力，有利于人体水 平速度的增加。
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一、跑步的运动学
（一）跑步的基本生物力学要素 （二）跑步的运动学特征 （三）跑步的摆动技术 （四）跑步的蹬地技术 （五）跑步时躯干的前倾
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1.1跑的基本生物力学要素
跑步的运动参数中最重要的是跑的速度， 跑速取决于步长和步频。影响跑步速度的 生物力学要素见图：
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跑速=步长*步频。步长又是由着地距离（人体着 地时刻重心与人体支撑离地时刻重心位置的距离） 和腾空距离两部分组成。着地距离受扒蹬技术和 脚底摩擦力的影响，腾空距离由离地速度和角度 决定。有研究者对这两个距离做过测试，着地距
离比腾空距离短。
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1.2跑步的运动学特征
起跑器的运用：获得牢固的支 撑，肌肉拉到适宜长度，提高 “预张力”。
正确的起跑姿势及原理：人体 所受起跑器或地面给人体的支 撑反作用力，在人体重心的前 下方通过，根据力的平移定理， 知该力给人体一个向后转动的 力矩，抵抗重力矩使人体就不 会向前倾倒。
运动员蹬起跑器的效果，通过 蹬地力的大小和用力时间来评 价。即用蹬地的冲量来表示。
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1.3跑步的摆动技术
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在跑步动作技术原理中非常重视摆动腿和两臂的摆动、 躯干的扭转等的结合。这些动作的意义有
（1）摆动和扭转动作的方向、幅度和速度直接影响跑步的步幅和步频； （2）在进入腾空阶段时摆动腿的鞭打动作可减少着地碰撞力，从而减少阻
力； （3）在整个蹬伸阶段摆动动作增加了支撑腿的负荷，提高了蹬地效果； （4）上肢质量相对小，可以加快节奏摆动，对下肢蹬伸起到了促进作用；
地 力 冲 量 的 产 生
大 动 力 冲 量
）使指动究 如冲出冲结 下量借量果 ：减助有表
少于关明 。减，， 具少与水 体力制平 方的动速 法作的度 （用极的
少 制 动 冲 量 ：
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及主跑果价的积线 相要速。蹬累等与 应分的蹬地积于时 的析主地力效力间 技它要力对应的坐
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起跑的蹬地力曲线特征
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谢谢！
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• 目前，可以采用三位测力平台测试系统， 对跑步蹬地过程中的蹬地力的变化作定量 分析，从而进行动作技术诊断。
• 测力台系统可将蹬地力以三个分立的形式 记录下来。即作用于人体前后方向的纵向 力Fx﹑左右方向的横向力Ｆy及垂直力Fz.
• 跑步蹬地力的参数值(单位：Kg)
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（二）、跑步蹬地力冲量
❖ 在跑步中躯干协同上下肢的摆动形成的扭转有利于提高上下 肢的蹬摆效果。当右支撑腿蹬伸时，右肩和左髋向前形成躯 干的扭动，增加上下肢的摆动幅度，并且实际形成了良好的 “送髋”技术,增大了步幅。
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跑步的动力学
• 跑步蹬地力 • 跑步蹬地力冲量
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（一）、跑步蹬地力