第二章：運動力學(xué)基礎(chǔ)ppt課件

1、u掌握運動中的力合力矩及其表現(xiàn)形式，掌握影響掌握運動中的力合力矩及其表現(xiàn)形式，掌握影響人體平衡與穩(wěn)定的因素。人體平衡與穩(wěn)定的因素。u熟悉牛頓運動定律的在人體運動中的應(yīng)用；熟悉牛頓運動定律的在人體運動中的應(yīng)用；u了解運動中力的合成與分解及其在人體運動中受了解運動中力的合成與分解及其在人體運動中受力分析中的應(yīng)用。力分析中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標 力是一個物體對另一個物體的作用，是使物體產(chǎn)生形變或線運動狀態(tài)改變的原因。 力矩則是力和力臂的乘積，是使物體轉(zhuǎn)動狀態(tài)改變的原因。 若將人體整體看做若將人體整體看做一個力學(xué)系統(tǒng)，則人體一個力學(xué)系統(tǒng)，則人體內(nèi)部各部分的相互作用，內(nèi)部各部分的相互作用，稱為內(nèi)力。外

2、界作用于稱為內(nèi)力。外界作用于人體的力稱為外力。人體的力稱為外力。（一內(nèi)力與外力的概念（一內(nèi)力與外力的概念 外力：重力、支撐反作用力外力：重力、支撐反作用力等。等。內(nèi)力：骨骼肌張力、關(guān)節(jié)約內(nèi)力：骨骼肌張力、關(guān)節(jié)約束力、韌帶張力等，其中骨束力、韌帶張力等，其中骨骼肌的張力是人體內(nèi)力中的骼肌的張力是人體內(nèi)力中的主動力。主動力。運動中的內(nèi)力和外力的關(guān)系運動中的內(nèi)力和外力的關(guān)系2 2、內(nèi)力可以改變外力的大小、內(nèi)力可以改變外力的大小 3 3、外力可用來增強內(nèi)力、外力可用來增強內(nèi)力 人體整體人體整體人體環(huán)節(jié)人體環(huán)節(jié)骨骼肌張力骨骼肌張力外力外力內(nèi)力內(nèi)力1 1、內(nèi)力與外力是相對的、內(nèi)力與外力是相對的n要獲得較大

3、的反作用力作為人體運動的動力，必須加大人的蹬地要獲得較大的反作用力作為人體運動的動力，必須加大人的蹬地力，這又取決于人體肌肉活動引起的對地面作用力的大小。肌肉力，這又取決于人體肌肉活動引起的對地面作用力的大小。肌肉活動是主動的，為了提高人體運動效果，最重要的是提高肌肉收活動是主動的，為了提高人體運動效果，最重要的是提高肌肉收縮的力量內(nèi)力），以加大蹬地力從而得到一個大的反作用力縮的力量內(nèi)力），以加大蹬地力從而得到一個大的反作用力外力），使人體運動狀態(tài)發(fā)生變化。外力），使人體運動狀態(tài)發(fā)生變化。n另外，實踐中采取一些措施，利用外部條件在一定程度上也可提另外，實踐中采取一些措施，利用外部條件在一定程度

4、上也可提高地面對人體的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上釘子，起跑高地面對人體的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上釘子，起跑時用起跑器等時用起跑器等 。跳高起跳過程中的外力作用跳高起跳過程中的外力作用起跑過程中的外力作用起跑過程中的外力作用力量訓(xùn)練過程中人體肌肉收縮抵抗負荷的力量訓(xùn)練過程中人體肌肉收縮抵抗負荷的內(nèi)外力作用內(nèi)外力作用（二外力（二外力 器械的其他阻力器械的其他阻力 肢體推動運動器械進行訓(xùn)練時，除肢體推動運動器械進行訓(xùn)練時，除要克服器械重力外，還需要克服器械的慣性力、摩擦要克服器械重力外，還需要克服器械的慣性力、摩擦力或彈力所產(chǎn)生的阻力，其大小與肢體的推力大小相力或彈力所產(chǎn)生的阻力，其大

5、小與肢體的推力大小相等，方向相反。等，方向相反。意 義： 各種外力經(jīng)常被用來作為康復(fù)訓(xùn)練/治療的負荷，選擇的負荷要求與肢體運動的方向和力量相適應(yīng)，這是增強肌力訓(xùn)練的方法學(xué)基礎(chǔ)。 人體運動中所受到的外力人體運動中所受到的外力 a. 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/sg=9.8m/s/s mgG 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.滑動摩擦力滑動摩擦力NfmmNfkk 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：

6、彈性力的胡克定律：XKFe 人體運動中所受到的外力在人體運動中所受到的外力在體育運動中的運用。體育運動中的運用。 nd d、支撐反作用力、支撐反作用力n 人體處于支撐狀態(tài)時，人體重力作用于支撐面上，人體處于支撐狀態(tài)時，人體重力作用于支撐面上，支撐面又反作用于人體，這種反作用稱為支撐反作用支撐面又反作用于人體，這種反作用稱為支撐反作用力。如果人體處于靜止狀態(tài)，為靜力性支撐反作用力；力。如果人體處于靜止狀態(tài)，為靜力性支撐反作用力；如果人體局部環(huán)節(jié)有運動，則支撐反作用力會不斷變?nèi)绻梭w局部環(huán)節(jié)有運動，則支撐反作用力會不斷變化，稱為動力性支撐反作用力?；?，稱為動力性支撐反作用力。 ne、流體作用力、流

7、體作用力n人體在空氣和水中運動時，與流體發(fā)生接觸，并相互人體在空氣和水中運動時，與流體發(fā)生接觸，并相互作用，流體對人體的作用即為流體作用力。作用，流體對人體的作用即為流體作用力。n人體在水中受到浮力作用，可以減輕肢體的重力作用，人體在水中受到浮力作用，可以減輕肢體的重力作用，對于肌力不足或關(guān)節(jié)疼痛的患者，可以借助水的阻力對于肌力不足或關(guān)節(jié)疼痛的患者，可以借助水的阻力和浮力進行康復(fù)訓(xùn)練。和浮力進行康復(fù)訓(xùn)練。（三內(nèi)力（三內(nèi)力定義： 是指人體內(nèi)部各組織器官間相互作用的力。各種內(nèi)力總要相互適應(yīng)，以維持最佳活動，同時也不斷和外力相抗衡以適應(yīng)人體生活的需要。1肌拉力2各組織器官間的被動阻力3各內(nèi)臟器官的摩

8、擦力4內(nèi)臟器官和固定裝置間的阻力5血液淋巴液在管道內(nèi)流動時產(chǎn)生的流體阻力，在分流時產(chǎn)生的湍流等。n1肌拉力 這種力通過其在骨骼上的附著點，可以維持人體姿勢，引起人體內(nèi)部各部分、各環(huán)節(jié)間的相對運動。是人體內(nèi)力中最重要的主動力。2各組織器官間的被動阻力 當一肢體做屈曲或伸展運動時，其相反方向的組織受到牽拉，尤其是拮抗肌的張力，此時必須做相應(yīng)松弛，以保證運動的完成。n3各內(nèi)臟器官的摩擦力 例如胃腸蠕動時候腸袢間的摩擦力盡管很?。?，心臟搏動時與肺、縱隔和胸廓間的摩擦力等。4內(nèi)臟器官和固定裝置間的阻力 如胃腸蠕動與腹膜、腸系膜、大血管間的阻力，食管的蠕動與縱隔間的阻力等。5血液淋巴液在管道內(nèi)流動時產(chǎn)生的

9、流體阻力，在分流時產(chǎn)生的湍流等。1.1.合力與分力合力與分力 一個力如果它產(chǎn)生的效一個力如果它產(chǎn)生的效果與幾個力共同作用的效果相同，則這果與幾個力共同作用的效果相同，則這個力就叫那幾個力的合力，而那幾個力個力就叫那幾個力的合力，而那幾個力就叫這個力的分力。就叫這個力的分力。2.2.力的合成力的合成 求幾個已知力的合力，叫求幾個已知力的合力，叫力的合成。力的合成。3.3.力的分解力的分解 力的分解是力的合成的逆力的分解是力的合成的逆運算。運算。（四力的合成與分解（四力的合成與分解平行四平行四邊形法邊形法則是力則是力的合成的合成與分解與分解的基礎(chǔ)的基礎(chǔ)掌握物體受力的分析方法掌握物體受力的分析方法n

10、確定受力分析對象，取出隔離體確定受力分析對象，取出隔離體n確定場力重力、電磁場力等）確定場力重力、電磁場力等）n確定所有外力：動力，阻力摩擦力、確定所有外力：動力，阻力摩擦力、空氣阻力等），接觸力等?？諝庾枇Φ龋?，接觸力等。n畫受力分析圖畫受力分析圖abcd當骨骼肌在某一平面產(chǎn)生當骨骼肌在某一平面產(chǎn)生力作用時，可將肌力分解力作用時，可將肌力分解為兩個垂直分量：一個沿為兩個垂直分量：一個沿著骨軸線作用，另一個垂著骨軸線作用，另一個垂直骨軸線。前者起穩(wěn)固關(guān)直骨軸線。前者起穩(wěn)固關(guān)節(jié)的作用，因而叫穩(wěn)固分節(jié)的作用，因而叫穩(wěn)固分量，后者是使骨產(chǎn)生轉(zhuǎn)動量，后者是使骨產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的分量，所以叫轉(zhuǎn)動分量。的分量，所

11、以叫轉(zhuǎn)動分量。1、力的時間累積效應(yīng)、力的時間累積效應(yīng) 作用于物體的合外力與其作用時間的乘積作用于物體的合外力與其作用時間的乘積Ft ），稱為力的沖量。而將運動物體或人體具），稱為力的沖量。而將運動物體或人體具有的有的“運動量運動量”，即質(zhì)量與速度的乘積，即質(zhì)量與速度的乘積m v），稱），稱為動量。為動量。 動量定理：物體動量的增量等于其所受的沖量。動量定理：物體動量的增量等于其所受的沖量。 （五力的時間和空間累積效應(yīng)（五力的時間和空間累積效應(yīng)動量定理和動量守恒定律：動量定理和動量守恒定律：1. 動量與沖量的概念動量與沖量的概念 動量矢量性）動量矢量性） ，單位：米，單位：米.千克千克/秒秒m.

12、 kg / s）。）。 沖量矢量性）沖量矢量性） 單位：牛頓單位：牛頓.秒秒N. s） vmK tFI沖量的幾何含義：沖量的幾何含義：S=F*t tFS動量定理動量定理 物體在運動過程中，在某段時間內(nèi)動量的改變，物體在運動過程中，在某段時間內(nèi)動量的改變，等于所受合外力在這段時間內(nèi)的沖量。即：等于所受合外力在這段時間內(nèi)的沖量。即： IK 0vmvtFt動量定理在運動中的應(yīng)用動量定理在運動中的應(yīng)用1 1、在投擲項目中，為了增加器械的出手速度，即增加器械、在投擲項目中，為了增加器械的出手速度，即增加器械的出手動量，應(yīng)增加在最后用力階段對器械的沖量。這要的出手動量，應(yīng)增加在最后用力階段對器械的沖量。這

13、要求在發(fā)揮最大力量的同時，延長力的作用時間。求在發(fā)揮最大力量的同時，延長力的作用時間。 2、若要減少對人體的沖力，就得延長力作用的時間，、若要減少對人體的沖力，就得延長力作用的時間，各種落地緩沖動作就是典型的例子。各種落地緩沖動作就是典型的例子。 0vmvtFt2、力的空間累積效應(yīng)、力的空間累積效應(yīng) 力與力作用方向上移動距離的乘積力與力作用方向上移動距離的乘積FS），稱），稱力對物體作了功。力作用方向與其引起的物體運動力對物體作了功。力作用方向與其引起的物體運動方向改變一致，力對物體所做的功為正功。物體的方向改變一致，力對物體所做的功為正功。物體的運動方向與力的作用方向相反，這時力所做的功為運

14、動方向與力的作用方向相反，這時力所做的功為負功。功的國際單位是焦耳負功。功的國際單位是焦耳J）。）。 通常講骨骼肌做功，是指骨骼肌做的機械功。肌通常講骨骼肌做功，是指骨骼肌做的機械功。肌將其貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能，克服阻力使環(huán)節(jié)及將其貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能，克服阻力使環(huán)節(jié)及外界物體產(chǎn)生位移。外界物體產(chǎn)生位移。 等長收縮運動中，環(huán)節(jié)不產(chǎn)生位移，沒有做機械等長收縮運動中，環(huán)節(jié)不產(chǎn)生位移，沒有做機械功，此時骨骼肌消耗的能量完成了功，此時骨骼肌消耗的能量完成了“生理功生理功”。 功和能之間是可以相互轉(zhuǎn)換的，能的量值是通過功和能之間是可以相互轉(zhuǎn)換的，能的量值是通過做功來確定的，力對物體做的功等于物體

15、機械能動做功來確定的，力對物體做的功等于物體機械能動能和勢能的增量。能和勢能的增量。 力矩M是作用于物體或人體的合力F與支點到力作用線距離d的乘積，即M=F。 一種情況：即大小相等，方向相反，作用線互相平行但不重合的兩個力作用在同一物體上，雖然其合力為零，但物體同樣會轉(zhuǎn)動，這一對力稱為力偶，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩稱為力偶矩。 另一種情況：物體在無支撐情況下受到力的作用，這個力若不通過物體的重心，也會引起物體的轉(zhuǎn)動，這個力稱為偏心力，由其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩稱為偏心矩。 力矩、力偶矩和偏心矩是人體或物體轉(zhuǎn)動的條件。 根據(jù)人體運動的特征，可將人體運動模型簡化為：質(zhì)點、根據(jù)人體運動的特征，可將人體運動模型簡化為

16、：質(zhì)點、剛體和多剛體系統(tǒng)等運動模型。剛體和多剛體系統(tǒng)等運動模型。1 1、質(zhì)點：具有一定質(zhì)量，、質(zhì)點：具有一定質(zhì)量，忽略其大小形態(tài)的幾何點。忽略其大小形態(tài)的幾何點。 研究地球繞太陽運動，研究地球繞太陽運動，地球可以當作質(zhì)點地球可以當作質(zhì)點 研究地球的自轉(zhuǎn)，研究地球的自轉(zhuǎn)，地球就不能當作質(zhì)點地球就不能當作質(zhì)點 2 2、剛體、剛體 是由相互間距離始是由相互間距離始終保持不變的許多質(zhì)終保持不變的許多質(zhì)點組成的連續(xù)體，它點組成的連續(xù)體，它有一定形狀、占據(jù)空有一定形狀、占據(jù)空間一定位置，是由實間一定位置，是由實際物體抽象出來的力際物體抽象出來的力學(xué)簡化模型。在運動學(xué)簡化模型。在運動生物力學(xué)中，把人體生物力

17、學(xué)中，把人體看作是一個多剛體系看作是一個多剛體系統(tǒng)。統(tǒng)。 人體簡化以后的運動形式人體簡化以后的運動形式人體運動的形式多種多樣。人體運動的形式多種多樣。把人體簡化成質(zhì)點：分為直線運動和曲線運動。把人體簡化成質(zhì)點：分為直線運動和曲線運動。把人體簡化成剛體：分為平動、轉(zhuǎn)動和復(fù)合運動。把人體簡化成剛體：分為平動、轉(zhuǎn)動和復(fù)合運動。v牛頓第一定律：任何物體在不受外力作用或所受合外力為牛頓第一定律：任何物體在不受外力作用或所受合外力為零時，物體將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)不變。物體的這零時，物體將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)不變。物體的這種性質(zhì)稱為慣性。種性質(zhì)稱為慣性。v牛頓第二定律：物體加速度牛頓第二定律：

18、物體加速度a a的大小與物體所受合外力的大小與物體所受合外力（FF的大小成正比，與物體的質(zhì)量的大小成正比，與物體的質(zhì)量m m成反比，即成反比，即F=maF=ma。v牛頓第三定律作用力與反作用力）：兩個物體相互作用時，牛頓第三定律作用力與反作用力）：兩個物體相互作用時，物體甲對物體乙的作用力，物體甲對物體乙的作用力，F(xiàn)1F1與與F2F2大小相等、方向相反、沿同大小相等、方向相反、沿同一直線，即一直線，即F1 = -F2F1 = -F2。 運動中很多動作可以借助慣性完成，巧妙地利用運動中很多動作可以借助慣性完成，巧妙地利用慣性，不但省力且減少能量消耗，減少運動性疲勞。慣性，不但省力且減少能量消耗，

19、減少運動性疲勞。因而，人體活動中保持動作的連貫性和動作間的連續(xù)因而，人體活動中保持動作的連貫性和動作間的連續(xù)性能起到省力的作用。性能起到省力的作用。 例如，康復(fù)治療中偏癱患者自主從仰臥位到側(cè)臥例如，康復(fù)治療中偏癱患者自主從仰臥位到側(cè)臥位，可以利用健側(cè)肢體的慣性完成體位轉(zhuǎn)換例子。位，可以利用健側(cè)肢體的慣性完成體位轉(zhuǎn)換例子。（一運動中合理利用慣性可以省力（一運動中合理利用慣性可以省力 指在人體在克服外界阻力負荷運動時，需要遵循由指在人體在克服外界阻力負荷運動時，需要遵循由大肌群首先活動，逐步過渡到中小肌群活動。大肌群首先活動，逐步過渡到中小肌群活動。 因為大肌群能產(chǎn)生較大的力或力矩，有利于克服阻因

20、為大肌群能產(chǎn)生較大的力或力矩，有利于克服阻力物體的慣性，可以有效預(yù)防運動開始時的中小肌群的力物體的慣性，可以有效預(yù)防運動開始時的中小肌群的損傷。損傷。 例如，搬動較重物體時應(yīng)用下蹲通過大腿的肌群用例如，搬動較重物體時應(yīng)用下蹲通過大腿的肌群用力來克服重物的慣性，而不應(yīng)用彎腰通過腰部肌群的用力來克服重物的慣性，而不應(yīng)用彎腰通過腰部肌群的用力克服重物的慣性。由于腰部肌群的力量弱，彎腰搬重力克服重物的慣性。由于腰部肌群的力量弱，彎腰搬重物易導(dǎo)致腰部肌的急性損傷。物易導(dǎo)致腰部肌的急性損傷。（二克服重物慣性需要遵循骨骼肌活動順序原理（二克服重物慣性需要遵循骨骼肌活動順序原理 運動中，要使人體運動速度增加或

21、減小，需要外界對人運動中，要使人體運動速度增加或減小，需要外界對人體的作用力增加或減小。根據(jù)作用力與反作用力定律，外界體的作用力增加或減小。根據(jù)作用力與反作用力定律，外界物體對人體的作用力增加或減小時，人體對外界的作用力也物體對人體的作用力增加或減小時，人體對外界的作用力也需要增加或減小。需要增加或減小。（三增加人體對外界的作用力可以增大外界對人（三增加人體對外界的作用力可以增大外界對人體的反作用力體的反作用力 一個物體如果受到幾個力的作用，這幾個力稱為力系。力系平衡的條件因力系的不同而有所差異，力系通常有以下4種情況。 1.共點、共線力系 2.平面匯交力系 3.平面平行力系 4.空間一般力系

22、 （一力系的平衡條件（一力系的平衡條件平衡重心與支撐點關(guān)系平衡穩(wěn)定程度上支撐平衡下支撐平衡混合支撐平衡穩(wěn)定平衡有限穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡隨遇平衡人體平衡的類型人體平衡的類型（二人體平衡的類型（二人體平衡的類型（二人體平衡的類型（二人體平衡的類型一級平衡一級平衡二級平衡二級平衡三級平衡三級平衡 穩(wěn)定性是指人體和物體抵抗各種干擾作用保持平衡的能力。1、靜態(tài)穩(wěn)定性 人體靜止時抵抗各種干擾的能力。2、動態(tài)穩(wěn)定性 人體重心偏移平衡位置后，干擾因素除去時，人體仍能恢復(fù)到初始平衡范圍。（一穩(wěn)定性（一穩(wěn)定性1.1.影響人體下支撐穩(wěn)定性的影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素因素支撐面大小支撐面大小: :支撐面大，穩(wěn)支撐面大，

23、穩(wěn)定度大；支撐面小，穩(wěn)定度定度大；支撐面小，穩(wěn)定度小。小。重心的高低重心的高低: :在支撐面不變在支撐面不變的情況下，人體的重心位置的情況下，人體的重心位置低，穩(wěn)定度大；重心位置高，低，穩(wěn)定度大；重心位置高，穩(wěn)定度小。穩(wěn)定度小。（二影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素與評價指標（二影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素與評價指標n（1定義：整個人體所受重力的合力的作用點，叫人體重心。n它位于身體正中面上第三骶椎上緣前方7厘米處，大約在身高的55%56%。人體重心人體重心（2 2人體重心位置人體重心位置正常站立姿勢下人體重心位置。正常站立姿勢下人體重心位置。v人體重心位置，人體重心位置隨人體姿勢變化而改變。人體重心位

24、置，人體重心位置隨人體姿勢變化而改變。人體重心的變化人體重心的變化n人體重心可移動出身體之外。人體重心可移動出身體之外。n為了訓(xùn)練平衡功能差的患者的平衡能力，開始訓(xùn)為了訓(xùn)練平衡功能差的患者的平衡能力，開始訓(xùn)練時，可以先練習(xí)坐位重心低支撐面較大平練時，可以先練習(xí)坐位重心低支撐面較大平衡，完成后練習(xí)立位平衡時，可先分開雙腿以加衡，完成后練習(xí)立位平衡時，可先分開雙腿以加大支撐面使重心比較低，練習(xí)靜態(tài)和動態(tài)平衡，大支撐面使重心比較低，練習(xí)靜態(tài)和動態(tài)平衡，達到一定效果后，再逐漸過渡到并足訓(xùn)練。達到一定效果后，再逐漸過渡到并足訓(xùn)練。應(yīng)應(yīng) 用用FhGr2 2、人體下支撐穩(wěn)定性的評價指標、人體下支撐穩(wěn)定性的評

25、價指標（1 1穩(wěn)定角：穩(wěn)定角是指重力作用線和重心至支穩(wěn)定角：穩(wěn)定角是指重力作用線和重心至支撐面邊緣相應(yīng)點的連線間的夾角。撐面邊緣相應(yīng)點的連線間的夾角。 重心高度相同，支撐面重心高度相同，支撐面越大，穩(wěn)定角越大；支撐越大，穩(wěn)定角越大；支撐面相同，重心越高，穩(wěn)定面相同，重心越高，穩(wěn)定角越小。穩(wěn)定角越大，物角越小。穩(wěn)定角越大，物體的穩(wěn)定度越大，體的穩(wěn)定度越大，（2 2穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩之比值。穩(wěn)定系數(shù)表明物體依靠重力抵抗平衡受破之比值。穩(wěn)定系數(shù)表明物體依靠重力抵抗平衡受破壞的能力，穩(wěn)定系數(shù)大于壞的能力，穩(wěn)定系數(shù)大于1 1時，物體能抵抗外來翻倒時，物體能抵抗外來翻倒力矩，平衡不被破壞；穩(wěn)定系數(shù)小于力矩，平衡不被破壞；穩(wěn)定系數(shù)小于1 1時，物體抵抗時，物體抵抗不住外來的翻倒力矩，平衡將遭到破壞，即物體會不住外來的