运动生物力学多媒体教学第五章
《运动生物力学》多媒体教学中的视觉传达
达 传播 的方 式 。 不 同 的地 域 、 肤 色、 年龄 、 性 不 同的 填 充 色 并 配 以相 应 的 字 体 颜 色 ， 突 于 体 育 运 动 的 可视 性 和 直 观 性 ， 超 级 链 接 别、 说 不 同语 言 的 人 们 ， 通 过 视 觉 及 媒 介 进 出 内容 的 重 点 部 分 。 行信息的传达 、 情 感的沟通 、 文 化 的交 流 ， 视 觉 的观 察 及 体 验 可 以 跨 越 彼 此语 言 不通 ４ 合 理编排文字 的 障碍 ， 可 以 消 除 文 字 不 同 的 阻隔 ， 凭借 对 “ 图” —— 图 像 、 图形、 图案 、 图画、 图法 、 图
动， 以及 不 同条 件 下人 体 产生 运 动和 运 动状 划 、 整体 考 虑 。 对于设计 的内容 ， 则 可 能 有 创 造 一 个 虚 拟 的 体 育环 境 ， 提高学 生学 习 态 改 变 的 力 学和 生 物 学 原 因。 因此， 运 动 生 解剖学 、 运动 生 理 学 和 力 学 的 理论 与方 法 ， 研 究 人 体 运 动 器 系 的 力学 特 征 和 人 体 运 动 多种 表 达 形 式 ， 但 要 严 格 按 照内 容 需 要 ， 不
科 技 教 育
Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ０ Ｌ ０ Ｇ Ｙ ．
匪圆
运动生物 力学 多媒体教学 中的视 觉传 达①
马 文 海 （ 河南大学 体育学 院 河南开封 ４ ７ ５ ０ ０ １ ）
摘 要： 随 着教 育技术 的 日益成 熟， 交互性 良好的 多媒体 教 学不仅突破 了传统课 堂的限 制， 而且通过 模拟虚拟 环境 等形式 ， 大大提 高 了教 学效 果 。 《 运 动生物 力学》 教 学 中合理 的视 觉传达 能够很 好 的模拟体 育 动作 ， 直 接激 发 学生 的学 习兴趣 ， 为 学生提 供 了一个 全 新的 学 习 视 角， 大 大 拓 宽 了教 育 技 术 的 研 究 领 域 。 关键词 ： 运 动生物 力学 多媒体设 计 视 觉传达 信 息传递 中 图分类号 ： Ｇ ６ ２ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ２ － ３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ （ ｂ ） － ０ ０ ９ １ － ０ ２ 运 动 生物 力学 》 是 研 究 体 育运 动 过 程 由于用到的表达 形式较 多， 所 以 图 像 的 形
第五章 运动生物力学应用2
第四节缓冲动作的生物力学原理（赵焕彬、王海涛）一、动作形式延长力的作用时间以减小冲力作用，在运动技术中叫缓冲作用。
以延长力的作用时间减小冲力作用为目的动作称为缓冲动作。
例如，接高速来球，当手接球后屈肘回收，可延长手和球的作用时间，减小球对手的冲力作用，在篮球技术中要领称“迎、引、握”。
又如各种落地的缓冲动作，一般要求前脚掌先着地，并迅速过度到全脚掌，同时拌有屈膝、屈髋和伸踝动作，以延长脚与地面相互作用的时间，进而减小冲力可能对人体造成的的伤害。
上述动作是靠人体本身的动作来达到缓冲目的的，另外，还可以利用器械设备达到缓冲的目的。
如撑竿跳高和跳高用的海绵垫、跳远的沙坑等，都是为了延长着地时力的作用时间以减小冲力。
拳击运动员带的手套，可减缓击打时的冲击力值。
从缓冲动作的目的分析，有些缓冲动作是作为动作的结束部分，掌握人体平衡是其主要任务，如体操、武术、技巧、舞蹈等结束部分的动作。
另外，有相当一部分缓冲动作是为后续动作作准备，如跑及各种跃的缓冲动作只是整个支撑动作中的一步分。
支撑腿落地一直到瞪离地面瞬间，一般经历3个阶段即落地、缓冲及蹬伸阶段。
缓冲动作是落地的必然又为蹬伸做好准备，使下收各关节处于适宜的发力状态。
短跑中蹬伸是产生水平加速度的重要要阶段，缓冲动作就要从这个前提出发而与之相适应，包括缓冲开始的落地方式，最大缓冲角以及在最大缓冲时人体重心与支撑点的互相联系。
缓冲动作是体育技术动作的重要组成部分，很多项目中缓冲动作是不可或缺的。
有些缓冲动作的作为技术动作的结果部分，但相当一部分缓冲动作是后继动作的准备。
(一)作为结果部分的缓冲动作这类缓冲动作作为体育动作的结果部分，掌握Array人体平衡是其主要任务。
例如体操各种下法、跳高跳远的落地动作等，如图1。
落地缓冲动作分为三种类型，即链型缓冲、弹性缓冲、刚性缓冲。
链型缓冲：是指落地阶段前期和中期膝、踝、髋关节彻底放松屈曲，不产生内力，而在后期(各关节屈至极限) 承受冲击，肌肉进行向心收缩，肌肉受力小于肌肉收缩力。
《运动生物力学》多媒体教学中的视觉传达
《运动生物力学》多媒体教学中的视觉传达【摘要】本文主要探讨了在《运动生物力学》多媒体教学中视觉传达的重要性。
首先介绍了多媒体教学的重要性和视觉传达在教学中的作用。
然后分析了视觉传达工具的选择与设计、图像和动画的应用、视频和模拟实验的运用、交互式学习环境的构建以及实践案例分析。
在结论部分强调了视觉传达在运动生物力学教学中的重要性，并展望未来发展趋势。
通过本文的研究，可以更深入地了解运动生物力学教学中视觉传达的重要作用，为教学实践提供有效借鉴和指导。
【关键词】多媒体教学、视觉传达、运动生物力学、工具选择、设计、图像、动画、视频、模拟实验、交互式学习、实践案例、重要性、发展趋势、展望。
1. 引言1.1 多媒体教学的重要性多媒体教学具有许多优势，首先是能够有效激发学生的学习兴趣。
通过多样化的信息呈现方式和丰富的视觉效果，可以吸引学生的注意力，增加学习动力。
多媒体教学可以辅助教师进行教学，提高教学效率。
教师可以通过多媒体资源更清晰地解释知识点，使学生更容易理解。
多媒体教学还可以提供更具体、形象的实例，帮助学生更好地理解抽象概念。
多媒体教学在当今教育领域的地位日益重要，它不仅为教学带来了新的可能性和机遇，也为学生提供了更加多元化和互动性的学习体验。
在运动生物力学教学中，充分利用多媒体教学的优势，可以更好地促进学生的学习和理解，为教育教学质量的提升提供有力支持。
1.2 视觉传达在教学中的作用在教学中，视觉传达扮演着至关重要的角色。
通过视觉传达，学生可以更直观地理解抽象的概念和理论，加深对知识的理解和记忆。
视觉传达可以帮助学生建立起知识的框架，将零散的知识点串联成完整的思维图景。
视觉传达还可以激发学生的学习兴趣，吸引他们的注意力，提高学习效率。
在运动生物力学的教学中，视觉传达尤为重要。
因为运动生物力学涉及到生物学、物理学等多个学科的知识，其中包含大量的图表、模型和运动过程的描述。
通过视觉传达工具，可以将这些复杂的概念变得更加直观和易懂。
《运动生物力学》多媒体教学中的视觉传达
《运动生物力学》多媒体教学中的视觉传达摘要:随着教育技术的日益成熟，交互性良好的多媒体教学不仅突破了传统课堂的限制，而且通过模拟虚拟环境等形式，大大提高了教学效果。
《运动生物力学》教学中合理的视觉传达能够很好的模拟体育动作,直接激发学生的学习兴趣，为学生提供了一个全新的学习视角大大拓宽了教育技术的研究领域。
关键词:运动生物力学多媒体设计视觉传达信息传递《运动生物力学》是研究体育运动过程中人体机械运动规律的科学，其主要任务是研究体育运动过程中人体所进行的各种运动，以及不同条件下人体产生运动和运动状态改变的力学和生物学原因。
因此运动生物力学研究应以体育动作为核心，运用技能解剖学、运动生理学和力学的理论与方法，研究人体运动器系的力学特征和人体运动规律,并根据影响人体运动的内部和外部条件寻求人体运动技术的合理性和最佳化，进而为提出有效的训练手段和发展人体运动能力提供理论依据。
《运动生物力学》是一门以实验为基础的学科。
由于受到人体运动形式复杂性和实验条件的制约，《运动生物力学》教学中运用视觉传达技术对运动虚拟环境进行模拟显得尤为重要。
1视觉传达和视觉传达设计的概念视觉传达是人与人之间利用看”的形式所进行的交流，是通过视觉语言进行表达传播的方式。
不同的地域、肤色、年龄、性别、说不同语言的人们，通过视觉及媒介进行信息的传达、情感的沟通、文化的交流，视觉的观察及体验可以跨越彼此语言不通的障碍，可以消除文字不同的阻隔，凭借对图”一一图像、图形、图案、图画、图法、图式的视觉共识获得理解与互动。
视觉传达设计（简称VISUAL DESIGN）是指具有视觉传达功能的设计”，简称为视觉设计。
它们把有关内容传达给眼睛，从而进行造型性的表现性设计。
[1]2制作《运动生物力学》课件时要整体设计，统筹安排《运动生物力学》课件制作时，经常要通过图像、文字、表格等形式讲述体育动作。
在体育科学研究中，体育统计图有条形图、线图、直方图和圆形图等，统计表也有单单项统计表、多项统计表和专项统计表，由于用到的表达形式较多所以图像的形状、颜色、文字、表格等要素上下关联，互为补充，相得益彰。
《运动生物力学》课程教学大纲
《运动生物力学》课程教学大纲课程编码：50913003 学分：2 总学时：36说明【课程性质】《运动生物力学》为体育教育专业的学科平台课程。
【教学目的】本课程教学目的是使学生初步掌握体育运动中人体机械运动的一般规律，能应用生物力学的原理和方法分析教学和训练中的具体问题，为今后从事体育教学、训练打好基础。
【教学任务】1．通过教学对学生进行政治思想、品德教育，树立辩证唯物主义观念，为今后从事体育教育与训练工作做好准备。
2．掌握运动生物力学的基本原理、基本知识，正确分析简单动作技术的力学原理。
3．掌握一定的运动生物力学研究方法，培养学生应用本学科基本理论和技能的能力，使教学和训练更加科学化、合理化。
【教学内容】主要内容包括运动生物力学概论、人体运动实用力学基础、骨、关节、肌肉的生物力学、人体运动数据采集及处理、运动生物力学的应用。
【教学原则和方法】教学原则：该学科为应用性学科，因此在教学坚持理论联系实际的原则、教师主导与学生积极性原则、系统性与突出重点相结合的原则。
教学方法：讲授法、讨论法、实验法。
【先修课程要求】本课程要求学生先修《运动解剖学》、《运动生理学》等课程。
【学时分配】【教材与主要参考书】教材：《运动生物力学》，赵焕彬, 李建设主编，高等教育出版社，2008年3月，第3版参考书：[1]《运动生物力学》，全国体育学院教材委员会编，人民体育出版社，1990年6月，第1版大纲内容绪论【教学目的和要求】使学生明确运动生物力学的基本概念、课程要求和学习方法，掌握运动生物力学的基本知识、基本原理和基本方法。
【内容提要】本章主要阐述了运动生物力学的学科概念和历史沿革，提出了运动生物力学课程的学习内容和学习要求。
【教学重点与难点问题】教学重点：运动生物力学的学科定义和学习要求。
教学难点：运动生物力学的学科特性。
【复习思考题】1．简述运动生物力学的概念。
2．简述运动生物力学课程学习过程中应树立的哲学观点。
3．如何理解“生命要力学化，力学要生命化”的观点。
运动生物力学多媒体教学2(第二章)
人体各关节点的坐标、位移、速度。 人体各环节纵轴与垂直轴或水平轴的夹角、角速度。 人体各关节的角度、角速度。 人体重心的坐标、位移、速度。
其它派生各种运动学数据
第三节 动力学参数
一、动力学参数 （一）力
力是物体间的相互作用。运动中的力也是物体间的相互作 用，我们所研究的主要是人体与地面或流体或器械的相互 作用，这种相互作用的结果使物体改变运动状态或发生形 变，前者称为力的外效应，后者称为力的内效应。影响力 的作用效应的因素有力的方向、大小和作用点。
3、体育运动中常见的人体外力
人体重力即地球对人体的引力，是一种非接 触力，是人体各部分所受地球引力的矢量合成。
重力
弹力产生在直接接触的物体之间，以物体相互接触 并发生形变为先决条件，以形变恢复作用于与它接触的 物体而产生的力称之为弹力。
重力
弹力
弹力
摩擦力是相互接触的物体做相对运动或有相对运动 趋势时产生的力。
L I
（五）冲量 物体（人体）运动状态的改变是力作用的结果，力在时间上的积累可 用冲量（S）表示。冲量是矢量，其方向沿力的方向。若力是恒力，则在 时刻到时刻的时间内，物体所受外力的冲量为：
S F ( t1 t 0 )
一般情况下，尤其是人体运动，是一个变力，亦即随 时刻变化的函数。在时间内的冲量用积分式表示为：
5. 简述运动生物力学参数特征。
J
t1 t0
M ( t )d t
（七）功 功是力对物体作用效果的一种量度，反映了力对物体作用 效果随物体位移的积累。功的大小等于力与物体沿力的方向 所发生的位移的乘积。
W F S
恒力功：
变力功：
W F S cos
第五章运动生物力学应用一、名词解释练习1人体重心2稳定角3稳
第五章运动生物力学应用一、名词解释练习 1人体重心2稳定角 3稳第五章运动生物力学应用一、名词解释练习1.人体重心2.稳定角3.稳度系数4.力偶5.流体二、填空练习1.根据人体平衡支撑点相对于人体重心的位置不同，将人体平衡分为: 、、。
2.根据平衡的稳定程度可把人体平衡分为: 、不稳定平衡、、有限度的稳定平衡。
3.影响人体平衡的稳定性的力学因素: 、、。
4.在蹲距式起跑中，“预备”时的人体前进方向的最理想稳定角为度。
5.力偶是一对大小方向的力。
6.力的三要素为: 、、。
7.稳度系数是与之比。
8.体育中常用的两种力的合成方法为: 、。
9.流体的重度与密度的关系是。
10.自由泳手掌受到的“升力”的方向是旋转球体受到的“升力”的方向是。
三、选择练习1.人体平衡的力学条件:( )A:?F=0 B:?M(F)=0 C:?F=0或?M(F)=0 D:?F=0和?M(F)=0 0i0i0i2.运动员跑的后蹬动作中人体受几个力的作用:( )A:5 B:2 C:3 D:43.人体平衡被破坏时的稳度系数:( )A:K,1 B:K=1 C:K,1 D:K,04.流体与固体的主要区别在于流体具有( )A 易流动性B 可压缩性C 不可压缩性D 粘滞性5.物体的重度等于液体的重度，物体全部没入液体，且在液体中处于悬浮状态，这种状态称为( )A 浮体B 潜体C 沉体D 浮态6.浮力与物体浸没在液体中的深度的关系为( )A 有关B 深度越深浮力越大C 深度越浅浮力越小D 无关7(在空气对高台滑雪运动员的阻力中，身体迎风面积与阻力的关系( )A 无关B 面积越大阻力越小C 面积越小阻力越小 D反比关系8(如果是不可压缩流体，则密度保持不变，连续方程式应为( )A V1A1=V2A2=QB F=PGVC R=G/V9(当流体在圆管内流动，流速较慢时，流体质点的运动有条不紊，呈现出分层流动的状态，这种状态称为( )A 湍流B 涡旋C 层流D 旋涡10(压力中心和出手速度的关系( )A 无关B 压力中心越靠近质心，就越要求有较大出手速度C 压力中心越靠近质心，就越要求有较小出手速度D 压力中心越远离质心，就越要求有较大出手速度。
运动生物力学课讲稿：第五章(2007)
2.为什么要选用参考系 例如： 车厢内某人竖直下抛一小球，观察小球的 运动状态，结果：
车厢内的人：
地面上的人： 孰是孰非？
垂直下落
抛物运动
答：运动的描述是相对的。
3.参考系的定义：
参考系是指描述人体是否运动时，所选定的作为 参考标准的物体或物体群。根据研究问题的性质和 方法的不同，可分为两类不同的参考系。
T
V
A
Δv a = lim Δt→0 Δt
a＞0,与运动同向，加速
o
t
t
a＜0,与运动反向，减速
（三）曲线运动中的瞬时加速度
A
曲线运动中 瞬时加速度 切向加速度 at 法向加速度 an
at
an
a
1．向心加速度（法向加速度）
人体作匀速圆周运动时沿法线方向的加速度， 其公式为：
an = V2/R
注意：运动的人体或物体做曲线运动时，即使速度 大小不变也会产生加速度，加速度就是其做匀速圆 周运动时沿法线方向的加速度。
2.变速圆周运动中的加速度
变速圆周运动是指物体运动速度不断变化的 圆周运动。 对于匀速圆周运动，法向加速度就是其总的 加速度；对于变速圆周运动，其总的加速度为：
a=at+an
三、速度的合成与分解
（一）运动的独立性原理 人体或物体同时参与几个运动(分运动)，则每一 个运动不受其他分运动的影响，人体或物体的运动是 由各个彼此独立进行的运动叠加而成。 如：在匀速行使的车上 同速上抛同 高度的小球 落地时 间相同
6.坐标系
坐标系指设置在参考系上的数轴，是参考系的 数学抽象。它在性质上起着参考系的作用，而在数 量上又能进行精确描述。
三要素：原点、方向、单位。
运动生物力学多媒体教学5第五章
I mi ri
2
注意：转动惯量大小必须指明是对哪个
轴的。
研究人体转动问题时，必须
通过测量来确定。
通常将人体简化为规则体 （模型），利用数学计算。
正是人体转动惯量的这种可变性，使人体可以 根据不同的动作目的，调整身体的姿势，以改 变转动惯量来达到自我控制的目的。在体育运 动中，利用人体转动惯量的可变性，可以通过 变换转动轴或通过改变身体姿势来改变转动惯 量，以完成各种高难度动作。
铁饼和标枪出手时器械的旋转
2. 弯曲作用（马格努斯效应）：“弯曲效应”
3. 旋转和反弹（摩擦力的作用增加了动量 矩）：“碰撞与反弹”
P146 例题
作业P151-152：8，12，18
思考题
什么是转动惯量?决定人体转动惯量大小
的因素有哪些? 简述动量守恒定律在体育动作中的运用. 什么是“相向运动”？其作用是什么？ “定向运动”的作用是什么？
如图：投掷的上肢用力
ω2
ω1
5.5人体无支撑状态下的转动动作
1.
动量矩守恒定律
无支持状态为人体腾空状态。除重力以外， 将人体看成一个整体系统，那么它受到的合外 力矩为0，其总动量矩将保持不变——即为动 量矩守恒定律。
M 0
I11 I 2 2 Cons tant
2.
动量矩守恒定律的应用
①肢体的相向运动
腾空状态下（不计空气阻力），人 体一部分肢体以一定的动量矩绕转轴的 某一方向转动时，另一部分肢体就会以 大小相等的动量矩绕同一转轴相反方向 转动，这种现象称为“相向运动”。这 时的动量矩矢量和等于0。
肢 体 的 相 向 运 动 的 实 例
②空中角速度的变化 由于角动量为常量,所有转动的角速度与转 动惯量成反比. 腾空后的团身减小转动惯量,加快转动的角 速度.
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跨栏起跨时的支撑脚制动作用
投掷标枪的左侧制动
（2） 增大偏心力矩的作用
人体受偏心力作用时，将对质心产生偏心 力矩，此力矩将使人体产生对质心的角加速度。 例如在完成前空翻动作时，地面对人体的支撑 反作用力F通过人体重心后方，力的作用线至 身体重心的力臂为R，偏心力矩M=FR。根据 动量矩定理，在蹬地阶段人体将获得一定的动 量矩，并以此动量矩进入腾空，从而有利于完 成前空翻动作。
R I m
④人体转动惯量的特点
质量分布不均匀 人体的转动惯量每时每刻都在变化，因为人
体质量分布因血液循环、呼吸的影响随时都在 变化，尤其是运动时，人体转动惯量会随不同 位置的转轴和身体姿势的改变而发生相应的改 变。 必须进行实际测量 随人体姿势的变化而改变
影响人体转动惯量的因素：
动的实体轴。 ② 非实体轴
非实体轴是人体局部肢体或整体转动时所绕的位于人体内部 的某特定的直线。如通过关节中心点的关节轴以及人体的基本轴。
当人体作为一个整体发生转动时，是通过人体总重心的三个相互垂直的轴，
来判断人体的转动情况的。以人的总重心为原点建立的三维直角坐标系的三
条轴线，即为人体的基本轴。人体在完成空翻转体等动作时，人体的基本轴 的空间方位相对于人体是不改变的。
失状面
垂直轴 额状面 额状轴
水平面
失状轴
3、人体转动动作的基本形式
① 有支点有实体轴的转动 人体整体绕固定在地面上的运动器械的转动，即为有支点有
实体轴的转动。如体操动作中不脱离器械握点的摆动、回环；类 的动作。人体的重心轨迹近似为一圆或一圆弧。 ② 有支点无实体轴的转动
人体局部肢体或整体绕通过人体内部的非实休轴的转动，即 为有支点无实体轴的转动。如花样滑冰运动员冰上旋转、投掷铁 饼、链球的旋转动作以及篮球运动员的转体动作等。支点又可分 固定和不固定的两种。 ③ 无支点无实体轴的空间单轴转动 ④ 无支点无实体轴的空中多轴向复合运动
形成大小不等的同心圆，各圆的中心都位于同 一直线上，这条直线叫做转动轴。
如果转动轴的位置和方向相对于某一 参照系是固定的，称固定轴；绕固定轴 的转动叫定轴转动。
如果转动轴的位置和方向相对某一参 照系是变化的，称动轴；绕动轴的转动 叫动轴转动，又叫瞬轴转动。
2、人体转动的转动轴
① 实体轴 当人体绕固定在地面上的运动器械转动时，器械就是人体转
3. ①肢体的相向运动
4.
腾空状态下（不计空气阻力），
人体一部分肢体以一定的动量矩绕转轴
的某一方向转动时，另一部分肢体就会
以大小相等的动量矩绕同一转轴相反方
向转动，这种现象称为“相向运动”。
这时的动量矩矢量和等于0。
肢 体 的 相 向 运 动 的 实 例
②空中角速度的变化 由于角动量为常量,所有转动的角速度与转
人体的质量 身体形态（身高和胸围等等） 身体姿势（动作变化） 转动轴的位置
转动惯量的变化对转动角速度的影响
作业：P151：1,3,4,5,9
5.4支撑状态下的人体转动动作
1. 转动定律（与牛顿第二定律对应）
MI
Fma
所有转动力学量与 平动力学量对应
2. 动量矩定理
如图：投掷的上肢用力
ω2 ω1
5.5人体无支撑状态下的转动动作
1. 动量矩守恒定律
2.
无支持状态为人体腾空状态。除重力以外，
将人体看成一个整体系统，那么它受到的合外
力矩为0，其总动量矩将保持不变——即为动 量矩守恒定律。
M0 I11I22Co tan tns
Hale Waihona Puke 2. 动量矩守恒定律的应用
研究人体转动问题时，必须 通过测量来确定。
通常将人体简化为规则体 （模型），利用数学计算。
正是人体转动惯量的这种可变性，使人体可以 根据不同的动作目的，调整身体的姿势，以改 变转动惯量来达到自我控制的目的。在体育运 动中，利用人体转动惯量的可变性，可以通过 变换转动轴或通过改变身体姿势来改变转动惯 量，以完成各种高难度动作。
MI
跳
水
起 跳
d
产
生
的
偏
心
力
矩
F
（3） 利用动量矩的转移
运动过程中方向不断变化，但对动量矩的影 响不大。人体整体在绕某轴或基本轴的转动时， 往往还伴随着部分环节绕基本轴的转动，故此， 人体可通过调节各环节的运动形式，以实现动量 矩在身体内的传递和转移。动量矩在身体内的传 递和转移主要是利用某些身体环节的突然制动， 从而使这些环节原以获得的动量矩向相邻环节传 递和转移。
绕关节轴的转动
人体整体绕人体基本运动轴的转动
从力学观点出发，转动的产生必须保证合外力 矩不为零。
Mi 0
合外力矩的概念（在静力学中结束过的内容）
合力矩的方向***
M i F 1 d 1 F 2 d 2 .. F .id i .
在人体转动时几种情况： 绕实体轴的转动合外力矩不等于零，肌肉力矩和重 力矩之和不等于零。 肢体绕关节轴转动力矩不等于零，阻力（包括重力 矩）与肌肉力矩。 人体整体转动：
铁饼和标枪出手时器械的旋转
2. 弯曲作用（马格努斯效应）：“弯曲效应”
3. 旋转和反弹（摩擦力的作用增加了动量 矩）：“碰撞与反弹”
P146 例题 作业P151-152：8，12，18
思考题
什么是转动惯量?决定人体转动惯量大小 的因素有哪些?
简述动量守恒定律在体育动作中的运用. 什么是“相向运动”？其作用是什么？ “定向运动”的作用是什么？
无
支
无 支 点 无 实 体 轴 的 空 间 单 轴 转 动
点 无 实 体 轴 的 空 中 多 轴 向 复 合 运 动
5.2转动运动学
R
转动刚体上各点的转动角速度和线速度
例题讲解:P123
5.3 转动动力学
1. 形成人体转动的力学条件 人体转动，一种是人体局部肢体在肌肉
力的作用下，牵引骨骼绕关节轴的转动， 一种是人体整体绕人体基本运动轴的转 动。
（1）增大肌力矩：
增大肌肉对环节的拉力矩，可以增大 环节绕相应关节的转动角速度或角加速 度。而肌力矩的增大一方面可增大肌肉 收缩力；另一方面增大肌力臂。肌力随 肌肉是收缩而变化，肌力臂随肌拉力角 而变化。故臀部肌肉强壮的黑人善于跳 跃就是这个原因。
黑人运动员肌肉特点
（2）减小转动惯量
当肌力矩一定时，减小环节或环节系对 某轴的转动惯量，可以达到增大转动角速度 或角加速度的目的。故此，在环节绕关节轴 的转动时，通常采用参与转动的环节或环节 系的质量尽可能靠近转轴的方法。以减小它 们对转轴的转动惯量，从而提高转动角速度 或角加速度。
M△t为冲量矩，它的意义是表示外力 矩对物体转动的累积效应。
Iω为动量矩，它是表示刚体的转动状
态。
不同时刻刚体动量矩的变化是外力引起冲 量矩的作用结果。外力矩越大，作用时间越长， 刚体转动状态的变化也越大。
动量矩定理的应用
1. 对人体局部肢体(环节)的运动 人体的各种运动状态都以骨杠杆的转动
为基础，而骨杠杆的转动状态的变化， 则是肌肉拉力矩的作用结果。在体育动 作中为增大环节的转动效果，通常可采 用如下途径：
对一个轴、两个轴和三个轴的合外力矩分别不等于零。
2、人体转动惯量
① 转动惯量的概念（与平动物体质量 的概念对应）
描述物体转动时保持原来转动状态能力 的物理量。
I mr2
I为转动惯量，m每个质点的质量，r为 转动半径，单位：Kg·m2
对一个物体来讲：
I miri2
注意：转动惯量大小必须指明是对哪个 轴的。
例如；
短跑运动员在摆腿时，通常需折叠 大，小腿，以减小下肢对髋轴的转动惯 量，从而快速前摆。而上肢也是在肩关 节内摆动，采用屈前臂，以减小上肢对 肩关节的转动惯量而快速摆动。
跑 步 动 作 中 大 小 腿 的 折 叠
2．人体整体的运动
（1） 利用运动中身体某点的制动： 例如，跳跃的制动踏跳，结果是人体
第五章 人体运动的转动力学
人体各环节的运动都是绕关节轴的转动。 人体走、跑、跳等动作是通过环节的转 动来实现的。
在研究人体的转动问题时，人体各个组 成部分可自由移动，形状也可改变。为 了研究人体运动的规律性，必须在一定 条件下将人体当作刚体处理。
5.1体育运动中人体转动动作的类型
1、转动轴与转动的类型 刚体转动时，刚体上的各点都做圆周运动，
动惯量成反比. 腾空后的团身减小转动惯量,加快转动的角
速度.
I1 1I22Co ta n tns
茹可夫转椅实验
不同的团身(转动惯量)对翻转速度的影响
5.6转动作用在体育中的应用
1. 定向作用 当动量矩等于一个恒量时，即动量
守恒。如果转动惯量保持不变,则角速度 保持不变。因此，转动物体在不受外力 矩作用时，具有保持其转轴方向不变的 特性，称为转动体的定向作用。
② 平行轴定理
刚体对O轴（任意轴）的转动惯量等于刚体对通过 其质心轴，并且与O（任意轴）平行的I轴的转动惯量， 加上刚体的质量与两平行轴之间的距离平方的乘积。
IO
Ic
Io Ic md2
d
C
O
L
大腿绕髋关节额 状轴的转动惯量
Io Ic md2
③ 回转半径
假如绕某转动轴的物体的全部质量集中在 离轴某一距离的点上，即用这个点代表整个 物体的质量，这时它的转动惯量如果恰好与 原物体相对此轴的转动惯量相等，则称这个 距离为回转半径。即：