第四章 动作及力学原理
健身动作讲课教案
健身动作讲课教案一、教学内容本节课选自《体育与健康》教材第四章“健身动作”部分，具体内容包括：第一节基本健身动作概述，第二节实操演练，涵盖深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等常见健身动作。
二、教学目标1. 让学生了解并掌握基本健身动作的技巧和要领；2. 培养学生锻炼身体的习惯，增强身体素质；3. 提高学生的团队协作能力和自律意识。
三、教学难点与重点教学难点：健身动作的技巧和要领，尤其是平板支撑、俯卧撑等动作的掌握。
教学重点：深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等基本健身动作的练习。
四、教具与学具准备1. 教具：瑜伽垫、口哨、计时器、示范视频；2. 学具：瑜伽垫、运动服装、水杯。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）组织学生进行简单的热身活动，如慢跑、拉伸；播放健身动作示范视频，激发学生的兴趣。
2. 理论讲解（15分钟）介绍基本健身动作的定义、作用和分类；详细讲解深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等动作的技巧和要领。
3. 例题讲解（10分钟）以深蹲为例，示范正确动作，指出常见错误；解答学生在练习中遇到的问题。
4. 随堂练习（10分钟）学生分组练习深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等动作；教师巡回指导，纠正动作不规范的地方。
5. 团队协作练习（10分钟）学生分组进行健身动作接力比赛，提高团队协作能力；学生进行简单的拉伸放松；六、板书设计1. 基本健身动作概述；2. 深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等动作的技巧和要领；3. 学生练习情况记录。
七、作业设计1. 作业题目：请学生录制自己练习深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等动作的视频，时长不少于2分钟。
2. 答案：根据学生的视频，评价动作是否规范，给出改进意见。
八、课后反思及拓展延伸重点和难点解析1. 教学难点与重点的区分；2. 例题讲解的深度和实用性；3. 学生练习时的指导和反馈；4. 作业设计的针对性和操作性；5. 课后反思与拓展延伸的实际效果。
一、教学难点与重点的区分教学难点通常是指学生在学习过程中普遍感到困难的地方，而教学重点则是指本节课的核心内容，对学生的技能提升有重要作用。
运动生物力学原理一PPT课件
摆动的主要目的是： 一是增加全身活动协调性，保持人体平衡； 二是增加动作效果。 例如：在走或者跑时，当左腿向前迈出时，两臂不做相应的 摆动，其结果不但增加了向前伸出的困难，而且同时使身体 纵轴产生旋转，使人体动作失去平衡和协调，这对走或者跑 是不利的。 还如：在跳跃类的动作中，上肢的摆动不但可以保持人体平 衡，还可以通过摆动产生的惯性力，增加跳跃腿的起跳力； 改变人体重心位置。
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（二）、摆动动作的转动力学：
一般而言，上肢的摆动是以肩关节为轴转动，下肢的摆动是以髋 关节为轴转动。所以摆动的本质就是转动。 1、转动定律：
M=J 思考：要增加肢体摆动的角加速度，该如何做？ ⑴、减少转动惯量； ⑵、增加肌力矩。 前者可以通过肢体的弯曲来改变转动惯量的大小，后者可以通 过增大肌肉力量和肌力臂来增加肌力矩。
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2019/12/1
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2、动量矩定理（角动量定理）：
M=J 进行推导
动量矩定理表明：刚体动量矩的增加量等于它所受到的冲量矩。
3、动量矩守恒定律： 当合外力为零时，动量矩不变。 应用：就是人体在腾空时，可以通过改变姿态和环节的变化，实 现人体转动速度和动量矩在轴之间的转移。
4、动量矩的转移： 动量矩在身体内的转移或传递主要就是利用某些身体环节的突 然制动，从而使这些环节原已获得的动量矩向相邻环节传递或 转移。
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（三）、实例分析： 1、短跑途中跑摆腿动作的力学分析： 加大摆腿的力量和幅度，提高步长； 加快摆动的速度，提高步频：有两条途径：增加摆动腿的转动 力矩，根据转动定律，角加速度与转动力矩呈正比，与转动惯 性呈反比。转动惯性与转动半径有关。 2、跳跃项目中摆动动作的力学分析：
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三、动作特征： 1、减小摆动肢体的转动惯量和增加肌力矩可以加大摆动的角速 度。 2、摆动动作与主体动作的合理配合： 3、摆动肢体的适时制动是动量矩转移的关键。
第四章 运动生物力学原理
第四章运动生物力学原理第一节冲击动作的生物力学原理（李世明）一、动作形式在很多体育项目中存在碰撞现象，例如扣、踢以及拳击等动作都有碰撞现象。
在这些碰撞动作中，运动链系统的远端环节（如踢球的脚，击球的手或器械等）尽量快地打击球或其它物体。
在体育动作中，通过扣、踢等击打方式使人体四肢动量向运动器械实现转移的动作形式，我们可称之为冲击动作。
根据相互冲击的对象类型不同，可将体育运动中的冲击动作主要分为以下几种形式：人体对器械的冲击、人体对人体的冲击、人体对外界环境的冲击、器械对器械的冲击、器械对人体的冲击、器械对外界环境的冲击等。
在这些冲击形式中，尽管有的形式人体不直接参与碰撞，如器械对外界环境的冲击，但是，这种形式仍然需要人使器械产生运动才能发生碰撞现象，如网球与地面的碰撞。
这说明，无论是何种冲击形式，都需要人的参与，人的运动状态是不容忽视的。
（一）人体对器械的冲击人体对器械的冲击主要包括排球运动中的扣球、发球和垫球，足球中的踢球、顶球，乒乓球、棒球、冰球、网球等的击球动作，表现形式为人体与器械之间的碰撞。
体育动作中的绝大部分冲击性动作不仅仅是要使得人体环节动量有效完成传递，使器械获得较大的动量，还要求对器械击打的准确性、有效性。
如网球中的击球、乒乓球中的扣球、羽毛球中的扣球以及排球中的扣球等都对运动中击打球的准确性有着很高的要求，因此，击打效果主要包括击打速度与击打准确性。
如在排球扣球过程中，运动员的身体各环节的协调运动是高水平扣球的组成部分，而水平较低运动员的扣球是不协调的，在其环节的顺序活动中会存在许多重复动作，导致最终的打击球效果降低。
在排球技术中，由于球和前臂的接触时间较短，因此排球接发球也属于击球动作，但排球接发球，特别是排球接球并不是为了使球获得较大速度，而是为了获得更高的准确性，因此，技术因素在其中显得颇为重要。
一般认为在接发球中前臂成功触球与下列三个因素有关（Marryatt & Holt, 1982）：1．触球时，手臂肘关节的角度越大（≈180°），接发球越成功。
大学物理 第四章
b a
质点动能定理：
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§4.2 动能定理
质点系动能定理
F1
b
f1 = − f 2
r11
m
m
r2
2
F2
O 外力做功A外 内力做功A内
a
A内 + A外 = E k 2 − E k 1
质点系动能定理
质点系总动能
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§4.2 动能定理
例4.2：已知一质量为m的质点做平面曲线运动，其运动方程为 试求在t=0到t=π/2ω时间内质点所受合外力的功。
解：（利用动能定理）
t=0 t=π/2ω
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A = F • r = Fr cosθ
重力做功：
§4.3 保守力做功、势能
dA = − mg cos αds = − mgdy
重力做功只与 质点始末位置 有关，与质点 经过路径无关
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§4.3 保守力做功、势能
弹簧弹性力做功：
弹簧弹性力做功只与质 点始末位置有关，与质 点经过路径无关
第四章 功和能
做功是物体能量改变的原因之一，是物 体机械能改变的唯一原因。
主要内容： 一个定理：动能定理 一个原理：功能原理 一个定律：机械能守恒定律 三个概念：功、动能、势能
§4.1 力的空间累积效应
功的定义：
A = F • r = Fr cos θ
元功的定义：
θ
r
θ
dA = F cos θdr = F • dr
解：
平衡方程为：
力F做功：
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§4.2 动能定理
b Aab = ∫a F • dr = ∫a F cos αdr
b
力F对质点m沿曲 线从a到b做的功：
大学物理第4章PPT课件
dW=dW1+dW2
第一节 功 和 功 率
因为
所以
f1=-f2
dW=f1·dr1+f2·dr2=f1·dr1-f1·dr2=f1·（dr1-dr2）=f2·dr12 4- 5） 在式（4- 5）中, dr12是m1相对于m2的位移，此相对位移与参考系的 选择无关.由式（4- 5）分析可知，系统内的质点没有相对位移时，一对相互
第二节 动能 动能定理
动量是矢量，不但有大小，而且有方向，这是机械运动 的性质；动能是标量，而且永远为正，它是能量的一种形式， 能量并不限于机械运动.除了动能外，还有其他各种形式的能 量，如电能、热能、光能、原子能等.动能与这些能量是可以 相互转化的.
另外，与动量变化相联系的是力的冲量，冲量是力的时 间累积作用，其效果是使物体的动量发生变化.而与动能变化 相联系的是力所做的功，功是力的空间累积作用，其效果是使 物体的动能发生变化.这两个物理量各自遵从一定的规律，它 们是从不同侧面来描写物体机械运动的物理量.
力做的功等于力的大小与位移沿力的方向的分量的乘积.由
此看出，功是力的空间累积作用.功也可以用力F与位移Δr的标
积表示，即
W=F·Δr
（4- 2）
功是一个标量，但有正负之分，功的正负由F与Δr之间的
夹角θ决定.在国际单位制中，功的单位是牛顿·米（N·m）.
第一节 功 和 功 率
2. 变力的功
式（4- 2）为恒力做功的定义式，但在一般情况下作用 在物体上的力不一定都是恒力，质点也不一定做直线运动.这 时，不能直接用式（4- 2）来讨论变力的功，那么如何计算 变力的功呢？设有一个质点，在大小和方向都随时间变化的 力F作用下，沿任意曲线从a点运动到b点，如图4-2所示.
第四章人体平衡的生物力学
③力偶矩：使物体发生转动的趋势的力偶产
生的力矩。其方向判定方法同力
矩。
2．力的平移定理
力可平行于自身移动到任意一点，但需增 加一力偶，其力偶矩等于原力对于新作用 点的力矩。
举例：跑的受力分析
弹 力
重 力
摩 擦 力
弹力 阻 力
阻 力
重力
力臂长，重力矩大，必须有强大肌肉力
量才能完成，因此该姿势是不稳定的。
四、直角支撑
1． 受力分析：受重力和器械对人体的作用力N1、N2。
2． 整体平衡条件：N1=N2=G/2
3． 局部环节的肌肉作用：肩关节和肘关节周围的
肌肉起固定作用，完成此动作必须使腹肌
将骨盆固定在水平位，从而来发挥髂腰肌，
如；单杠直臂悬垂。
②不稳定平衡：
人体在外力的作用下，偏离平
衡位置后，当外力撤除时，人体不
仅不能回到原来的平衡位置，而是
更加偏离平衡位置。如果物体偏离
平衡位置的结果是物体重心降低，
则该平衡是稳定平衡，多数上支撑
平衡属不稳定平衡，仅在下支撑平
衡动作中出现，
如；单臂手倒立。
③随遇平衡：
人体在外力的作用下，偏离平
3．举例：燕式平衡，单杠直臂悬垂动作。
一、力的合成与分解
(一)合力与分力
已知分力求合力叫力的合成，已知合力求分
力叫力的分解。
(二)力的合成方法
1．平行四边形法则：同一点A作用的两个力 F1和F2，以其作邻边画平行四边形，则平 行四边形的对角线即代表这两个力的合力。
2． 投影法：矢量在任意轴上的投影等于矢
如：物体所受的重力，人或器械对物体 所施的推力、拉力等。
922147-理论力学之动力学-第四章2动反力
M Ix J xz J yz 2 M Iy J yz J xz 2
2xc yc 0 xc 2 yc 0
J xz 2 J yz 0 2 J xz J yz 0
FI x
M Iz J z
附加动反力为零或动平衡的充分必要条件：
MIo
y
xc yc 0 Jxz J yz 0 即转轴是中心惯量主轴。
再向A点简化。
18
思考题：当绳A剪断后的瞬时，绳B的拉力如何变化
o1
o2
A
B
C mg
均质杆
A：增加
B：减小
C：不变
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例：矩形均质板的质量为m，静止放在水平地面上，在其上作 用有一水平推力P，求: 板不会翻倒，h 应满足的条件。
已知：l, L, f fs
l
P
h
mg L
FA
x FN
1、P fsmg 静力学问题
非动平衡动静法动静法刚体惯性力系的简化刚体惯性力系的简化平移刚体平移刚体平面运动刚体平面运动刚体ic定轴转动刚体定轴转动刚体定轴转动刚体轴承动反力定轴转动刚体轴承动反力惯性积惯量主轴中心惯量主轴惯量主轴判据附加动反力为零的充分必要条件静平衡与动平衡18思考题
§4-3.定轴转动刚体轴承动反力 静平衡与动平衡
a
a
A : FA FB B : FA FB C : FA FB
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FIx m( 2 xc yc ) FIy m(xc 2 yc )
xc , yc
质心坐标
FI
FIz 0 x
MIo
y
M Ix J xz J yz 2 M Iy J yz J xz 2 M Iz J z
J xz mi xi zi J yz mi yi zi
物理学教程(第二版)马文蔚主编第四章
物理学教程 （第二版）
0 2π
1
6
dt
e
t /
0 2π
1
Байду номын сангаас
6
m (1 e t / ) d t 344
t / 2
(3)
d dt
m
540 π e
rad s
2
（角加速度 指数衰减）
第四章 刚体转动
2） 任一质点运动 , , 均相同，但 v , a 不同；
3） 运动描述仅需一个坐标 .
第四章 刚体转动
4 – 1 刚体的定轴转动 2 匀变速转动公式
物理学教程 （第二版）
当刚体绕定轴转动的角加速度为恒量时，刚体做 匀变速转动 . 刚体匀变速转动与质点匀变速直线运动公式对比 质点匀变速直线运动
物理学教程 （第二版）
d dt
d dt
d
2
a
an r
d t
2
v r et
a t r a n r
2
at
et v
2 a r et r en
第四章 刚体转动
4 – 1 刚体的定轴转动
物理学教程 （第二版）
例1 一飞轮半径为 0.2m、 转速为150r· -1， 因 min 受制动而均匀减速，经 30 s 停止转动 . 试求:（1）角加速度和在此时间内飞轮所转的圈数； 0 5 π rad s 1 , t = 30 s 时， 0 . 解 （1） 设 t = 0 s 时， 0 0 .飞轮做匀减速运动
第四章 刚体转动
质点运动
4 – 1 刚体的定轴转动
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《原动画设计》
4.2.1 惯性运动
站在汽车里的乘客，当汽车突然向前开动时，身体会向后倾倒，这 是因为汽车已经开始前进，而乘客由于惯性还要保持静止状态的原 因；当行驶中的汽车突然停止时，乘客的身体又会向前倾倒，这是 由于汽车已经停止前进，而乘客由于惯性还要保持原来速度前进的 原因。 惯性的大小是由物体的质量决定的。物体的质量越大，它的惯性越 大；物体的质量越小，它的惯性越小。
二、为使观众注意人物即将发出的动作，给观众一个预感
敲桌子的预备
表情的预备 3
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
预感很更要，只有做好预感，观众才能真正注意这个动作，否则， 只是动作的过场，还没等观众有足够的反应，动作就已经完成了， 会使观众领悟不到动作的意义。
走路动作
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《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
小球弹跳
人物弹跳 6
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
还有一些情绪上的动作也用这种办法来夸张情绪。比如，一个惊讶 的动作，先看，再预备，再开始吃惊，最后是夸张到极致。同样， 一个温和的情绪动作，要有一个温和的预备动作。
人物表情 7
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
预备的原理是：压缩越紧爆发越强。预备有时候是力学因素造成的， 有时候是心理因素的结果。相对于预备，缓冲也是必不可少的，只 要有运动，就有缓冲。缓冲也有两种情况：一种是力学的，一种是 心理的。心理上的缓冲是使观众在情绪上有个反应消化的时间。更 多的时候是力学运动上的缓冲。缓冲的原理和预备很像。由于惯性， 一个强烈的运动势必要经过一个长时间的缓冲。
小狗耳朵的运动
小狗奔跑到停止的动作 12
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
人物帽子上的羽毛跟随人物的摇头动作而运动，羽毛为追随运动， 所以它的速度比人的速度慢。
帽子上的羽毛的运动 13
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
鱼的尾巴与小孩的头发分别跟随鱼的身体和小孩的身体做伴随运动， 所以它们改变方向的速度比鱼的身体及小孩的身体运动的速度要慢。
鱼尾巴摆动 14
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
角色在运动过程中不仅身体上的物品做追随运动，角色身体上的部 分结构也做追随运动，如人物行走动作中足部的追随运动，足部随 着小腿的运动而做追随运动。
人物走路时脚部的运动 15
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
在动画作品中，角色主体动作不同，附属物所产生的追随动作也不 同，原动画设计人员要结合具体情况进行相应的具体处理。
《汽车总动员》刹车的速度线 18Biblioteka 原动画设计》4.1.3 速度线
速度线一般的速度设计为最短长度约为3格，最长可以增加至16格甚 至更多，视情况而定。速度线消失在形成处，或者略向产生它的物 体的反方向移动。速度线不可常用，只有在动画中距离间隔很大时， 观众的眼睛很难将两个动作链接起来时才应用。
人物快速出手动作速度线 19
装满水的气球受力图 23
《原动画设计》
4.2.1 惯性运动
人们在大量实践的基础上，经过抽象概括，认识到这样一个规律： 如果一个物体不受到任何力的作用，它将保持静止状态或匀速直线 运动状态，这就是我们通常所说的惯性定律。这一定律还表明：任 何物体，都具有一种保持它原来的静止状态或匀速直线运动状态的 性质，这种性质，就是惯性。
出拳动作 8
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
需要提醒的是：即使一个微小的动作也要有微小的预备和微小的缓 冲。
人物回头动作 9
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
衣服的后摆、身上的长丝巾、帽子上的羽毛 、小狗的耳朵、动物的 长尾巴等是角色主体的“附属物”，在制作附属物的运动时，其动 作是相对独立的，设计时不能与角色主体的动作同步处理。
人物快速出剑动作 16
《原动画设计》
4.1.3 速度线
速度线是动画片中用来加强效果和动作速度的线条。
《猫和老鼠》中表示效果的速度线 17
《原动画设计》
4.1.3 速度线
速度线在画面上的时间很短，在观众察觉时它已经消失了。速度线 是物体后面拖着的运动残留，它不能跟随物体一起移动，否则会感 觉其是黏在主体物上。
铁球滚向墙面，使墙面砸出洞 21
《原动画设计》
4.2动作力学原理
所有的物体，包括生命体和非生命体，都要受到各种各样力的作用。 由于有力的存在，物体的运动不可能是简单的匀速运动，而是无时 无刻不在进行力的转换，也就是无时无刻不在速度的变化过程中。
跌倒动作 22
《原动画设计》
4.2动作力学原理
我们生活在地球上，所有物体受力的基础是地心引力，也就是重力。 每一个物体都有它的重量，只有在有力加于它时，才开始运动。
《小胖妞》中斗篷和头发的随动 10
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
动画设计人员在设计动画的角色动作时，既要考虑角色主体的动作， 还要考虑附属物体主体的动作、附属物本身的重量和质感、空气的 阻力等因素。
角色中附带物的伴随运动 11
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
当小狗在跑动过程中耳朵随小狗的运动而运动，当小狗突然静止时， 耳朵会继续向前摆动然后再向后运动，最后停止。当小狗上下运动 时，耳朵就呈现波浪形运动。
《原动画设计》
案 例
第四章 动作及力学原理
《原动画设计》
4.1动作设计技法
4.1.1 预备缓冲动作设计
我们在设计动画的动作时，每一个动作都有一个“反应”，称做 “预备”。预备在表现动作时有两种作用： 一、它是力量的聚集，为力的释放做铺垫，可以更好地表现力度。
惊讶的预备 2
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
不同的角色，预备动作也不相同。预备大的动作，对某些角色适用， 对另一些则不适用。比如表现温柔的女性角色，预备动作就应该微 妙、庄重些。
《冰雪奇缘》人物动作
《长发公主》女孩动作 5
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
另一种“预备”是在释放之前的压缩，就好比运动中的小球，要想 弹得越高，给它的力就得越大，当然它挤压的就得越大。所以很多 和力相关的动作都用这种办法来表现力的强度。
《原动画设计》
4.1.3 速度线
一个动作快速冲出画面时，可以运用速度线增加效果。
人物冲出画面速度线 20
《原动画设计》
4.2动作力学原理
在动画创作中，若仅仅简单地把若干连续的画面按照一定的拍数、 张数、格数、距离安排顺连出来，还不能算是真正的动画。因为这 样做出来的运动是呆板的、没有生气的。在我们的自然生活中，更 多的情形是按照力的原理来运动的。