人体中的杠杆
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。
苏科版九年级物理上册课件11.1杠杆 (共24张PPT)
腐 败 工 作 力 度,局党 委把这 项工作 纳入到 主 要 工 作 议 事 日程,并 将党风 廉政建 设和反 腐败工 作同煤 炭经济 发展 和 行 政 工 作 同部署 、同检 查、同 落实、 同考核 。归纳 起来,突 出重
活动三：验：探究杠杆平衡条件
• 实验注意事项： • 1、在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，
使杠杆水平平衡。 • 2、挂钩码后，不能再动平衡螺母。 • 3、读数时，杠杆仍要求是处于水平平衡状态，
以便直接读出力臂的长度。
提问：
步骤1，为什么调节杠杆两端的螺母使杠杆在水平位 置平衡？ 答:在做“研究杠杆的平衡条件”的实验时，杠杆有一
L1 O
F1
F3 F2
力臂的两种表示方法：大括号和箭头
人体内的杠杆
点一下头或抬一下头是靠杠杆的 作用(如图)，杠杆的支点在脊柱之顶， 支点前后各有肌肉，头颅的重量是阻 力。支点前后的肌肉配合起来，有的 收缩有的拉长，就形成低头仰头动作， 从图中可以看出来低头比仰头要省力。
人体内的杠杆
当曲肘把重物举起来的时候， 手臂也是一个杠杆(如图)。肘关 节是支点，支点左右都有肌肉。 这是一种费力杠杆，举起一份的 重量，肌肉要化费6倍以上的力气， 虽然费力，但是可以省距离。
O 答案：80N
BA
例题3：如图，杠杆上标有刻度，GB=5 N，GA＝8 N， 杠杆水平平衡时，A物体对杠杆的拉力是多少牛顿？ 此时A物体受到地面对它的支持力为多少？
A
B
答案：A物体对杠杆的拉力是6.25N；此时A物体 受到地面对它的支持力为1.75N
教学课件
生活中杠杆原理的例子
生活中杠杆原理的例子杠杆原理是物理学中的一个重要概念，它也被广泛运用在生活中的各个领域。
简单来说，杠杆原理就是利用杠杆的作用，通过施加力的方式来实现增加力的效果。
在生活中，我们可以找到很多杠杆原理的例子，下面就让我们来看看其中一些具体的案例。
首先，我们可以从日常生活中的工具开始。
比如开瓶器，它就是一个很好的杠杆原理的例子。
当我们使用开瓶器打开瓶盖时，我们施加的力作用在开瓶器的一端，而另一端则作用在瓶盖上。
由于开瓶器的结构设计，它能够将我们施加的力放大，从而轻松地打开瓶盖。
这就是利用杠杆原理来增加力的一个很好的例子。
其次，我们可以看看人体的运动。
在日常生活中，我们经常需要举起重物，比如提行李箱。
而在这个过程中，我们往往会利用杠杆原理来减轻自己的力气。
当我们用手臂举起行李箱时，我们的手臂就像一个杠杆，而行李箱则作为重物的支点。
通过这种方式，我们可以用较小的力气来举起较重的物体，这就是杠杆原理在人体运动中的应用。
另外，我们还可以看看金融领域中的杠杆原理。
在投资中，杠杆原理被广泛运用。
比如股票市场中的杠杆交易，投资者可以通过杠杆来放大自己的投资收益。
当投资者使用杠杆进行交易时，他们可以用较小的资金来控制更大的资产，从而在市场波动时获取更大的收益。
当然，杠杆交易也存在较大的风险，一旦市场出现逆转，投资者也会面临更大的损失。
最后，我们还可以看看工程领域中的杠杆原理。
比如建筑工程中的起重机，它就是一个典型的杠杆原理的应用。
起重机通过合理设计的杠杆结构，可以用较小的力气来举起非常重的物体，这为建筑工程提供了很大的便利。
综上所述，杠杆原理在生活中的应用是非常广泛的。
无论是日常生活中的工具，还是人体的运动，亦或是金融和工程领域，我们都可以找到很多杠杆原理的例子。
通过合理利用杠杆原理，我们可以在生活中更加高效地完成各种任务，这也充分展示了杠杆原理的重要性和实用性。
希望通过这些例子，大家对杠杆原理有了更深入的理解，也能在日常生活中更好地应用这一原理。
杠杆原理
关于阿基米德推动地球的说法， 却还是他在亚历山大里亚留学时候 的事。当时他从埃及农民提水用的吊杆和奴隶们撬石头用的撬棍受到 启发，发现可以借助一种杠杆来达到省力的目的， 而且发现，手握 的地方到支点的这一段距离越长， 就越省力气。由此他提出了这样 一个定理：力臂和力（重量）的关系成反比例。这就是杠杆原理。用 我们现在的表达方式表述就是：动力×动力臂=阻力×阻力臂。为此， 他曾给当时的国王亥尼洛写信说： `我不费吹灰之力，就可以随便移 动任何重量的东西；只要给我一个支点， 给我一根足够长的杠杆， 我连地球都可以推动．'可现在这个小国王并不懂得什么叫科学， 他 只知道在大难临头的时候，借助阿基米德的神力来救他的驾。 可是罗马军队实在太厉害了．他们作战时列成方队， 前面和两侧的 士兵将盾牌护着身子，中间的士兵将盾牌举在头上， 战鼓一响这一 个个方队就如同现代的坦克一样，向敌方阵营步步推进， 任你乱箭 射来也丝毫无损。罗马军队还有特别严明的军纪，发现临阵脱逃的立 即处死， 士兵立功晋级，统帅获胜返回罗马时要举行隆重的凯旋仪 式。这支军队称霸地中海,所向无敌， 一个小小的叙拉古哪里放在眼 里。况且旧恨新仇，早想进行一次彻底清算。这时由罗马执政官马赛 拉斯统帅的四个陆军军团已经挺进到了叙拉古城的西北。现在城外已 是鼓声齐鸣， 杀声震天了。在这危急的关头，阿基米德虽然对因国 王目光短浅造成的这场祸灾非常不满， 但木已成舟，国家为重， 他 扫了一眼沉闷的大殿，捻着银白的胡须说：“如果单靠军事实力， 我们决不是罗马人的对手。现在若能造出一种新式武器来，或许还可 守住城池， 以待援兵。”国王一听这话，立即转忧为喜说：“先王 在世时早就说过， 凡是你说的，大家都要相信．这场守卫战就由你 全权指挥吧。”
1、杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂和
人体运动学重点
人体运动学重点整理第一章人体运动学总论一、名词解释1、人体运动学：是研究人体活动科学的领域,是通过位置、速度、加速度等物理量描述和研究人体和器械的位置岁时间变化的规律活在运动过程中所经过的轨迹，而不考虑人体和器械运动状态改变的原因。
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。
运动形式有平动、转动和复合运动。
3、复合运动:人体的绝大部分运动包括平动和转动，两者结合的运动称为复合运动。
4、力偶：两个大小相等、方向相反、作用线互相平行,但不在同一条直线上的一对力。
5、人体运动的始发姿势:身体直立,面向前，双目平视，双足并立，足尖向前，双上肢下垂于体侧,掌心贴于体侧。
6、第三类杠杆：其力点在阻力点和支点的中间，如使用镊子，又称速度杠杆.此类杠杆因为力臂始终小于阻力臂，动力必须大于阻力才能引起运动，但可使阻力点获得较大的运动速度和幅度。
7、非惯性参考系:把相对于地球做变速运动的物体作为参考系标准的参考系叫非惯性参考系,又称动参考系或动系。
8、角速度：人体或肢体在单位时间内转过的角度,是人体转动的时空物理量。
9、人体关节的运动形式：（1)屈曲(flexion)、伸展(extension）：主要是以横轴为中心，在矢状面上的运动。
（2)内收(adduction）、外展（abduction)：主要是以矢状轴为中心,在前额面上的运动. （3)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。
（4）其他:旋前（pronation）、旋后（supernation）、内翻（inversion)、外翻(eversion）。
二、单选题【相关概念】·第一类杠杆:又称平衡杠杆,其支点位于力点和阻力点中间,如天平和跷跷板等.主要作用是传递动力和保持平衡，它即产生力又产生速度。
第一章 人体运动的力学原理.
华中科技大学同济医学院附属梨园 医院康复中心 程凯
第一章 人体运动的力学原理
力→人体→平衡 （equilibrium） 生物力学（biomechanics ） 运动（movement） 力：静力（static）维持人体平衡 的力 动力（dynamic）使人体运动 的力 人体生物力学：人体运动静力学 人体运动运动学
1.一个自由度铰链关节 一个自由度是指这个关节只有一个活动 轴。 如屈戊（hingo）关节—指间关节。 尺桡 关节 —前臂旋前，旋后。 2.两个自由度是指该关节具有两个活动轴 如髁状关节—掌指关节 ＼可作环绕动作 拇指鞍状关节—掌指关节／ 3.三个自由度是指具有三个活动轴的关节 球窝关节（ball and socket）→髋 、肩。 应注意：活动轴和活动方向是两回事。
9.下列哪种杠杆既产生力,又产生速度? #A.支点在重点和力点之间 B.支点在一端,重臂大于力臂 C.支点在一端, 力臂大于重臂 10.下列哪项可提高杠杆机械效率? #A.增加力臂 B.增加重臂 C.增加作用力 D.增加重力
问答题: 1.什么是开链和闭链?请各举一例. 开链是指远端是自由的运动链—如人体四肢和躯干。 闭链是指运动链的远端组合成环状---如骨盆带，胸腔→ 活动范围极小. 2.人体有哪三类杠杆?请各举一例,并说出各类杠杆的特 点. 第一类杠杆： 支点位于重点、力点之间 如，环枕关 节,又有力又有速度. 第二类杠杆：支点在一端，力臂>重臂 .如，小腿三头 肌做踮脚.产生力. 第三类杠杆:支点在一端，重臂 >力臂。四肢关节均属 此类。产生速度,移动较长距离.
二.以身体平面的运动术语 中立位 解剖位 （常用来描述运动的起始点）
三.关节运动的术语： 体段运动 关节运动 前臂上引＼ 体位上引— 屈肘 拉 锯 ／ 小腿抬高＼ 蹲 — 立— 伸膝 坐 —立 ／ 1.屈曲—伸展 2.外展—内收 3.外旋—内旋
人教版八年级物理下册课件 12-1 第2课时 生活中的杠杆
等臂杠杆 动力臂等于阻力臂的杠杆是等臂杠杆。
l1= l2
F1 =F2
o
F2
F1
三类杠杆的对比
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
概念
动力臂大于阻力臂的杠杆
动力臂小于阻力臂的杠 杆
动力臂小于阻力臂的杠杆
特点
省了力，但费了距离
费了力，但省了距离
不省力也不费力
例题 1.如图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是（ B ）
第十二章 简单机械
第1节 杠杆
第2课时 生活中的杠杆
新课导入
托盘天平
老虎钳
使用这三种杠杆的目的相同吗？
钓鱼竿
学习目标
1.知道省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的特点。 2.根据一定的标准对杠杆的使用、特点以及作用效果等进行分类。 3.知道杠杆在生活中的应用。
一、杠杆的分类
省力杠杆 动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆。
F A
●OLeabharlann 4.画出把圆桶滚上台阶所用的最小动力 F 。
F
●
O G
二、生活中的杠杆
生活中的一些省力杠杆
核桃夹
羊角锤
起子
生活中的一些费力杠杆
镊子
扫把
船桨
人体中的杠杆
F1 O F2
杠杆的支 点在脊柱 顶端。
抬头
课堂小结
省力杠杆
杠杆的 类别与 应用
费力杠杆
等臂杠杆
l1 ＞l2 ，F1＜ F2 l1 ＜l2 ，F1＞ F2 l1 =l2 ， F1= F2
A.瓶盖起子
B.食品夹
C.起钉
D.核桃夹
2.各式各样的剪刀都是一对对杠杆。下列剪刀，最适合剪开较硬物体的是( B )
初中物理 人教版八年级下 12.1 杠杆
中物理
人教版 物理
（八年级）
第十二章 简单机械 第1节 杠杆 第2课时
1 课堂导入
观察下面几幅图，你有什 么发现？
02 学习目标
学习目标
1.知道省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的特点（重点） 2.知道杠杆在生活中的应用。
2 课堂活动
活动：请每个小组4名同学每人画一个图，标出图中杠 杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂。
C．动力和阻力臂一定时，动力臂和阻力的关系
D．动力臂和阻力臂一定时，动力和阻力的关系
迁移训练 2
5.（2020•长沙模拟）如图，杠杆处于平衡状态。如果杠杆两侧的钩码各
减少一个，杠杆将（ ）
A
A．左端下降 B．右端下降
C．仍然平衡 D．无法判断
6．（2020•武汉模拟）如图所示，将一把米尺从中点O处支起，并在其 两边分别挂四个钩码和两个钩码，此时米尺恰好平衡。下列增减或移动
D.先减小，后增大
5.（2019•抚顺）如图甲所示是一个钥匙形“瓶起子”，图乙为其简化的 示意图，图中O为支点，F2是A点受到的阻力。请在图乙中画出：（1）阻 力臂l2。 （2）作用在B点的最小动力F1及其力臂l1。
6.（2019•葫芦岛）图甲是汽车上的手动刹车装置，为防止车移动需要把刹 车杆拉起。刹车杆相当于一个绕O点转动的杠杆，其简化示意图如图乙所 示，F2是杠杆受到的阻力。请在图乙中画出杠杆平衡时的阻力臂l2、作用在 A点的最小动力F1及其动力臂l1
F2 O
F1
费力杠杆
由 F1l1=F2l2 ∵l1 〈 l2 ∴F1 〉 F2
这是费力杠杆
2.费力杠杆： 动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。
在生活中，你还发现了哪些工具是费力杠杆？
第3-3人体生物力学特性
曲线
克服阻力 不克服阻力
0.22
0.72 0.22
旋转动作
脚 腿 躯干
直线
克服阻力 直线 脚向侧面 弯曲 倾斜
0.36
0.72 0.36 0.72～1.45 0.72～1.62 1.26
表3-20 人体各部分动作的最大频率
动作部位 手 手指 前臂 臂 腿 脚 动作的最大频率（次/min） 204～406 360～431 160～292 99～344 300～373 330～400
图3-13 力的应用（甲）
图3-13
力的应用（乙）
2、 体 位
• 操作者的体位（立位、坐位、躺位）、躯干的稳定 性对人的作用力也有一定的影响。 • 立位作业可以经常改变操作的姿势，活动范围大， 易于用力，但单调作业会引起疲劳 • 立位可适当地走动，有助于维持工作能力，但立位 不易进行精确而细致的工作，不易转换操作，而且 肌肉要作更多的功用以维持体重，易引起疲劳。 • 坐位则可以进行较长时间地精确而细致的工作，可 以手足并用，但是坐位作业则不易改变姿势，用力 受限制，工作范围受局限，久坐会导致生理性疲劳 • 躺位操作易疲劳，汽车修理工修理汽车时就有时必 须仰躺着工作。
图3-11 不同体位下脚的蹬力及在 各个角度时的压力比值
表3-17 脚的操纵力比较
脚别 右脚 左脚 屈曲力/N 男 326 299 女 234 209 男 478 421 伸展力/N 女 344 299
二、人体活动的速度与准确度 1、肢体的动作速度
• 肢体动作速度的大小，基本上决定于肢体 肌肉收缩的速度 • 对于操作动作速度，还取决于动作方向和 动作轨迹等特征
图3-9 坐姿操纵力侧视图 （a）侧视图 （b）俯视图
拉力
老虎凳的尴杠杆原理
老虎凳的尴杠杆原理老虎凳主要运用杠杆原理：膝关节在人体四肢各大关节中活动的范围最小，两端大腿小腿的长度有利于施刑者用杠杆原理，以较小的力度强迫受难者。
反关节使用老虎凳的关键点：一是使受难者处于坐姿(两臂反绑或绑成十字刑)，这样会加重腿部韧带的牵拉力度，而仰卧的姿势由于髋关节的放松，连带腿部韧带放松，会减弱痛苦程度。
二是腿部捆绑在膝盖上的大腿部，而不是以下部位。
因为老虎凳的作用在于牵拉受难者腿部的关节韧带和造成膝关节脱臼，不在于折断受难者的小腿。
因为折断小腿腓骨需要很大力量，痛苦时间短(受难者很快昏厥)不符合施刑者既要折磨受难者又自己省力的要求。
令受难者赤脚，往往是为在使用老虎凳同时对她脚心用刑。
据史料记载，受难者坐老虎凳一般垫上三块砖时就会大汗淋漓，五块砖时膝关节完全脱臼，人会昏厥。
施刑者通常每加一块砖后会暂停一会，令受难者的痛苦持续一段时间后再加重用刑力度。
女性的韧带通常比男性柔软，所以她们在老虎凳上的受难时间会更长，往往要加到六块砖时才昏厥，记载上最长的有八块砖，这大概与砖的厚度不同有关。
在使用老虎凳时，会出现受难者大腿骨被折断的情况，这与施刑者对用刑力度掌握不当(过于急躁或者是愤怒)和腿部捆绑位置过高、松紧程度不当等因素有关。
绳索捆绑并不是越紧越好，而是以受难者腿部不能活动为限度。
渣滓洞女烈李青林大腿骨被老虎凳折断，就是在县城被捕受刑时，那里的施刑者过于急躁造成的。
江竹筠在渣滓洞监狱受难时也坐过老虎凳，就没有出现断腿的情况，这是两地施刑者用刑水平的不同。
用刑正确的话，受难者最多只是膝关节脱臼，腿骨不会折断。
有过这样的记载：施刑者在受难者昏厥苏醒后，将她从老虎凳上解下来，再由两个身强力壮的施刑者架着她强行跑步，以增加她膝关节的痛苦。
如果大腿骨被折断，就难以继续用刑了。
老虎凳的关键点在于反向弯曲人的双膝关节而给人造成痛苦，所以对于老虎凳本身来说，穿鞋袜与光脚并不重要。
但是，光脚却有着诸多的好处。
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人体中的杠杆
河南省平顶山市卫东区田选学校 范俊奇
骨骼肌肉和关节构成了人体的运动系统，尽管人体的运动相当
复杂，但最基本的运动都是有骨骼绕关节转动产生的，其模型就
是杠杆。杠杆分为等臂杠杆、省力杠杆、费力杠杆三种类型，这
些类型在我们人体中都是存在的。
1．人的头颅——等臂杠杆
点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用，杠杆的支点在脊柱顶端，
支点前后各有肌肉，头颅的重力是阻力。支点前后的肌肉所用的
力是动力。支点前后的肌肉配合起来，有的收缩有的拉长形成低
头仰头动作。
2．人的手臂——费力杠杆
人的手臂绕肘关节转动，可以看成是由肌肉和手臂骨骼组成的
杠杆在转动。肘关节是支点，肱二头肌肉所用的力是动力，手拿
的重物的重力是阻力，显然我们的前臂是一种费力杠杆，举起一
个重物，肌肉要化费约6倍以上的力气。虽然费力，但是可以省
距离（少移动距离），提高工作效率。
3．走路时的脚——省力杠杆
我们走路抬起脚时，脚就是一个杠杆。脚掌根是支点，人体的
重力就是阻力，腿肚肌肉产生的拉力就是动力。杠杆模型如图所
示。这种杠杆可以克服较大的体重。
除上述三个部位之外，在身体中还有多处杠杆。如：小腿绕膝
盖的转动可看成小腿肌肉和胫骨组成的杠杆；弯腰时，腰部肌肉
和脊骨之间形成杠杆；奔跑时，向前跨步，右腿的髂腰肌收缩、
臀大肌松弛，使右大腿抬起；股四头肌松弛，股二头肌收缩，使
右膝弯曲。仰卧起坐时，上身受到腹肌和上身重力的作用。这些
杠杆模型怎样？是哪种类型的杠杆？请同学们相互讨论，并请教
老师。
人体中的杠杆
作者：潘艳艳 文章来源：收集整理 点击数：5381 更新时间：2009-5-1
1
人身上有206块骨，其中有许多起着杠杆作用，当然这些起杠杆作用的骨
不可能自动地绕支点转动，必须受到动力的作用，这种动力来自附着在它上面
的肌肉，肌肉靠坚韧的肌健附着在骨上。例如肱二头肌上端肌腱附着在肩胛骨
上，下端肌腱附着在桡骨上（如图），肱三头肌上端有肌腱分别附着在肩胛骨和
肱骨上，下端附着在尺骨上。
人前臂的动作最容易看清是个杠杆了，它的支点在肘关节。当肱二头肌收缩、
肱三头肌松弛时，前臂向上转，引起曲肘动作；而当肱三头肌收缩、肱二头肌松
弛时，前臂向下转，引起伸肘动作。从上图很容易看出，前臂是个费力杠杆，但
是肽二头肌只要缩短一点就可以使手移动相当大的距离。可见，费了力，但省了
距离。
如图是跑动时腿部肌肉示意图
股二头肌．当右腿向前跨步时，是右腿的髂腰肌收缩、臀大肌松弛，使右大
腿抬起；股四头肌松弛，股二头肌收缩，使右膝弯曲。这时候，左腿由于它的髂
腰肌松弛，臀大肌收缩，股四头肌收缩，股二头肌松弛，而伸直。
在人体中，骨在肌拉力作用下围绕关节轴转动，它的作用和杠杆相同，称为
骨杠杆。人体的骨杠杆运动有三种形式：
1．平衡杠杆：支点在力的作用点和重力作用点之间。如颅进行的仰头和俯
首运动。
2．省力杠杆：重力作用点在支点和力的作用点之间。如行走时提起足跟的
动作，这种杠杆可以克服较大的体重。
3．速度杠杆：力的作用点在重力作用点和支点之间。如肘关节的活动，这
种活动必须以较大的力才能克服较小的重力，但运动速度和范围很大。
NEWS报道 http://www.newsboda.com B1f810XTtoj6