运动生物力学实验表
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。
篮球专项研究生变向动作的下肢生物力学特征分析
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三轴地面反作用力 体重倍数
触地时
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垂直方向地面反作用力最大值为 %E/[ 倍体重% 图 ! 显示
垂直方向地面反作用力出现两个波峰$与普通状态下走路的峰
值情况近似$即缓冲与发力$大部分峰值出现在缓冲支撑阶段%
c轴方向表示向左外侧$也出现两个波峰$显示缓冲支撑阶段
和碾转蹬伸阶段左脚均有向外侧蹬地% 而 )轴方向出现由前
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运动生物力学试题题库(试题)
运动生物力学试题题库（试题）一、选择题（共25题）1、人体骨骼能承受的力比其在日常生活中所受到的力大倍。
a.10倍b.12倍c.6倍d.20倍2、成年人体骨组织中大约是水份。
a.25%~30%b.15%~20%c.20%~25%d.30%~25%3、成年人体骨组织中大约有是无机物和有机物。
a.80%~85%b.75%~80%c.65%~70%d.70%~75%4、胶原纤维在拉伸过程中，破坏变形的范围在之间。
a.6%~8%b.10%~12%c.4%~6%d.12%~15%5、骨承受冲击能力的大小与骨的结构有密切关系，头颅骨耐冲击比长骨大约左右。
a.60%b.40%c.30%d.70%6、人体股骨所能承受的最大压缩强度比拉伸强度大约左右。
a.36%b.50%c.120%d.80%7、当外力的作用时间是左右时，关节液是同时具有流动性和弹性的“粘弹液”，是柔软的弹性体，起着橡皮垫的作用，能够缓冲骨与骨之间的碰撞。
a.1/500sb.1/100sc.1/200sd.1/500s8、当外力的时间达到左右时，关节液不在表现为“液体”，而表现为更坚硬的“固体”了，对于冲撞的冲力不能起缓冲作用。
a.1/500sb.1/100sc.1/1000sd.1/200s9、以中立位为足与小腿呈90º角，则踝关节背屈和蹠屈的活动度是。
a.25º,35ºb.35º,45ºc.20º,30ºd.30º,40º10、中立位为膝关节伸直，膝关节可屈曲和过伸的活动度为。
a.165º,15ºb.155º,10ºc.145º,15ºd.145º,10º11、中立位为髋关节伸直，膑骨向上，膝关节伸直，髋关节屈和伸的活动度为。
a.165º,55ºb.145º,50ºc.145º,40ºd.150º,40º12、挺身站立中立位时，躯干背伸和侧屈的活动度分别为。
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3.熟练掌握 SBCAS 运动图像解析软件解析人体重心的操作； 4.学会分析人体重心与人体姿势变化的关系
实验四 运动图像解析——跑的动作技术分析 一、运动图像的解析 （一）运动图像的解析原理
度。 8. 拍摄时要作记录。如运动员参数、成绩、道次、拍摄速度、比例尺、机高、
物距、摄影机编号等。 9. 务必设置比例尺及参考体且进行内或外时标检验。 10. 主光轴应对准研究范围的中心部分，这可保证主要部分的高精度。
附：实验报告
定机平面摄影（摄像）
一、实验目的
1. 了解定机平面摄像原理；
2. 掌握定机平面摄像方法、要求和注意事项；
如何快捷、准确地获取图像所提供的运动学信息是图像解析的重点。在使用 高速摄影机（电影拍摄）捕获动作技术的年代，这项工作是相当繁琐的，首先要 将大量的胶片送到专业部门进行冲洗，还要将冲洗好的底片通过投影机投射到数 字化板，再用游标键盘进行关节点定位输入到计算机，整个过程不仅要耗费大量 的人力物力，而且周期长、反馈慢。与此相比，对数字摄像记录的影像资料进行 图像解析就显得较为方便、经济，所有过程只需借助计算机就可完成。其具体的 解析步骤如下： ⑴ 将拍摄在录像带上的图像转换为计算机可读的数字化图像文件。通常的录像 拍摄使用的记录介质是录像带，摄像机可通过 IEEE1394 摄像机火线或 USB 接 口与电脑相连，再利用相应的图像采集卡就可将录像带上的图像转化为数字化图 像文件，如 AVI 格式的视频文件或连续的 JPG 格式图片。 ⑵ 利用图像解析软件确定人体各关节点的像空间坐标。将转化完成的图像文件 导入到专门的运动解析软件，利用鼠标移动来确定人体各关节点在图像上的坐 标，并贮存在计算机中。此时，人体各关节点的坐标是基于图像尺寸的象素坐标， 其参考原点通常取在图像的左下角（计算机自动计算偏移量），坐标单位为象素。 ⑶ 解析比例尺确定图形尺寸与实际尺寸之间的比例系数。对人体运动进行解析 完成后，还需对比例尺图像进行解析标定，得到已知长度（比例尺标志点间的距 离）的象素数，也就得到了图形尺寸与实际尺寸之间的比例系数。 ⑷ 将人体各关节点的像空间坐标转换为真实空间中的坐标（像空间坐标乘以比 例系数）以及建立原始数据文件。在上一步的基础，由解析软件计算出人体各关 节点在真实空间的坐。 （二）人体测量点的确定方法
运动生物力学参数测量
（松井秀治，15）
（汉纳范，15）
（扎齐奥尔斯基，16） （郑秀媛，16）
二、运动学参数测量
（一）运动学参数（指标）
质点位置矢量（位矢、矢径）：用来确定某时刻质点位 置（用矢端表示）的矢量。
运动函数机械运动是物体（质点）位置随时间的改变。 在坐标系中配上一套同步时钟，可以给出质点位置坐标和 时间的函数关系— 运动函数（function of motion） 。
回转半径（转动半径）
人体环节的划分方法
以人体的结构功能为依据：
以人体体表骨性标志为依据： 以关节上主要的骨性标志点 来确定环节的长度。易于测 量，但误差太大。
分割环节的切面通过关节 转动中心，以关节质心的 连线为环节长度。
人体惯性参数标准化的依据
（二）人体惯性参数的测量
尸体测量法：肢解-环节参数测定。采用称重法和悬挂法。
（a）鞋垫式
（b）平板式
（c）测量结果分析
脚底各个区域的压力、压强情况
压力中心及压力中心轨迹
美国Tekscan=F-scan 德国Novel=Pedar
4. 肌电测量
肌电测试通过对不同肌肉在运动过程中所表现出来的时域、频 域上的不同特征的分析，可以了解人体在完成运动动作时，不 同部位的肌肉参与活动的强度、时间顺序及相互协作关系，为 运动技术分析提供依据。现在应用较多有4通道、8通道肌电测 量分析系统。根据信号传输方式，可分为有线和无线两类系统； 根据数据接收和储存方式，可分为便携式大容量储存卡存储和 无线信号实时接收两种。
立定跳 远.。……
运动时的肌力大小和肌肉力矩一般用加速度大 小推算；偶见用肌电图推算
Isomed 2000（750NM）等速肌肉力量测试/训练系统
运动生物力学实验表
不同跑速时步长与步频关系实验实验目的通过实验，使同学们加深理解速度概念的物理意义，掌握测定平均速率的方法。
了解自己在不同跑速情况下的步长和频率的变化规律。
实验原理跑速=步长*步频步频=步数/时间实验仪器与材料1、计时秒表2、20m长卷尺实验方法与步骤1、绘制不同跑速时步长与步频关系图。
（1）每个学生以慢速、中速、快速和最高速度分四次跑完20m，在20m 跑的始端前有15m预跑，以便进入20m跑道后能以匀速跑完全程。
记录20m跑的时间和步数。
每组由4人组成，1人计时，1人数步数，第四人为实验对象。
实验轮流4次，直至每个人都做完为止。
把上述实验结果填入下表相应的栏目内。
不同跑速时步长与步频登记表项目时间/s 步数/次速度/m*s-1 步长/m 步频/s-1 备注慢速中速快速最高速度（2）计算。
根据所学的运动学公式，分别计算每次跑的速度、步长、步频，将结果填入上表相应的栏目内；（3）绘制步长和步频关系图。
根据登记表采集的数据和计算结果，绘制不同跑速情况下的步长和步频关系图；2、20m快跑。
由站立式起跑开始，测20m跑的最高速度，记录下时间、步数、计算出速度、步长和步频。
实验结果讨论1、当你的速度增加时，你的步长和步频是如何变化的？2、比较1、2两个实验中，最高速度的差别是什么？3、据文献所知，世界优秀短跑运动员，在最高速度时，步长约等于1.14倍的身高，计算出你的最高速度时步长与身高之比，试与1.14这个值比较。
4、你认为短跑运动员在速度增加时，步长与步频应该如何变化为宜。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
运动生物力学实验
2实验原理
用电影摄影机对人体或物体运动进行拍摄，将影片进行数字化处理， 然后进行分析。最常用的影片数字化仪器是影片解析仪。影片解析仪一 般由控制器、显示器、游标键盘和数字化板组成。它的基本原理如图 11—2所示。
影片数字化仪器是将电影摄影机拍摄的影片转换成统一 的、可操作的坐标数值，它是完成模数转换工作的仪器。它 首先用分析放影机将放大的图像投影到数字化板上，然后用 游标键盘取出需要的坐标值(x，y)，输入到计算机储存。要 求该分析放影机具有可停、可慢放、可倒放的功能。影片数 字化模数转换工作一般采用两种原理：一种是用超声检测原 理。当光笔放在某点上接通开关后便发生超声信号，通过x 轴和y轴传向坐标原点的时间与坐标成止比关系测得该点的 坐标值 (x，y)；另一种是运用感应同步器原理．在数字化 板内有横向层及纵向层排列的金属微丝，两层之间绝缘，游 标键盘的线圈发出3000 Hz正弦波电信号，在纵向层及横向 层微丝中，可感应出相应的正弦波信号，原正弦波信号和感 应正弦波信号之间的相位差与正弦波发源地的坐标位置有线 性关系，于是便可检测出游标键盘十字丝处的x，y坐标．同 时以数字形式进行显示。数字化了的坐标数据直接进入计算 机内储存。计算机分析软件具有建立人体参数模型、采集图 像坐标点、多种数据平滑方法、三维信息计算(位移、速度、 加速度、环节角度、角位移、角加速度、动贯、动能、能动 量等)及相关的数据、图表及图形显示与打印功能。
5. 实验参考方案 5.1 学生4人为一组。 5.2 先检查小车的各部分是否牢固，旋转处应加些润滑油。 5.3 接通电源后让圆筒空转，看是否有偏心。如旋转时筒振动，说明有偏心，
应重新安装。
5.4 将电扇打开，从侧面吹小车。观察结果，再将筒的转向改变，看会发生 什么变化。
运动生物力学试验
五.
长度不变车蹬柄与长度可变车 蹬柄对个体最大自行车无氧功率实 验结果的影响
（一）实验目的、意义：
比较长度不变车蹬柄与长度可变车蹬柄状 态下的个体无氧功率 , 分析其可能原因，并试图 找出个体无氧功率的最佳车蹬柄长度。
（二）实验仪器、设备
1.monark功率自行车 2.肌电遥测仪 3.心率遥测仪 4.血乳酸测试仪
（三） 、研究方法、测试指标：
测试指标:1、速度 2、加速度 3 、股直肌、股二头 肌、臀肌的肌电图
（四） 、实验方案：
1、在轨迹控制抗阻后蹬练习器上进行后蹬练习,用高速摄像 机记录练习过程，同时在受试者股直肌、股二头肌和臀肌 上放置表面电极，在练习一开始就记录其肌电信号。 2、练习结束后，计算练习者在后蹬练习时的速度和加速度。 3、利用高速摄像机的录像划分每一个后蹬动作过程。 4、对每一个后蹬动作进行股直肌、股二头肌和臀肌的肌电 数据比较。 5、利用数据分析轨迹抗阻后蹬练习在短跑中的作用。
4.血乳酸测试仪
（三）试验方法和测试指标：
1、试验方法：（1）准备活动的阻力 负荷为测试者最大负荷的5%。 （2）准备活动的阻力负 荷为测试者最大负荷的10%。 （3）准备活动的阻力负 荷为测试者最大负荷的20%
2 、测试指标：肌电信号、心率、无氧功率、 血乳酸
（四）实验方案（详细步骤）
1、在股直肌、小腿三头肌、臀大肌上放置表面电极。 2、受试者佩戴心率遥测仪。 3、实验Ⅰ，准备活动的阻力负荷为测试者最大负荷的5%。受试者 在无氧功率自行车上骑行3分钟后休息2分钟，再正式开始无氧功率 实验。实验时负荷为受试者体重的7.5%，进行30秒无氧功率测试。 同时记录其表面肌电信号和心率。测量结束后，测即刻的血乳酸。 4、同样受试者在充分休息一周后，参加实验Ⅱ，准备活动的阻力 负荷为测试者最大负荷的10%，其余同实验Ⅰ。 5、同样受试者在充分休息一周后，参加实验Ⅲ，准备活动的阻力 负荷为测试者最大负荷的20%，其余同实验Ⅰ。 6、利用已有数据比较分析不同阻力负荷准备活动对无氧功率的影 响，并找出可能的最佳准备活动阻力负荷。
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不同跑速时步长与步频关系实验
实验目的
通过实验，使同学们加深理解速度概念的物理意义，掌握测定平均速率的方法。
了解自己在不同跑速情况下的步长和频率的变化规律。
实验原理
跑
速=步长*步频
步频=步数/时间
实验仪器与材料
1、计时秒表
2、20m长卷尺
实验方法与步骤
1、绘制不同跑速时步长与步频关系图。
（1）每个学生以慢速、中速、快速和最高速度分四次跑完20m，在20m 跑的始端前有15m预跑，以便进入20m跑道后能以匀速跑完全程。
记录20m跑的时间和步数。
每组由4人组成，1人计时，1人数步数，第四人为实验对象。
实验轮流4次，直至每个人都做完为止。
把上述实验结果填入下表相应的栏目内。
不同跑速时步长与步频登记表
项目时间/s 步数/次速度/m*s-1 步长/m 步频/s-1 备注慢速
中速
快速
最高速度
（2）计算。
根据所学的运动学公式，分别计算每次跑的速度、步长、步频，将结果填入上表相应的栏目内；
（3）绘制步长和步频关系图。
根据登记表采集的数据和计算结果，绘制不同跑速情况下的步长和步频关系图；
2、20m快跑。
由站立式起跑开始，测20m跑的最高速度，记录下时间、步数、计算出速度、步长和步频。
实验结果讨论
1、当你的速度增加时，你的步长和步频是如何变化的？
2、比较1、2两个实验中，最高速度的差别是什么？
3、据文献所知，世界优秀短跑运动员，在最高速度时，步长约等
于1.14倍的身高，计算出你的最高速度时步长与身高之比，试
与1.14这个值比较。
4、你认为短跑运动员在速度增加时，步长与步频应该如何变化为
宜。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。