人体运动学
自由度名词解释人体运动学
自由度名词解释人体运动学
人体运动学（biomechanics）是研究人体运动、机构力学和材料力学相互作用的学科。
它将力学原理运用于人体运动,用来研究人体肌肉、骨骼、关节等排列与结构、生理和心理特征以及运动技能之间相互关系的定量分析、模拟和优化。
自由度（Degree of Freedom, DOF）是指描述机械系统运动状态所需独立变量数的数量。
在人体运动学中,指关节能够沿着某个特定方向自由运动的数量。
例如,肩关节具有三个自由度,它可以在三个坐标轴上自由转动,而膝关节只有两个自由度,因为它只能弯曲和伸展,而不能旋转。
对于机械系统来说,自由度越多,需要更多的控制力才能实现稳定控制。
人体运动学在体育训练中的应用
人体运动学在体育训练中的应用人体运动学指的是研究人体在运动中的机制、规律、效果和原理的科学学科。
在体育训练中，人体运动学可以为教练员和运动员提供有效的理论指导和实践方法，帮助运动员提高训练效果和竞技成绩。
本文将从五个方面介绍人体运动学在体育训练中的应用。
一、姿势分析运动员的姿势是影响运动效果的重要因素之一。
姿势的正确性可以保证运动员的运动效率，降低运动损伤的风险。
人体运动学可以通过生物力学原理，分析运动员在运动中的关节角度、身体重心和肌肉张力等参数，从而确定最佳姿势和动作路线。
例如，篮球运动中的投篮动作，需要通过分析臂部角度、出手高度和出手速度等参数，调整投篮姿势，提高命中率。
二、运动评估运动评估是衡量运动员运动水平和技术成果的重要手段。
人体运动学可以通过评估运动员的速度、力量、灵敏度、协调性和平衡性等方面的能力，为教练员提供更准确的训练建议。
例如，短跑运动员的速度评估可以通过分析步频、步长和身体倾斜角度等参数，为教练员了解运动员的短跑水平提供重要依据。
三、动作优化动作优化是通过对运动员动作进行改良和提高，使得运动员的技术水平得到进一步提高的过程。
人体运动学可以通过分析运动员的动作过程，发现不足和存在的问题，为运动员提供优化方案。
例如，游泳运动员的换气动作，需要通过分析头部的动作路线和空气吸入时间，调整换气节奏，提高游泳速度。
四、运动损伤预防运动损伤是运动员在训练和比赛中面临的常见问题之一。
人体运动学可以通过分析运动员在运动中的骨骼、肌肉和关节的受力状况，预测运动损伤的概率，并提供相应的预防措施。
例如，足球运动员的膝盖内旋损伤可以通过分析运动员的动作路线和身体姿势，为运动员提供科学有效的预防建议。
五、技术研究技术研究是运动员和教练员不断提高运动水平和训练方法的重要手段。
人体运动学可以通过研究运动员在比赛中的数据和实验数据，提出新的运动技术和训练方法，为运动员和教练员提供更加科学的理论指导。
例如，田径运动中的后摆动姿势可以通过分析运动员的动作路线和力学原理，提出膝关节和肘关节的最优运动范围，为运动员提高助跑速度提供重要依据。
人体运动学的名词解释
人体运动学（Kinesiology）是研究人体运动的科学，它涉及力学、解剖学、生理学等多个学科领域。
人体运动学主要关注人体在运动过程中的力学原理和运动规律，包括身体的姿势、动作、力量、速度、协调性等方面。
它研究人体各部分的运动方式、运动范围、运动速度、运动力量等，以及这些因素之间的相互关系。
人体运动学的研究目的是了解人体运动的机制和原理，为运动训练、康复治疗、运动损伤预防等提供科学依据。
它可以应用于各个领域，如体育运动、舞蹈、医疗康复、工业设计等。
在体育运动中，人体运动学可以帮助教练和运动员优化运动技术，提高运动表现，预防运动损伤。
在医疗康复中，人体运动学可以用于评估和治疗运动障碍、康复训练等。
总之，人体运动学是一门跨学科的科学，它研究人体运动的原理和规律，为促进人体健康和提高运动表现提供科学依据。
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。
人体运动学-PPT
2、动力性运动 向心运动亦称向心收缩； 离心运动亦称离心收缩。
（二）肌肉的功能及功能状态指标
1. 肌的功能
运动 支撑 维持姿势 保护身体 产热
2.肌功能状态指标
运动单位 概念：肌收缩必须有完好的神经支配，一个前角细胞，
它的轴突和轴突分支，以及它们所支配的肌纤维群， 合起来称为运动单位。
细肌丝：
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
肌小节: 是肌细胞收 缩的基本结构和功能 单位。
肌原纤维：
粗肌丝 由肌球（肌凝蛋白）
组成，其头部有一膨大部——横 桥；
细肌丝 肌动蛋白：表面有
与横桥结合的位点，静息时被原 肌球蛋白掩盖；
原肌球蛋白：静息时掩盖横 桥结合位点；
肌 钙蛋 白 ：与 Ca2+ 结 合 变构 后,使原肌球蛋白位移，暴露出结 合位点。
柱的活动范围，椎间盘连接椎体 可避免彼此过度滑移。 肌肉对脊柱的作用
具有保持脊柱稳定和协同脊柱 运动的双重作用，并发挥主动调 节功能，这是调节脊柱平衡的关 键要素。
（2）肌肉的协同作用
姿势协同动作通过下肢和躯干肌以固定的组合、固定 的时间顺序和强度进行收缩的运动模式从而达到保护 站立平衡的目的。
（4）肌张力
肌张力是肌在安静时所保持的紧张度。肌张力与脊 髓牵张反射有关，受中枢神经系统的调控。
肌张力常通过被动运动感知处于放松状态的肌的阻 力程度进行评测。
肌张力异常
肌张力增强 肌痉挛 肌强直 肌张力减退 软瘫
3. 肌肉的协同作用
肌的协同作用：任何一个动作都不是单一肌独立完成的，需 要一组肌群的协作才能实现。
大量的科学研究表明，肌在缩短（向心运动）
人体运动的运动学
随着科技的不断发展，人体运动学将在更多 领域得到应用，如智能医疗、智能家居、智 能交通等，为人类的健康和生活提供更多便 利。
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保训练的科学性和有效性。
康复医学领域的应用
康复评估与治疗
利用运动学原理和方法，对患者进行康复评估，制定个性化的康 复治疗方案。
运动功能恢复
通过运动训练等手段，帮助患者恢复或改善运动功能，提高生活 质量。
康复器械设计与研发
根据人体运动学原理，设计和研发更符合患者需求的康复器械。
虚拟现实与仿真领域的应用
人体运动的运动学
目录
• 人体运动学简介 • 人体运动的基本原理 • 人体运动的生物力学分析 • 人体运动的运动学参数测量 • 人体运动中的动力学分析 • 人体运动学在相关领域的应用
01 人体运动学简介
定义与研究对象
定义
人体运动学是研究人体活动及运动规律的学科，探讨人体在运动过程中的机械 运动规律及其与身体结构和功能的关系。
其他领域的应用及展望
人机交互与智能穿戴设备
将人体运动学原理应用于人机交互和 智能穿戴设备的设计中，提高设备的 舒适性和便捷性。
军事领域
分析人体在战斗、训练等场景下的运 动学特征，为军事训练和装备设计提 供指导。
航空航天领域
研究人体在失重、超重等特殊环境下 的运动学特征，为航空航天领域提供 科学支持。
足，为技术改进提供科学依据。
运动生物力学研究
探究人体在运动过程中的力学 原理和机制，为运动训练和健 身指导提供理论基础。
运动损伤预防
分析运动员在运动过程中的受力情 况和运动轨迹，预测潜在的运动损 伤风险，制定相应的预防措施。
《人体运动学》第一章 总论(基础与概念)
肉骨骼和心血管系统并发症。
心理活动对人体生理运动的影响
人体运动的基本形式、规律及其生理 意义
呼吸与体液循环 肌骨系统运动 运动的生理效应
制动与卧床对机体的影响
制动对心血管系统的影响很大； 局部制动对肌肉和骨关节系统的影响严重； 对呼吸道的影响； 长期制动会产生感觉剥夺和心理的社会剥夺感； 长期卧床及病痛对精神和情绪的影响，可影响消
第一础与概念 第二节 运动学基础 第三节 动力学基础 第四节 静力学平衡 第五节 生物力学基础 第六节 人体运动的能量代谢 第七节 人体运动的效果评价
第一节 人体运动学基础与概念
1 人体运动的基本形式、规律及其生理意义
2
制动与卧床对机体的影响
3
心理活动对人体生理运动的影响
人体运动学
人体运动学
人体运动学是一门研究人类身体运动的学科，在这门学科中，我们研究人体的运动是如何发生，以及运动的回路是如何发挥作用的。
运动学可以帮助我们更好地理解身体机能，从而更好地控制和改善人体各个部分的动作，从而改善人体的机能。
人体运动学可以被分为生理性运动学和解剖学两大部分。
生理性运动学研究肌肉、骨骼及其他运动生物学结构和功能，以及运动中的生理学过程。
生理性运动学还研究人体各个部位的运动行为和活动，以及其改善的方法，运用肌肉的实验测量，研究肌肉的组织和结构，分析肌肉的功能，以及探讨肌肉受到疾病的影响。
解剖学研究运动过程，关注人体机体和肌肉的结构，包括肌肉的收缩方式，收缩的力度和肌肉的局部形态。
它主要研究了肌肉的收缩方式、动作的解剖学方法以及运动的解剖学结构，通过研究人体的运动机构，对人体机体的运动生理机制有更深入的理解。
另外，还有力学运动学研究运动的力学原理，例如力、运动的动能和动量、惯性等。
力学运动学研究如何运用力学原理来控制运动，从而获得最佳的运动效果，并且研究运动在人体系统中如何发挥作用。
在运动学研究中，既有实验也有理论，实验数据可以用来验证研究理论，而理论也可以指导实验。
运动学可以用于研究人体和动物运动，以及运动设备的运动规律及其应用；也可以用于运动服务的研究，探究运动的心理学、社会学和伦理学方面的影响。
总之，人体运动学是一门多方面的学科，它综合了生物学、物理
学、医学、心理学以及其他相关学科的科学思想，是研究人类身体运动的有效途径。
它将帮助我们更好地利用运动使身体发挥最佳状态，从而更好地改善我们的身体机能，提升我们的生活质量。
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总论1、运动学（kinesiology）是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，主要研究质点和刚体的运动规律。
2、人体的运动的三个面: 水平面：与地面平行的面，把人体分为上下两部分；额状面：与身体前或后面平行的面，把人体分成前后两部分；矢状面：与身体侧面平行的面，把人体分为左右两部分3、人体的运动有三个轴：横轴（与地面平行且与额状面平行的轴）纵轴（额状面与矢状面相交叉形成的、上下贯穿人体正中的轴）矢状轴（与地平面平行且又与矢状面平行的轴，在水平方向上前后贯穿人体）屈曲(flexion),伸展(extension):主要是以横轴为中心,在矢状面上的运动；一般向前运动为屈，向后运动为伸，膝关节以下各关节的运动方向相反；内旋(internal rotation),外旋(external rotation) :主要是以纵轴为中心,在水平面上的运动，一般肢体各环节由前向内的运动称内旋（前臂称旋前），由前向外旋转称旋外（前臂称旋后）头、骨盆、脊柱均为向左向右侧回旋。
前臂和小腿有旋前和旋后运动。
足踝部还有内翻(inversion)和外翻(eversion)运动。
4、人体的基本运动形式运动生物力学将人体看作是由上肢、头、躯干和下肢组成的多环节链状形式，它的基本运动形式如下：1）.上肢的基本运动形式由上肢各关节共同完成。
（1）推：在克服阻力时，上肢由屈曲态变为伸展态的动作过程。
如胸前传球。
（2）拉：在克服阻力时，上肢由伸展态变为屈曲态的动作过程。
如游泳。
在运动中，上肢往往是推、拉动作相结合的运动形式，如划船；有时在伸直时做推拉。
（3）鞭打：在克服阻力或自体位移时，上肢各环节依次加速、制动，使末端环节产生极大速度的动作形式，叫鞭打动作。
如投掷。
2）下肢的基本运动形式（1）缓冲：在克服阻力时，下肢由伸展态转为较为屈曲态的动作过程。
如跳远落地动作。
（2）蹬伸：在克服阻力时，下肢由屈曲态主动转为伸展态的动作过程。
如跳远前起跳时起跳腿的动作。
（3）鞭打：在完成自由泳的两腿打水动作时，下肢各环节有类似上肢的鞭打动作。
5、全身基本运动形式（1）摆动：身体某一部分完成主要动作（如一条腿的起跳）时,另一部分配合主要动作进行加速摆动（如双臂和另一条腿配合起跳的摆动）动作形式,称摆动。
（2）相向运动：依据运动形式,把身体两部分相互接近或远离的运动形式称相向运动。
6、应力指人体结构内某一平面对外部负荷的反应，用单位面积上的力表示（N/cm2）。
应变：指人体机构内某一点受载时所发生的变形称为应变。
用变化的长度与原始长度的比表示（[%]）。
强度和刚度强度是人体承受负荷时抵抗破坏的能力。
用极限应力表示。
刚度是人体在受载时抵抗变形的能力7、粘弹性材料的特点蠕变：若令应力保持一定，物体的应变随时间的增加而增大，这种现象称为蠕变。
应力松弛：当物体突然发生应变时，若应变保持一定，则相应的应力将随时间的增加而下降，这种现象称为应力松弛。
滞后：若物体承受周期性的加载和卸载，则加载时的应力应变曲线常与卸载时的应力应变曲线不重合，这种现象称为滞后。
8、稳定角是重心垂直投影线和重心至支撑面边缘相应点的连线间的夹角。
稳定角是影响人体平衡稳定性的力学因素。
它综合反映支撑面积大小、重心高低和重心垂直投影线在支撑面内的相对位置对平衡稳定性的影响9、骨的力学特征之一――骨的变形一）骨的应力与应变 1.骨受到的外力（载荷）分类载荷即为外力，是一物体对另一物体的作用当力和力矩以不同方式施加于骨时，骨将受到a拉伸、b压缩、c弯曲、d剪切、e扭转和f复合等载荷。
应力-应变曲线: 一般而言，弹性模量是一个常数。
弹性模量越大，产生一定应变所需的应力越大一般而言，骨承受压力负荷的能力最大，其次是拉力、剪切力和扭转力；骨松质强度低于骨密质二）、长时间载荷作用与形变――骨的蠕变骨受到长时间持续低载荷作用后，其组织会产生缓慢变形称蠕变；在加载后的最初数小时（6～8小时），其蠕变现象最显著，随后蠕变的速率则会降低。
蠕变的意义：1、蠕变可以致病（颈椎病、腰椎病、及部分畸形；）2、蠕变可以治病（骨折牵引、畸形矫正；关节松动术）Wolf定律：对一个成型的骨骼来讲，其本身成分的定形与变形随功能性压力的方向而定，其增加或减少的质量可以反映出压力的大小,这就是Wolf定律。
压电效应实验一：当压力垂直于骨干时，凹侧压缩部呈“―”，凸侧牵张部呈“+”，对骨予以机械性冲击会产生瞬间发生电，称为压电现象。
实验三：骨的逆压电效应：当骨上施加电场时，骨上产生应力或应变实验四：骨的热电效应，即试件加热产生热膨胀，从而引起弹性变形，产生压电效应，出现激化电荷。
故热电效应是压电效应的次级效应。
实验五：压缩部有骨形成，牵张部有骨吸收。
在骨的自我矫正中，凸出部的骨被吸收；凹陷部可形成骨。
电刺激可以进行骨的形成与吸收，“+”（阳极）侧产生骨吸收，“－”侧产生骨形成。
可将通电应用于骨折治疗中实验六：骨的恒定电位：长管状骨表面正常情下存在一个电位。
干骺端是负电位，骨骺相对于干骺端为正电位，骨干为正电位或零电位。
代谢越活跃的部位，电位越负。
实验七：骨折后整个骨的电位立即变为负电位，干骺端负电位变得更负，骨折端电位变负且值可大于骨骺端。
骨折愈合后，电位恢复正常代谢越活跃的部位，电位越负。
1. 骨的恒定电位：长管状骨表面正常情下存在一个电位。
干骺端是负电位，骨骺相对于干骺端为正电位，骨干为正电位或零电位。
2. 骨折后整个骨的电位立即变为负电位，干骺端负电位变得更负，骨折端电位变负且值可大于骨骺端。
骨折愈合后，电位恢复正常 3. 对骨予以机械性冲击会产生瞬间发生电，凹侧压缩部呈“-”，凸侧牵张部呈“+”，同时压缩部有骨形成，牵张部有骨吸收。
4.同时伴有骨的热电效应。
12、应力集中：由于截面积改变而引起应力局部增大的现象称为应力集中等截面直杆受轴向拉压时，截面上的应力分布是均匀的，但是若有孔、洞、裂缝分布时，会使应力不再均匀分布。
在孔边附近应力增大。
稍远处则急剧下降而趋于平缓，所以应力集中表现了局部性质骨科中应力集中的现象经常见到，如骨折内固定时的钻孔手术中，骨骼小缺损都可出现应力集中。
这种应力集中使骨强度减弱，在扭转载荷时特别明显，可以使其降低60[%]。
康复手段时，要注意应力集中现象，防止出现二次骨折13.疲劳性骨折概念：指骨长期承受反复负荷(如长时间的行军、锻炼)后发生微损伤而逐渐形成的骨折。
它是由于损伤的不断积聚，超过机体的修复能力，继而产生疲劳性骨折或应力性骨折。
特点：骨折和修复同时进行（1）疲劳性骨折的好发部位最常发生在下肢骨，其次是上肢骨和躯干骨。
下肢骨骨折可发生在股骨、髌骨、腓骨、胫骨、内踝、距骨、跖骨、跟骨等处，其中，以胫骨、腓骨和跖骨更多见。
有关疲劳性骨折的发生原因，概括起来有以下几种观点：其一，肌疲劳是导致疲劳性骨折发生的一个重要原因其二，肌牵拉是导致疲劳性骨折另一原因。
其三，骨钙质减少。
其他，维生素、酸中毒以及生物电现象等均可能与疲劳性骨折有关。
（3）应力性骨折（疲劳性骨折）的预防主要预防原则如下：①避免长时间高频率的单一负重的跑跳训练。
②正确选择运动场地。
过硬的运动场地，往往是应力性骨折的重要诱发因素。
③充分的准备活动。
使肌、肌腱得到舒张、伸展，提高其柔韧性和抗疲劳的能力。
④早期发现，早期处理。
早期发现，早期处理可以有效地预防应力性骨折的发生。
⑤饮食调节增加膳食中钙及蛋白质等的摄人量。
14、运动单位概念：运动神经元及其所支配的全部肌纤维合称一个运动单位。
15、肌力概念又称最大力量，是肌收缩时所表现出来的能力，以肌最大兴奋时所能负荷的重量来表示。
肌力体现肌主动收缩或对抗阻力的能力，反映肌最大收缩水平。
影响肌力的因素1）肌肉生理横断面：肌力与之成正比2）肌的初长度：适宜的长度决定肌的肌力3）运动单位的募集：运动单位数量越大，肌力越大；4）肌纤维走向与肌腱长轴的关系。
5）杠杆效率快速力量是肌或肌群在一定速度下所能产生的最大力量的能力爆发力是指在最短的时间内发挥肌力量的能力。
采用最大力量与达到最大力量的时间之比评定。
爆发力是由肌力量和肌收缩速度两个因素决定的。
最大力量是基础，收缩速度是爆发力关键。
肌耐力又称力量耐力，是指肌在一定负荷条件下保持收缩或持续重复收缩的能力，反映肌持续工作的能力，体现肌对抗疲劳的水平。
肌张力：是肌在安静时所保持的紧张度。
肌张力与脊髓牵张反射有关，受中枢神经系统的调控。
肌张力评定：常通过被动运动感知处于放松状态的肌的阻力程度进行评测，以评判主动肌与拮抗肌群间（或互为拮抗剂）的收缩与舒张活动有无失衡，或是否协调。
肌运动形式两种基本运动形式：1、静力性运动（等长收缩）2、动力性运动（等张收缩）：向心运动：收缩时，肌的长度缩短；起止点相互靠近；肌力矩大于阻力矩。
离心运动：收缩时，肌肉拉长，起止点相互分离；肌力矩小于阻力矩：任何一个动作都不是单一肌独立完成的，需要一组肌群的协作才肌的协同作用能实现。
肌的分类：（依据功能作用）原动肌：直接完成动作的肌群称为原动肌。
其中起主要作用者称为主动肌，协助完成动作或仅在动作的某一阶段起作用者称为副动肌。
拮抗肌：与原动肌作用相反的肌群称为拮抗肌。
原动肌和拮抗肌可互为拮抗肌。
固定肌：在运动动作中起固定作用的肌群。
将肌相对固定的一端（定点）所附着的骨充分固定。
中和肌：其作用为抵消原动肌收缩时所产生的一部分不需要的动作。
超量恢复运动→肌疲劳：生理功能↓（力量、速度和耐力）、能源与物质↓（ATP、收缩蛋白和酶蛋白）→休息与恢复：生理功能、能源与物质↑→超过运动前的水平。
（周期循环）。
超量恢复是肌运动训练的生理学基础。
没有疲劳的练习是无效的练习肌腱与韧带是一种平行紧密排列的胶原纤维束组成的，在骨与肌肉和骨与骨之间起连接作用的结缔组织。
传递拉力以带动关节的运动，并维持运动中关节的稳定。
反应粘弹性的两个指标----应力松弛，蠕变反应应力松弛：在应力-应变测试时，若载荷在线性应变区，应变长时间被固定于一个固定数值时，样本内的应力便会有松弛现象，应力松弛在最初的6-8时很急速，之后放缓。