运动生物力学
运动生物力学的概念
运动生物力学的概念运动生物力学是研究生物体在运动中所涉及的力学原理和机制的学科。
它通过分析生物体在运动过程中的力、速度、加速度等参数，来揭示生物体在不同运动形式和环境条件下的运动机制和优化策略。
运动生物力学具有广泛的应用领域，包括运动医学、运动训练、人体工程学等。
运动生物力学主要研究以下几个方面的内容：1. 动力学：动力学是研究运动的力学学科，它描述了生物体在运动过程中所受到的力、质量、速度和加速度之间的关系。
例如，通过分析运动过程中的惯性力、重力、摩擦力等力的作用，可以揭示生物体运动的原理和机制。
2. 步态分析：步态分析是研究人体行走、跑步等运动形式的力学学科。
通过分析生物体在步态循环中不同阶段的力学参数，如步长、步频、步态对称性等，可以评估和优化运动的效能和健康状况。
步态分析在康复医学、运动训练和人机交互等领域具有重要的应用价值。
3. 关节生物力学：关节生物力学是研究关节机械特性及其对运动影响的学科。
关节是连接骨骼的重要结构，通过分析关节运动的角度、力矩和力等参数，可以了解关节机械特性的变化和功能障碍的原因。
关节生物力学在骨科医学、康复治疗和人体工程学等领域有广泛的应用。
4. 肌肉力学：肌肉力学研究生物体肌肉的收缩、拉伸和力学性能。
通过分析肌肉的纤维类型、力-长度特性和能量代谢等特征，可以揭示肌肉在不同运动条件下的力学行为和能量转化效率。
肌肉力学在运动训练、康复医学和人工肢体设计等方面有重要的应用。
5. 人体姿势和平衡：运动生物力学还研究人体的姿势和平衡控制。
通过分析人体重心位置、姿势调整和平衡控制的力学机制，可以评估人体在不同条件下的平衡能力和运动稳定性。
这对于运动训练、康复治疗和老年人护理等领域具有重要的意义。
总之，运动生物力学通过研究生物体在运动中的力学原理和机制，为运动医学、运动训练和人体工程学等领域提供了理论基础和实践指导。
它的应用可以帮助优化运动表现、提高运动能力，促进康复治疗和改善人体健康。
运动生物力学
上肢以精细活动为主，灵活性好而稳定性相对较差
关节的稳定性和灵活性
运动力学基础
关节的稳定性和灵活性影响因素 构成关节的两个关节面的大小
两个关节面一样大小稳定性好
两个关节面相差大灵活性好 关节囊的厚薄与松紧度 关节韧带的强弱与数量 关节周围的肌肉强弱
运动力学基础
运动力学基础
肌肉的力学特性 肌肉的理化特性 兴奋性和收缩性-肌肉收缩产生肌力 伸展性和弹性-肌肉及腱组织的拉长与缩短 决定肌力大小的因素： 运动单位的募集程度 肌肉的横截面 肌肉收缩前的初长度 肌肉作功时的力臂长度 （杠杆效应） 肌纤维走向与肌腱长轴的关系
纤维组织的力学Βιβλιοθήκη 性粘弹性 非线性应力-应变关系： 蠕变creep：维持恒定的载荷下，纤维组织缓慢持续延长 应力松弛stress relaxation：维持长度不变，纤维组织内因牵伸而提高的张力逐渐下降； 弹性延伸：在去除应力后纤维组织回缩。 塑性延伸：在去除应力后纤维组织持久性延长。
01
二、运动生理学基础
慢 低 低 低 高 低 慢 氧化磷酸化
快 高 高 中等 低 高 快 氧化磷酸化
快 高 高 高 低 高 快 糖哮解
代谢特征
线粒体 线粒体的有氧能力 糖原储备 肌球蛋白ATP酶 线粒体的无氧代谢能力
多 高 多 少 低
多 中等 多 多 中等
少 低 少 多 高
肌肉收缩的基本形式 等长收缩 等张收缩：
01
等张缩短
02
等张延伸 等速收缩
03
运动与骨骼肌
肌肉收缩的力量：
耐力：指肌肉收缩时所能维持的时间和重复收缩的能力（即肌力所能维持的时间）。
肌力：指肌肉受神经兴奋后收缩时产生的力量和张力。例：一次性举重
运动生物力学名词解释
运动生物力学名词解释运动生物力学是研究动物运动的力学原理和机制的学科。
它通过对运动的力学特征、力的作用方式、力量的传递和产生的力向量等方面的研究，揭示了动物在运动时受到的力学影响及其对运动的调节。
以下是一些常见的运动生物力学名词解释：1. 动力学：动力学研究在外力作用下物体的运动状态和运动规律。
在运动生物力学中，动力学研究力对运动物体的影响，如力对物体的加速度和速度的影响。
2. 动作学：动作学研究动物在运动过程中的姿势和动作形态。
它关注于身体各部位的位置、角度、关节角度变化等参数，通过这些参数的分析，可以评估运动的质量和效果。
3. 力矩：力矩是一个力矢量与力臂之积，用于描述力对物体的转动效果。
在运动生物力学中，力矩的概念被用来研究动物在运动过程中关节的力量平衡和力量传递。
4. 动量：动量是物体运动状态的物理量，它等于物体的质量乘以速度。
在运动生物力学中，动量的概念用于描述动物在运动中的惯性和施加力量的效果。
5. 能量：能量是物体进行工作或产生运动的物理量，运动生物力学中的能量是指动物在运动过程中的机械能，包括动能和势能。
6. 平衡：平衡是指物体在受到的外力和内力之间达到力的平衡状态。
在运动生物力学中，平衡是动物在运动过程中保持稳定的重要条件。
7. 骨骼肌：骨骼肌是由肌肉纤维组成的，可以通过神经系统的控制产生运动的肌肉。
它是动物身体运动的主要驱动器。
8. 关节：关节是骨骼的连接点，允许骨骼在运动中相对运动。
在运动生物力学中，研究关节的结构和力学性质，可以揭示动物运动的机制和原理。
9. 步态：步态是指动物或人在行走、奔跑等运动中，身体各部位的运动规律和协调程度。
通过研究步态，可以了解运动能量的节约和传递、肌肉力量的调节等问题。
10. 拉力：拉力是指在运动中发挥的拉伸作用的力。
在运动生物力学中，拉力研究动物在运动中肌肉纤维和肌腱的拉伸变化，以及拉力对力量的传递和产生的影响。
运动生物力学的研究对于人类运动训练、运动伤害预防和康复等具有重要的指导价值。
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 pdf
运动生物力学（Biomechanics of Movement）是研究人体运动过程中力学规律和生物学原理的学科。
它关注人体运动的力和能量、运动控制、运动技术以及人体结构和功能如何影响运动表现。
运动生物力学是体育科学学科体系的重要组成部分，为体育教育、运动训练、运动康复等领域提供理论支持。
运动生物力学的研究内容主要包括：
1.力学原理在人体运动中的应用：研究力和能量如何影响人体运动，
如何通过力学原理分析和解释人体运动。
2.人体动作结构的生物力学基础：研究人体骨骼、肌肉、关节等结
构如何影响运动，以及运动过程中这些结构的相互作用。
运动效能评估：计算和分析能量输出、功率、效率等参数，为提高运动员成绩提供依据。
3.人体运动的生物力学原理：研究人体运动过程中的动力学、静力
学、运动学等问题，以及这些原理如何应用于运动技术分析和改进。
4.运动伤害机制与预防：探讨运动过程中可能导致伤病的生物力学
因素，并提出改善训练方法和技术以减少受伤风险。
5.运动器械设计与改进：根据生物力学原理优化运动装备的设计，
如跑鞋、泳衣、自行车等，提升运动员使用器械时的表现。
6.运动员个性化训练：针对不同运动员的身体结构、生理特征及技
术特点，制定个性化的训练方案和恢复策略。
《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
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
运动生物力学运动生物力学是一个基于生物学原理的运动科学，关注力学性能，以及与人体动作相关的生理过程。
这一领域的研究强调对运动表现的定量分析，以及运动过程中生物学过程和机械过程之间的关系。
运动生物力学的研究从人性和动物的视角开始，采用多方法的实验测量技术，如结构图像分析，动力学建模，和生物位移分析来研究运动表现。
应用运动生物力学，可以更好地理解不同人群，如关节限制者，精神障碍者和老年人的运动表现，以改善他们的运动能力。
这种方法可以以视觉，力学，模拟和实验的方法来提高患者的运动表现。
结构图像分析是运动生物力学领域的一项核心技术，通过使用高分辨率的结构图像，可以更好地理解人体和动物身体结构，以及运动受控的构造和构造受控的运动之间的相互关系。
例如，研究人员可以通过分析关节活动，肌肉活动，肌腱活动，肌肉力矩和肌腱力矩，以及其他研究对象的运动方式，来揭示不同身体结构的运动表现。
动力学建模是该领域的另一个核心方法，可以用来仿真描述有关运动的过程，预测运动的结果，验证设计和改善技术。
动力学模型可以采用计算机模拟，三维建模，力学模拟和数学模型等方法，来模拟不同运动表现，从简单的步行步态到复杂的运动。
此外，生物位移分析也是运动生物力学研究的一个重要组成部分，它可以用来评估一个人在站立、步行和发力方面的动作特征，如脚步长度，脚步频率，肢体摆动，肢体发力，以及腰部发力等。
在运动医学领域，运动生物力学的研究可以使用它用于预防和治疗运动伤害。
研究人员可以利用运动生物力学测量技术来诊断等，以更好地给予治疗，如采用机械辅助设备，力学训练和矫正锻炼计划等。
例如，研究人员可以使用结构图像分析，力学建模，和生物位移分析来诊断和治疗关节炎，膝盖间隙缩小，以及肩关节不稳定性等疾病。
在运动训练中，运动生物力学的研究可以帮助教练们更好的训练运动员，减少损伤，提高运动员的训练效果。
研究人员可以采用多种测量技术，例如视觉，力学，模拟和实验，以改善运动员的运动表现。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
形；若继续加载，材料的最外层
纤维就开始在某些点“屈服”。
若继续加载，超过此屈服点(yield
point) ， 则 进 入 该 曲 线 的 非 弹 性
区，将出现永久变形。若在非弹
性区再继续加载，则可以达到结
构的极限断裂点。在曲线上，由
载荷和变形显示的强度，用极限
断裂点表示；由能量储存显示的
强度，用整个曲线下面积大小来
2020/7/12
.
6
外力
• 摩擦力
– 是指人体或肢体在 地面或器械上滑动 时所受到的摩擦阻 力。其大小因人体 或肢体重量及地面 或器械表面质地而 异，其方向与运动 方向相反。
2020/7/12
.
7
外力
• 流体作用力
– 人体在流体中运动时所承受的流体阻力， 称流体作用力。其大小与运动速度、流 体密度成正比，故在水中运动所受到的 阻力较空气中大。但因流体的浮力抵消 了大部分重力，故人体在水中运动比较 省力。
康复治疗学精品课程系列之
运动生物力学 Sport Biomechanics
南京医科大学康复治疗学系
Dept of Rehab Therapeutics of Nanjing Medical University
.
基本概念
• 力（force）：是一种作用，它能改变受力 物体的静止或运动状态。
• 力学（Mechanics）：对力进行广泛综合研 究的学科。
2020/7/12
.
15
• 而肢体在废用后 则可发现——骨 皮质变薄、骨密 度减少，骨粗隆 减小。
2020/7/12
.
16
骨的力学性能
• 强度和刚度是骨的重要的力学性能，在做载荷试 验时能够很好的了解这些性能。
• 强度：是一个生物材料（如骨骼）抵抗破坏的能 力。
• 刚度：是一个生物材料（如骨骼）抵抗变形的能 力。
2020/7/12
.
26
弹性模量
• 材料的刚度以弹性区内的曲线斜率来表示， 刚度值可以由弹性区内任何一点的应力除 以此点的应变取得，亦即载荷变形曲线上 弹性范围内任意一点的应力对应变的比值， 此值称为弹性模量(modulus of elasticity) （也称杨氏模量，Young's modulus）。能 量储存显示的强度用整个曲线下面积表示。
表示；结构的刚度用弹性区的曲
.线斜率来表示。
19
应力应变曲线
• 在标准情况下进行 试验，可以确定单 位面积所加载荷大 小和以原长来表示 的变形量，从而可 以绘出一条曲线， 称为应力应变曲线。
2020/7/12
.
20
• 把一个骨组织的标 准试样装在试验卡 具上，加载直至断 裂，可以获得骨的 应力和应变值，应 力应变曲线可说明 变形结果。应力应 变曲线的分区与载 荷变形曲线相似。
• 生物力学（Biomechanics）：当力作用于 人体和其他生物体上并加以研究的学科。
2020/7/12
.
2
作用于人体的力
• 外力 主要有： – 重力（gravitational force）
• 是地球对其附近物体吸引的力，是人体保 持直立姿势及活动时必须克服的负荷。
2020/7/12
.
3
3%
2020/7/12
.
17
决定结构强度的三个参数
• ① 结构断裂前所能承受的载荷； • ② 断裂前所能承受的变形； • ③ 断裂前所储存的能量。
2020/7/12
.
18
2020/7/12
骨的力学性能
• 图示出某一塑性材料假定的加载
荷的变形曲线。当在材料的弹性
区内加载，并随之卸负时，结构
恢复原来形状，即不产生永久变
2020/7/12
.
8
2020/7/12
外力
• 器械的其他阻力
– 肢体推动运动器械进 行锻炼时，除要克服 器械重力外，还需要 克服器械的惯性力、 摩擦力或弹力所产生 的阻力，其大小与肢 体推力相等，方向相 反。
.
9
外力
• 各种外力经常被用来作为运动训练的负荷， 这种负荷要求肢体运动的方向和力量与之 相适应，从而选择投入工作的肌群及其收 缩强度，这是肌力训练的方法学基础。
2020/7/12
.
10
2020/7/12
作用于人体的力
• 内力 主要有：
– 肌肉收缩时产生的力
• 这种力通过骨的附 着点，根据力偶 （force couple）、 力矩（forgue）、 分力、合力等力学 规律和杠杆原理产 生相应的运动和/ 或维持人体姿势。
.
11
内力
– 各组织器官间的被动阻力 – 各内脏器官间的摩擦力 – 内脏器官和固定装置间的阻力
• 作用于人 体运动器 官各节段 重力占体 重的百分 比为
3% 1%
2020/7/12
5% .
43% 2%
12% 2%
4
外力
• 支撑反作用力
– 静力支撑反作用 力 ：在静止状态
下，地面或器械
通过支撑点作用 于人体的对重力
G
的反作用力，其
N
大小与重力相同，
方向相反 。
2020/7/12
.
5
外力
– 动力支撑反作用力 ：人体做加速度运动时 所受的支撑反作用力，除上述力外还要加上 与加速度运动力大小和方向相反的反作用 力。
• 如胃肠蠕动与腹膜、肠系膜、大血管间的阻 力，食管蠕动与纵膈间的阻力等。
– 血液淋巴液在管道内流动时产生的流体阻力， 在分流时产生的湍流等。
2020/7/12
.
12
内力
• 各种内力总是相互适应，以维持最佳活动， 同时也不断和外力相抗衡以适应人体生活 的需要。例如为克服重力对血液流动的影 响，有时需要肌肉收缩来帮助血流循环。
2020/7/12
.
21
2020/7/12
.
22
应力应变
• 应力是结构内某一平面上响应外部施加的 载荷而产生的单位面积的负荷（即力在截 面上各点的分布情况和密集程度），以单 位面积所受的力来表示。表示骨试样应力 测量的最常用单位是每平方米牛顿。
• 应变是结构在载荷下某一点上发生的变形。
2020/7/12
.
23
应力应变
• 应变有两种类型： • 线应变，它是长度的改变，是与以结构原
长相除后的变形量（伸长或缩短），以百 分比表示，如cm/cm。
2020/7/12
.
24
2020/7/12荷下所发生的 角 改 变 ， 以 弧 度 (rad) 表 示 （ 1 弧 度 约 等 于 57.3°）。
2020/7/12
.
13
骨组织的生物力学
• 骨骼系统的作用是保
护内脏器官并为肌肉
提供坚强的动力联系
和附着点，以利于肌
肉收缩和身体运动。
骨具有实现该目的所
需的力学性能。除此
之外，骨具有自我修
复的能力，并能根据
力学的需要改变其性
能和外形 。
2020/7/12
.
14
骨对其承受的力具有适应能力
• 持久运动后，承 受最大应力的骨 骼可产生相应的 改变——骨皮质 增厚，骨密度增 加，骨粗隆增大 等