第一章运动生物力学概论
生物力学概论学习
运动训练生物力学学习笔记学校：:广州体育学院研究生部专业：:运动训练学号：:105852011400049姓名：:张江龙第一章生物力学概论一．生物力学的定义生物力学是研究生物系统机械运动特点及规律的科学。
它既包括从宏观的角度对生物体整体和器官，组织的运动以及机械特征的研究，又包括从宏观和微观的角度对不同层次的生物组织结构内部的运动和变化进行研究。
生物力学是一门力学与生物学科相互结合相互渗透的边缘学科。
1.运动生物力学运动生物力学是研究体育运动中人体机械运动特点及规律的科学2.运动训练生物力学它利用力学原理和各种科学方法，对体育运动中人体的运动行为作定量的描述和分析，并结合运动解刨学和运动生理学的生物原理对运动进行综合评定，从力学和生物学的相关关系中得出人体运动的内在联系和基本规律，从而确定不同运动项目运动行为的不同特点运动生物力学密切关注并研究体育运动对人体的有关器官的结构及机能的反作用，最终以指导运动训练为宗旨3.运动生物力学研究的目的主要是探索不同运动项目的力学原理与规律，为科学训练提供必要的理论依据及方法，以提高竞技体育成绩和增强人类体质。
二．人体机械运动的特点1.人体运动2.人体的机械运动人体的机械运动是在意识的支配下所完成的带有明确目的和一定意义的一系列动作行为。
因此人体的机械运动可以说是人体高级运动形成的一种外在表现。
人体的机械运动是在外部作用力和内部肌肉张力的作用下产生的。
所以要想揭示人体机械运动的规律，不仅要研究力学的因素，而且还必须探讨其生物学方面的因素。
需要强调的是：对于分析一般的机械系统的运动，无须对引起该系统的运动发生变化的原动力来源加以仔细研究，提供符合要求的动力装置并非是力学研究者所要研究的对象。
然而，使人体运动发生变化的原动力-------肌肉张力确是生物力学研究者必须关注的一个问题。
肌肉力学是研究人体机械运动规律的基础。
物体系统作为整体相对于周围参照物体的位移运动机械运动的表现形式.系统本身发生的变化注意：人体在运动过程中既受自身生物学和生物力学因素的制约，又受到外部力学因素和运动规则的制约。
运动生物力学整套课件_第一章__人体运动学总论
2.刚体
是由相互间距离始终保持不变的许多质点 组成的连续体，它有一定形状、占据空间 一定位置，是由实际物体抽象出来的力学 简化模型。在运动生物力学中，把人体看 作是一个多刚体系统。
人体的运动形式
（1）平动：指运动过程中，身体上的任意两点的连线始 终保持等长和平行。其运动轨迹是直线或曲线，人体平动 时，身体上各点的位移、速度和加速度都一致，可简化成 质点处理。
速率指路程与通过这段路程所经历的时间之比。 速度指位移与通过这段位移所经历的时间之比， 是矢量。 瞬时速度指物体在某一时刻或通过运动轨迹上某 一点的速度。 加速度是描述速度的时间变化率的物理量。它是 一个矢量，有大小和方向。可以为正值、负值和0。 加速度也有平均加速度和瞬时加速度。 位移、速度和加速度都可以合成和分解，遵循平 行四边形法则。
描述人体运动空间的物理量
1.质点 是指具有质量、但可以忽略其大小、形状 和内部结构而视为几何点的物体，是由实际物体 抽象出来的力学简化模型。 质点的运动包括直线运动和曲线运动。 直线运动又分为匀速直线运动和变速直线运动， 后者在运动中比较多见。 曲线的运动方向始终在变化，具有矢量性。曲线 运动又常分为圆周运动和斜抛物体运动：斜抛物 体作为质点，在运动中形成的轨迹是一条抛物线。
（二）方法
运动学的研究方法有多种，主要包括描述性方法 和规定性方法。 描述性方法主要是依据人体运动时测量出的数据， 应用运动方程、图像法和表格法来描述人体运动 当时的状态。 规定性方法则是对测量出的数据进行分析和归纳。
运动生物力学的研究方法包括实验方法和理论分析方法。 前者主要是运用CT测试结合计算机图像处理分析系统测 定人体惯量参数、采用三维测力平台及计算机数据处理系 统、等速测力器和肌电图仪测定人体的力参数、以及采用 高速摄像图像分析系统测量人体的运动学参数，求得描述 研究对象的某项运动特征的各项指标，以便提供进行该运 动的必要条件。 后者则是采用人体系统仿真方法/多刚体系统动力学理论 建立抽象的力学模型，将运动主体和运动过程进行数学语 言的描述，应用数学、力学理论和计算推导出各种人体运 动的普遍规律和内在机理。
《运动生物力学概论》课件
详细描述
在足球、篮球、网球等球类运动中，传球、 射门、控球等技术的准确性和力量对比赛结 果有着重要影响。通过运用运动生物力学原 理，运动员可以优化技术动作，提高球的准 确性和力量，从而提升比赛表现。
04
运动生物力学的研究方 法与技术
运动生物力学的未来发展方向
高精度测量技术的发展
随着科技的发展，未来将有更精确的测量设备和方法，以更深入地 探索运动中的生物力学机制。
多学科交叉融合
运动生物力学将与生理学、心理学、材料科学等多学科进一步交叉 融合，为运动训练和损伤预防提供更全面的理论支持。
个性化训练的重视
随着对个体差异认识的加深，运动生物力学将在个性化训练方案制 定中发挥更大的作用，提高训练效果和预防运动损伤。
人体运动的动力学与静力学
01
人体运动的动力学与静力学是 运动生物力学的重要组成部分 ，它们涉及到人体运动的力学 特性和机制。
02
动力学研究人体运动中的力、 力矩和加速度等物理量之间的 关系，以及这些关系对人体运 动的影响。
03
静力学研究人体在静止状态下 的受力情况和平衡状态，以及 这些状态对人体姿势和稳定性 的影响。
02
运动生物力学的核心概 念
运动生物力学的基本原理
运动生物力学是一门研究生物体运动规律和运 动机制的科学，它涉及到生物学、物理学、化 学等多个学科领域。
运动生物力学的基本原理包括牛顿第三定律、 动量守恒定律、能量守恒定律等物理学原理， 以及骨骼、肌肉、关节等生物学原理。
这些原理在运动生物力学中发挥着重要的作用 ，为研究人体运动提供了理论基础。
详细描述
第一章运动生物力学绪论
二、运动生物力学的任务
2、研究各项动作技术，确立动作技术原理， 建立动作技术模式来指导教学和训练
动作技术原理是指完成某项动作技术的基本规律， 它适用于任何人，不考虑运动员的性别、体型、 运动素质的发展水平和心理素质等个体差异，是 具有共性特点的一般规律。
如：举重的技术原理“近、快、低、稳”。
二、运动生物力学的任务
最早的高速摄影
一匹正在奔跑的马的运动，这匹马叫弗莱恩。 它的步长是6.02米
学习方法
结合体育实践，尤其是体育运动中的典 型动作，将运动生物力学的基本原理运 用到体育运动中。
学习的主要目的：学习运动生物力学的 基本理论与研究方法，运用所学知识分 析动作技术、提高解决实际问题的能力。
本次课小结
运动生物力学的概念。 运动生物力学的任务。 几个基本概念：动作技术原理、最佳动
作技术。
参考书
1、李良标等，运动生物力学，北京体育大学 出版社。
2、詹姆斯.海著 孙成敏译，运动技术生物力 学分析。
3、苏品等，体育运动与力学，人民体育出版 社出版。
4、卢德明等，运动生物力学测量方法，北京体育大 学出版社。
体脱落。力学原因是初学者重心不稳，旋 转时的力量很大，作用在手上的扭曲的力 量大，从而造成姘胝体脱落。
（2）初学投掷标枪者易造成肱骨骨折。
二、运动生物力学的任务
5、设计和改进运动器械 如（1）标枪不仅有重心还有形心，美籍华人宋
载镇对投掷标枪动作做了动力学研究。他用五 个非线性动力学微分方程描述了标枪的分行过 程，提出了数值解。并以1972年奥运会纪录为 例，说明只要改变一下标枪的投掷角和在当时 规则允许的范围内，使标枪的压力中心（形心） 从25.7 CM前移到距重心0.8 CM，就可把1972年 的纪录提高16.61米。
运动生物力学课件1
例二：美籍华人宋载镇关于标枪枪体的研究。
第1章.绪论－15
第2节.运动生物力学的任务和内容－1.学科任务：
1.5.研究运动损伤的原因及其预防： 通过对动作结构和关键动作的受力特点进行详细的分析研究，可以 清楚的判定那些动作方式可能会导致运动损伤的发生，各种损伤产生 的原因与致伤机理，从而提出预防及治疗运动损伤的实施方案。
举例一：童非、李宁等体操运动员在单杠回环运动中中指掌指关节胼 胝撕裂及诊断治疗过程。
举例二：因心理扰动导致的运动损伤无法用生物力学方法预防。
第1章.绪论－16
第2节.运动生物力学的任务和内容－1.学科任务：
1.6.为运动选材提供相关参数：
通过对运动项目的专门深入的分析研究～可以总结出适宜从事该项 目运动的运动员的身体环节参数与结构特征～从而为运动选材提供有 价值的参数。 举例：跳高运动员选材： 弹跳力＋身体重心高度（身高、体形）＋身体柔韧性＋良好的心理 自控能力是跳高运动员应具备的四大基本要素，运动选材也是围绕这 四个方面展开。 环节结构与弹跳力关系之一：脚弓结构（弓长、弓高、胫骨在脚弓 上中心着力点的位置）与身高配比影响和决定弹跳力的水平层次和发 展潜力，因此，脚弓结构参数可以作为跳高选材的考察要点之一。
第1章.绪论－17
第2节.运动生物力学的任务和内容： 2.运动生物力学课程内容：
这一部分属于各章内容简介，大家自己看书了解。
3.学习运动生物力学的指导思想：
总的指导思想：与各自然学科一样，是辩证唯物主义的思想。结合本 学科的情况，需要突出强调三个观点： 3.1.系统分析的观点： 人体的运动是系统的运动，影响和制约人体运动的变量很多（组成变 量群）～因此，研究人体运动必须要有系统的观念～任何单体的、单 向的分析都有可能导致错误的结论。 举例：所谓“人体运动不服从牛顿力学规律”的案例之一：支撑力与 身体重心运动加速度之间的关系辨析。
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第三节 动力学(kinetics)参数
一、动力学参数 （一）力 * 力的三要素：大小、方向、作用点
α
1. 人体内力与外力 内力：人体内部各部分相互作用的力 例如：肌肉力，关节约束反作用力 外力：来自外界作用于人体的力
内力和外力是相对的（可以相互转化） 2. 人体受力特点
集中力（集中在一点上） 正心力（穿过质心） 分布力（分布在一个面上） 偏心力(离质心有一段距离)
1396408574086186762xhshanjnyahoocomcnxhshansdnueducn绪论一运动生物力学概念运动广义自然界各种物质存在的形式固有属性狭义物质的机械运动运动生物力学中的运动运动动作或体育动作第一章第一节生物学研究物体生命现象规律的科学1生物体形态结构功能及其统一2生物体内部之间的相互作用局部和整体的统一3生物体与外界环境之间的相互作用本课程中的生物一般指活的人体也有动物第一章第一节力学物体机械运动规律的科学时空生物力学力学与生物学交叉渗透融合而形成的一门边缘学科运动生物力学研究人体运动力学规律的科学它是体育科学的重要组成部分第一章第一节特点1应用性力学原理应用于生物体2交叉性人体解剖生理学等交叉3新兴性历史短但快速发展分类1人类工程学人枪
1）惯性参照系：相对于地球静止或匀速直线运 动
2）非惯性参照系：相对于地球做变速运动
2 坐标系：设置在参照系上的数轴
1）一维——百米；50米游泳
2）二维——跳远
0
3）三维——跳高；铁饼等
y
P(x,y)
z
P(x) x
P(x,y,z)
0
0
x
y
x
(三）运动学参数的瞬时性特征
1. 瞬时速度与平均速度 （1） 平均速度 V=s/ t，例如100米跑12秒 （2）瞬时速度 V=lim (s/ t)
运动生物力学学概述
运动生物力学学概述————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第一章运动生物力学学科概述（李建设裘琴儿）内容提要：本章介绍了运动生物力学学科的演变历程；阐述了运动生物力学的学科特性；从当前运动生物力学亟待解决与发展的问题的角度对运动生物力学学科的未来进行展望。
教学目标：使学生了解运动生物力学学科的发展历程，明确运动生物力学的学科特性、了解运动生物力学学科任务，了解运动生物力学学科中目前亟待解决的问题以及未来走向，使学生全面了解运动生物力学的学科概貌。
关键词：演变;特性;任务;展望第一节运动生物力学学科演变运动生物力学学科的形成时间并不长，但是人类注意、观察、分析、研究运动的历史却非常悠久。
从整个学科的演变历程来看，大致可分为如下几个时期：一、运动生物力学学科的萌芽时期（二次大战前）运动生物力学作为正式的一门学科还是近代的事情。
人们在很早以前就想知道活的有机体的运动。
古希腊被称为“运动学之父”的亚里士多德(Aristotles公元前384—322)早已关注人和动物运动的材料,第一次分析了走的全过程,并开始认识了重心的作用和杠杆原理等。
文艺复兴前,代表人物克·加仑(C.Galenus公元前131-200)是一名医生,他通过实验证实了由脑发出冲动,肌肉紧张收缩产生关节运动,区别了原动肌和对抗肌,使用了动关节与不动关节的术语。
文艺复兴时期自然科学得到较快的发展,意大利科学家达·芬奇(L.D.Vinci 1452-1519)是有名的画家,数学家和力学家,又是一名医生,他极大地注意到解剖学和力学基础上的人体姿势分析,对人体步行的研究和近代身体运动学的研究相仿。
他叙述了站立,上坡和下坡,坐姿起立和跳跃是身体的力学原理,并说“有运动能力的活体都按力学规律起作用”,在当时这是一个大胆的见解。
进一步研究人和动物运动是意大利数学家和天文学家阿·鲍里利(A.Borelli 1608-1679),他是伟大的力学家伽利略的学生。
运动生物力学学科概述教学内容
为运动选材提供生物力学参数
肌纤维类型、关节运动幅度、小 腿肌腱和韧带长度以及人体结构 比例，是判断运动员所适合项目 的依据。
第四节 运动生物力学的发展趋势
基础研究 应用研究 方法学及测试手段的研究
基础研究
研究走、跑、跳、投等基本体育动作的生 物力学原理
研究人体运动器系的生物力学机理 研究肌电与肌力关系及肌电对肌力的评价
运动技术规律是共性的东西，而 最佳运动技术是个性特征。 它是高水平运动员提高运动成绩 的重要辅助手段。
研究、设计和改进运动器械
为提高运动成绩提供条件 如：刘翔征战雅典奥运会时的跑鞋
撑杆跳项目的撑杆 泳衣 水立方
研究运动损伤的原因和预防措施
确立合理的技术动作防止运动器 系损伤 损伤后，选择合理的生物力学康 复手段 如：教材所述（掷标枪）
三、测量技术的先进性
高速影像系统获取运动学参数，应用三 维测力系统获取动力学参数，采用肌电 图法记录肌肉产生的电信号等。
李建设,王立平.足底压力测量技术在生物力学研究中的 应用与进展[J]北京体育大学学报，2005，28（2）： 191-193 试论运动技术诊断方法学的发展特征，体育科学研究 ，2005年第1期 肌电测量技术的应用，中国临床康复，2006年第41期
四、研究内容的实践性
对动作技术作出生物力学诊断 对特殊人群进行健康促进和健身 指导 设计和改进运动装备 预防损伤和功能康复方面
第三节 运动生物力学学科任务
➢ 研究人体结构与运动功能之间的相互关系 ➢ 研究人体技术动作的规律 ➢ 研究运动技术的最佳化 ➢ 研究、设计和改进运动器械 ➢ 研究运动损伤的原因和预防措施 ➢ 为运动选材提供生物力学参数
我国第一次参加是在1981年日 本名古屋召开的第八届讨论会上 。