人體運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)課件

1、1第三章第三章 人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)3.1 3.1 動(dòng)力學(xué)研究的任務(wù)和內(nèi)容動(dòng)力學(xué)研究的任務(wù)和內(nèi)容 解釋人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因。對(duì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)進(jìn)解釋人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因。對(duì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)進(jìn)行本質(zhì)研究。其力學(xué)基礎(chǔ)是牛頓力學(xué)。行本質(zhì)研究。其力學(xué)基礎(chǔ)是牛頓力學(xué)。 23.1.1人體運(yùn)動(dòng)中的力人體運(yùn)動(dòng)中的力 力的概念力的概念 影響力的作用效果的三個(gè)要素：大小、方向和作用點(diǎn)。影響力的作用效果的三個(gè)要素：大小、方向和作用點(diǎn)。力的矢量性。力的矢量性。 人體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)力和外力人體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)力和外力 外力與內(nèi)力的相對(duì)性：如果把人體看成一個(gè)力學(xué)外力與內(nèi)力的相對(duì)性：如果把人體看成一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，那么來(lái)自于人體外界

2、的力稱為外力。例如重力、系統(tǒng)，那么來(lái)自于人體外界的力稱為外力。例如重力、支撐反作用力、摩擦力等。只有外力才能引起人體的支撐反作用力、摩擦力等。只有外力才能引起人體的整體運(yùn)動(dòng)。整體運(yùn)動(dòng)。 3 人體運(yùn)動(dòng)中所受到的外力人體運(yùn)動(dòng)中所受到的外力 a.重力重力大 小 與 方 向 ：大 小 與 方 向 ： ， 方 向 ： 指 向 地 球 心 。， 方 向 ： 指 向 地 球 心 。g=9.8m/s/s重力與重量的關(guān)系；重量與質(zhì)量和區(qū)別。重力與重量的關(guān)系；重量與質(zhì)量和區(qū)別。mgG 4 b.摩擦力摩擦力概念，和特性。概念，和特性。b1.靜摩擦力和最大靜摩擦力靜摩擦力和最大靜摩擦力b2.滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力Nfm

3、mNfkk5 c.彈性力彈性力概念：由物體發(fā)生形變產(chǎn)生的力。概念：由物體發(fā)生形變產(chǎn)生的力。彈性力的胡克定律：彈性力的胡克定律：XKFe人體運(yùn)動(dòng)中所受到的外力在人體運(yùn)動(dòng)中所受到的外力在體育運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)用。體育運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)用。63.1.2 關(guān)于內(nèi)外力之間關(guān)系關(guān)于內(nèi)外力之間關(guān)系n在跑、跳等動(dòng)作中，人們一般都知道要跑得跟在跑、跳等動(dòng)作中，人們一般都知道要跑得跟快、跳得更高更遠(yuǎn)就必須加大蹬地力量，實(shí)際快、跳得更高更遠(yuǎn)就必須加大蹬地力量，實(shí)際上人體所獲得的動(dòng)力并不是人的蹬地力，而是上人體所獲得的動(dòng)力并不是人的蹬地力，而是地面對(duì)人的反作用力，這就是人向后下用力而地面對(duì)人的反作用力，這就是人向后下用力而身體卻向前

4、上方運(yùn)動(dòng)的原因。身體卻向前上方運(yùn)動(dòng)的原因。7n要獲得較大的反作用力作為人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，必須加大人的蹬地要獲得較大的反作用力作為人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，必須加大人的蹬地力，這又取決于人體肌肉活動(dòng)引起的對(duì)地面作用力的大小。肌肉力，這又取決于人體肌肉活動(dòng)引起的對(duì)地面作用力的大小。肌肉活動(dòng)是主動(dòng)的，為了提高人體運(yùn)動(dòng)效果，最重要的是提高肌肉收活動(dòng)是主動(dòng)的，為了提高人體運(yùn)動(dòng)效果，最重要的是提高肌肉收縮的力量（縮的力量（內(nèi)力內(nèi)力），以加大蹬地力從而得到一個(gè)大的反作用力），以加大蹬地力從而得到一個(gè)大的反作用力（外力外力），使人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。），使人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。n另外，實(shí)踐中采取一些措施，利用外部條件在一

5、定程度上也可提另外，實(shí)踐中采取一些措施，利用外部條件在一定程度上也可提高地面對(duì)人體的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上釘子，起跑高地面對(duì)人體的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上釘子，起跑時(shí)用起跑器等時(shí)用起跑器等 。8跳高起跳過程中的外力作用跳高起跳過程中的外力作用9起跑過程中的外力作用起跑過程中的外力作用10力量訓(xùn)練過程中人體肌肉收縮抵抗負(fù)荷的內(nèi)外力作用力量訓(xùn)練過程中人體肌肉收縮抵抗負(fù)荷的內(nèi)外力作用11復(fù)習(xí)：人體的受力分析復(fù)習(xí)：人體的受力分析3.2牛頓定律及其應(yīng)用牛頓定律及其應(yīng)用12掌握物體受力的分析方法掌握物體受力的分析方法n確定受力分析對(duì)象，取出隔離體確定受力分析對(duì)象，取出隔離體n確定場(chǎng)力（重

6、力、電磁場(chǎng)力等）確定場(chǎng)力（重力、電磁場(chǎng)力等）n確定所有外力：動(dòng)力，阻力（摩擦力、確定所有外力：動(dòng)力，阻力（摩擦力、空氣阻力等），接觸力等。空氣阻力等），接觸力等。n畫受力分析圖畫受力分析圖13abcd14跑的人體受力分析跑的人體受力分析151. 牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用 若物體若物體A對(duì)物體對(duì)物體B作用一力作用一力FAB，則物體，則物體B同時(shí)以力同時(shí)以力FBA反作反作用物體用物體A，兩力的大小相等，方向相反，并在同一直線，兩力的大小相等，方向相反，并在同一直線上。即：上。即： FAB= -FBA 16正確理解和應(yīng)用牛頓第三定律應(yīng)注意的幾點(diǎn)：正確理解和應(yīng)用牛頓第三定律應(yīng)注

7、意的幾點(diǎn)：(1) 作用力和反作用力分別作用在不同的物體上，分別產(chǎn)生各自的作用力和反作用力分別作用在不同的物體上，分別產(chǎn)生各自的效應(yīng)。效應(yīng)。它們不同于一對(duì)平衡力。它們不同于一對(duì)平衡力。如踢足球，腳對(duì)球的作用力為如踢足球，腳對(duì)球的作用力為F，作用在球上，使球產(chǎn)生加速度和形變。而球?qū)δ_的作用力作用在球上，使球產(chǎn)生加速度和形變。而球?qū)δ_的作用力F，同，同時(shí)作用在腳上，使腳產(chǎn)生向后，的加速度和受到壓迫。雖然二時(shí)作用在腳上，使腳產(chǎn)生向后，的加速度和受到壓迫。雖然二力大小相等，但作用在不同的物體上，產(chǎn)生不同的效果。力大小相等，但作用在不同的物體上，產(chǎn)生不同的效果。17(2) 作用力和反作用力互為存在條件。它

8、們總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)作用力和反作用力互為存在條件。它們總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)存在，同時(shí)消失。存在，同時(shí)消失。(3) 作用力和反作用力必是同種性質(zhì)的力。如果作用力是摩擦力，作用力和反作用力必是同種性質(zhì)的力。如果作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力；如果作用力是彈性力，反作用力一定也反作用力也是摩擦力；如果作用力是彈性力，反作用力一定也是彈性力。是彈性力。(4) 作用力與反作用力等值反向，沿同一直線這一規(guī)律，不受相作用力與反作用力等值反向，沿同一直線這一規(guī)律，不受相互作用的兩物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。不管它們處于靜止?fàn)顟B(tài)還互作用的兩物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。不管它們處于靜止?fàn)顟B(tài)還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，相互作用力的上述規(guī)律

9、仍然成立。是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，相互作用力的上述規(guī)律仍然成立。18第三運(yùn)動(dòng)定律在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用第三運(yùn)動(dòng)定律在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用n當(dāng)人們進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用力與反作用當(dāng)人們進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用力與反作用力問題是普遍存在的。弄清它們的關(guān)系，力問題是普遍存在的。弄清它們的關(guān)系，才能正確分析體育運(yùn)動(dòng)中各力的特點(diǎn)，結(jié)才能正確分析體育運(yùn)動(dòng)中各力的特點(diǎn)，結(jié)合牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行深入研究。合牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行深入研究。 192. 牛頓第一定律牛頓第一定律(慣性定律慣性定律)及其應(yīng)用及其應(yīng)用 任何物體，在不受力作用時(shí)，都保持靜任何物體，在不受力作用時(shí)，都保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。慣性慣性:物體具

10、有保持其原有物體具有保持其原有“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的性質(zhì)的性質(zhì).2021牛頓定律在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用牛頓定律在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用1.長(zhǎng)跑的勻速跑長(zhǎng)跑的勻速跑2.舉重等動(dòng)作的連貫性舉重等動(dòng)作的連貫性223、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用 要使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，就必須對(duì)物體要使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，就必須對(duì)物體施加力。當(dāng)施加力。當(dāng)物體受到的合外力不為零時(shí)，物體物體受到的合外力不為零時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與合外力成正比，與其質(zhì)量成反比，運(yùn)動(dòng)的加速度與合外力成正比，與其質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向一致，用公式可表加速度的方向與合外力的方向一致，用公式可表示為：示為： maF

11、23 在應(yīng)用牛頓第二定律時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)：在應(yīng)用牛頓第二定律時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)： 牛頓第二定律中的物體是被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。在體牛頓第二定律中的物體是被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。在體育運(yùn)動(dòng)中對(duì)人體進(jìn)行研究時(shí)，也不例外，在處理育運(yùn)動(dòng)中對(duì)人體進(jìn)行研究時(shí)，也不例外，在處理多環(huán)節(jié)連接體的動(dòng)力學(xué)問題時(shí)，要用多環(huán)節(jié)連接體的動(dòng)力學(xué)問題時(shí)，要用“隔離物體隔離物體法法”，也就是把物體分割成多個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物，也就是把物體分割成多個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物體，以便對(duì)每一質(zhì)點(diǎn)直接應(yīng)用牛頓第二定律。體，以便對(duì)每一質(zhì)點(diǎn)直接應(yīng)用牛頓第二定律。24n牛頓第二定律反映的是加速度與力的矢量關(guān)系，指出加速度方牛頓第二定律反映的是加速度與力的矢量關(guān)系，指出加速度方向永遠(yuǎn)

12、與外力的方向一致。向永遠(yuǎn)與外力的方向一致。n如果物體同時(shí)受到若干個(gè)外力的作用，那么物體的加速度就由如果物體同時(shí)受到若干個(gè)外力的作用，那么物體的加速度就由這些外力的合力產(chǎn)生，其方向與合外力的方向一致。這些外力的合力產(chǎn)生，其方向與合外力的方向一致。n若將合外力分解為水平分力和垂直分力，那么，水平分力只產(chǎn)若將合外力分解為水平分力和垂直分力，那么，水平分力只產(chǎn)生水平加速度，垂直分力只產(chǎn)生垂直加速度。因而牛頓第二定生水平加速度，垂直分力只產(chǎn)生垂直加速度。因而牛頓第二定律的分量式為：律的分量式為： ixixamFiyiyamFizizamF25n力的單位力的單位n 力的單位有國(guó)際單位制和工程單位制，本書采

13、用國(guó)際單位力的單位有國(guó)際單位制和工程單位制，本書采用國(guó)際單位制。在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位為制。在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位為“千克千克”(kg)，加速度的，加速度的單位為單位為“米秒米秒2”(ms2)，力的單位為，力的單位為“牛頓牛頓”(N)，即：，即：n 1(N)1(kg) *(ms2)n 在體育動(dòng)作的分析中，也常用在體育動(dòng)作的分析中，也常用“公斤公斤”作為力的單位，在作為力的單位，在用牛頓第二定律計(jì)算時(shí)，用牛頓第二定律計(jì)算時(shí)，“公斤公斤”應(yīng)換算為應(yīng)換算為“牛頓牛頓”。1(公斤公斤力力)9.8(牛頓牛頓)。 26n例題講解：例題講解：P63n作業(yè)作業(yè) P86：3，5，7，18274、牛頓運(yùn)動(dòng)

14、定律在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用實(shí)例、牛頓運(yùn)動(dòng)定律在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用實(shí)例向心力和離心力向心力和離心力n向心加速度向心加速度n向心力向心力 rvan2mrvmaFnn228向心力與離心力分析向心力與離心力分析29 支撐反作用力支撐反作用力n力的性質(zhì)力的性質(zhì)n計(jì)算方法計(jì)算方法maGRGRa30靜態(tài)與動(dòng)態(tài)支撐反作用力。討論靜態(tài)與動(dòng)態(tài)支撐反作用力。討論a, R, G的方向關(guān)系。的方向關(guān)系。 靜態(tài)支撐反作用力 R=G=mg動(dòng)態(tài)支撐反作用力 R=G+ma=(g+a)m a0 RG 超重 a0 RG 失重31原地縱跳t1t2TtF0圖6-1-7 CMJ垂直力與時(shí)間曲線323.3 動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用動(dòng)量定理

15、、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用1.動(dòng)量與沖量的概念動(dòng)量與沖量的概念 動(dòng)量（矢量性）動(dòng)量（矢量性）n ，單位：米，單位：米.千克千克/秒（秒（m. kg / s）。）。沖量（矢量性）沖量（矢量性）n 單位：牛頓單位：牛頓.秒（秒（N. s） vmK tFI33沖量的幾何含義：S=F*t tFS342. 動(dòng)量定理動(dòng)量定理 物體在運(yùn)動(dòng)過程中，在某段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的物體在運(yùn)動(dòng)過程中，在某段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的改變，等于所受所受合外力在這段時(shí)間內(nèi)的沖改變，等于所受所受合外力在這段時(shí)間內(nèi)的沖量。即：量。即： IK 0vmvtFt35n動(dòng)量定理的矢量性。n例題：P73 363、動(dòng)量定理在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用、動(dòng)量定理在體育運(yùn)動(dòng)中的

16、應(yīng)用1在投擲項(xiàng)目中，為了增加器械的出手速度，即增加器在投擲項(xiàng)目中，為了增加器械的出手速度，即增加器械的出手動(dòng)量，應(yīng)增加在最后用力階段對(duì)器械的沖量。械的出手動(dòng)量，應(yīng)增加在最后用力階段對(duì)器械的沖量。這要求在發(fā)揮最大力量的同時(shí)，延長(zhǎng)力的作用時(shí)間。這要求在發(fā)揮最大力量的同時(shí)，延長(zhǎng)力的作用時(shí)間。 372若要減少對(duì)人體的沖力，就得延長(zhǎng)力作用的若要減少對(duì)人體的沖力，就得延長(zhǎng)力作用的時(shí)間，各種落地緩沖動(dòng)作就是典型的例子。時(shí)間，各種落地緩沖動(dòng)作就是典型的例子。 383運(yùn)用動(dòng)量定理還可以計(jì)算人體運(yùn)動(dòng)中的一些力運(yùn)用動(dòng)量定理還可以計(jì)算人體運(yùn)動(dòng)中的一些力學(xué)參數(shù)。學(xué)參數(shù)。n在跳躍項(xiàng)目中，用測(cè)力臺(tái)測(cè)出踏跳力隨時(shí)間的在跳躍項(xiàng)目中，用測(cè)力臺(tái)測(cè)出踏跳力隨時(shí)間的變化曲線，就可以求出人體所受的沖量，運(yùn)用變化曲線，就可以求出人體所受的沖量，運(yùn)用動(dòng)量定理，則可求出人體騰空的速度。動(dòng)量定理，則可求出人體騰空的速度。n在另一些情況下，在動(dòng)作的電影圖片上可以計(jì)在另一些情況下，在動(dòng)作的電影圖片上可以計(jì)算出人體或器械的運(yùn)動(dòng)速度。反過來(lái)，也可以算出人體或器械的運(yùn)動(dòng)速度。反過來(lái)，也可以計(jì)算出相應(yīng)的平均沖力大小。計(jì)算出相應(yīng)的平均沖力大小。 394、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用n任何物質(zhì)系統(tǒng)在不受外力作用或所受外力任何物質(zhì)系統(tǒng)在不受外力作用或所受外力之和為零時(shí)，其總動(dòng)