第一章運(yùn)動生物力學(xué)概論資料課件

運(yùn)動生物力學(xué)重慶文理學(xué)院體育系匡晶1運(yùn)動生物力學(xué)重慶文理學(xué)院體育系匡晶1運(yùn)動生物力學(xué)（SportBiomechanics）把體育運(yùn)動中各項動作技術(shù)的研究課題，賦予生物學(xué)和力學(xué)的觀點及方法，使復(fù)雜的體育動作技術(shù)奠基定最基本的生物學(xué)和力學(xué)的規(guī)律之上，并加以數(shù)學(xué)、力學(xué)、生物學(xué)及運(yùn)動技術(shù)原理的形式加以定量描述。2運(yùn)動生物力學(xué)（SportBiomechanics）（二）

人體運(yùn)動的形式（2）.曲線運(yùn)動1》圓周運(yùn)動2》斜拋物體運(yùn)動1、

直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動（1）.直線運(yùn)動1》勻速直線運(yùn)動2》變速直線運(yùn)動3（二）

人體運(yùn)動的形式（2）.曲線運(yùn)動1、直線運(yùn)動和曲拋射點高于落點的斜上拋出手高度不同，初速度不同的情況下，最佳拋射角度是不同的。最佳拋射角度不應(yīng)是指某一特定的角度。如：鉛球投擲，有最佳角問題

拋點與落點不在同一水平面上的斜上拋運(yùn)動4拋射點高于落點的斜上拋出手高度不同，初速度不同的情況下，最佳五、運(yùn)動學(xué)量的特性（一）

瞬時性（二）

矢量性（三）

相對性（四）

獨(dú)立性5五、運(yùn)動學(xué)量的特性（一）

瞬時性5第六章人體運(yùn)動的動力學(xué)

人體運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)是研究人體在時間、空間上的各種運(yùn)動狀態(tài)及其變化規(guī)律，但沒有闡明變化的原因。而人體運(yùn)動狀態(tài)的變化原因正是人體運(yùn)動的動力學(xué)的主要研究內(nèi)容。6第六章人體運(yùn)動的動力學(xué)人體運(yùn)動第六章人體運(yùn)動的動力學(xué)重點：牛頓運(yùn)動定律及其在體育運(yùn)動中的應(yīng)用。7第六章人體運(yùn)動的動力學(xué)重點：7一、人體運(yùn)動中的力（一）

力的概念力是物體間的相互作用。力的作用離不開物體。力的作用可使物體產(chǎn)生加速度和產(chǎn)生形變。力的三要素：力具有方向性，線段的長度代表力的大小，線段的起點代表力的作用點。（二）

人體運(yùn)動的內(nèi)力和外力如果把人體看作一個力學(xué)系統(tǒng)，那么，人體內(nèi)部各部分相互作用的力稱為人體內(nèi)力。如:肌肉張力、韌帶張力、組織粘滯力、關(guān)節(jié)約束力等等。8一、人體運(yùn)動中的力（一）

力的概念力是物體間的相互作用。雖然可引起人體力學(xué)系統(tǒng)各部分之間的相互作用，但不能引起人體整體運(yùn)動狀態(tài)的改變。例如：舉重運(yùn)動員力大無比卻無法自舉其身。

例如：騎自行車后座帶一個同學(xué)，如后面那個同學(xué)用力推自行車，是否自行車會加快？9雖然可引起人體力學(xué)系統(tǒng)各部分之間的相互作用，如果把人體看成一個力學(xué)系統(tǒng)，那么來自人體外界作用于人體的力稱為人體外力。只有外力可以引起人體整體運(yùn)動狀態(tài)的改變，如人體由靜止?fàn)顟B(tài)改變?yōu)檫\(yùn)動狀態(tài)。10如果把人體看成一個力學(xué)系統(tǒng)，那么來自（三）人體在運(yùn)動中所受到的外力

相互接觸的兩物體，在接觸面上發(fā)生的阻礙相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的相互作用力，稱為摩擦力。摩擦力分為靜摩擦力和滑動摩擦力。1.重力重力是指地球上的物體所受到的地球引力。公式：W=mg重力的大小也叫重量。物理學(xué)中，重量與質(zhì)量是兩個不同的概念。2.摩擦力11（三）人體在運(yùn)動中所受到的外力 相互接觸的兩物體，（2）

滑動摩擦力：（1）

靜摩擦力：

相互接觸的二物體有相對滑動趨勢，而又保持相對靜止時，在接觸面上產(chǎn)生阻止其出現(xiàn)相對滑動的力，稱為靜摩擦力。兩物體即將滑動時的靜摩擦力稱為最大靜摩擦力。

當(dāng)兩個物體相互接觸并發(fā)生相對滑動時，二物體的接觸面上產(chǎn)生阻礙物體相對滑動的力，稱為滑動摩擦力。體育運(yùn)動中的應(yīng)用（釘鞋、鎂粉、潤滑油等）公式：f=μN(yùn)受N和μ的影響Fmax=μ0N（μ0為靜摩擦系數(shù)，N為正壓力）

12（2）

滑動摩擦力：（1）

靜摩擦力3.彈力

發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原來的形狀而作用在與它相接觸的物體上的力，叫做彈性力。以物體發(fā)生形變?yōu)橄葲Q條件。產(chǎn)生的彈性力可作用在人體上，加大人體運(yùn)動的速度或動作幅度133.彈力發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原來的形二、牛頓運(yùn)動定律及其應(yīng)用（一）

牛頓第一運(yùn)動定律及其應(yīng)用因此，力是引起物體運(yùn)動狀態(tài)改變的原因。

任何物體，在不受力作用時（物體所受合外力為零），都保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。

根據(jù)定律得知，力不是引起和維持物體運(yùn)動的原因。不受外力的作用，勻速直線運(yùn)動的物體仍可保持勻速直線運(yùn)動。14二、牛頓運(yùn)動定律及其應(yīng)用（一）

牛頓第一運(yùn)動定律及其應(yīng)用

保持一定的速度比改變速度要容易、省力的多，特別注意動作的連貫性，盡可能避免平凡地改變運(yùn)動速度，以減少不必要的負(fù)荷。

如舉重，動作中途停頓，則會加大動作的難度，甚至?xí)?dǎo)致動作的失敗。應(yīng)用克服慣力，實際上是指改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。15保持一定的速度比改變速度要容易、省力的多，特別注（二）

牛頓第二運(yùn)動定律及其應(yīng)用當(dāng)一個物體受到的合外力不為零時，其運(yùn)動狀態(tài)將發(fā)生變化，即產(chǎn)生加速度，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。用公式表示為：F=ma力的單位：牛頓1（N）=1（kg）×1（m/s2）1（公斤力）=9.8（牛頓）16（二）

牛頓第二運(yùn)動定律及其應(yīng)用例題1：某滑冰運(yùn)動員質(zhì)量為50公斤，當(dāng)不用力后，在20秒內(nèi)滑行了32米停下（假設(shè)作勻速減速運(yùn)動），求他在停下來的過程中，受到的平均阻力為多少？解：∵∴V0=2S/t=3.2(m/s)F=ma=50×(-0.16)=-8(N)Vt=0答：S＝V0t+1/2at217例題1：某滑冰運(yùn)動員質(zhì)量為50公斤，當(dāng)不用力后，在20秒內(nèi)滑三、牛頓第三運(yùn)動定律及其應(yīng)用1．兩物體相互作用時，物體甲對物體乙的作用力F1與物體乙對物體甲的反作用力F2大小相等、方向相反、沿同一直線，且分別作用于兩個物體甲與乙，即：F1=-F2

。例如：跑步時，著地腳以F1作用于地面，與此同時，地面則以F2作用于著地腳。18三、牛頓第三運(yùn)動定律及其應(yīng)用1．兩物體相互作用時，物體甲對物2.

第三運(yùn)動定律在體育運(yùn)動中的應(yīng)用最重要的是提高肌肉收縮速度和力量，以加大蹬地力從而得到一個大的反作用力，使人體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化。創(chuàng)造良好的作用條件鞋釘、起跑器192.

第三運(yùn)動定律在體育運(yùn)動中的應(yīng)用又如：運(yùn)動員推鉛球時，人對球，球?qū)θ说淖饔昧Υ笮∠嗟龋U球向前的加速度遠(yuǎn)大于人向后的加速度，運(yùn)動員體重越大，這種效果越明顯，這也是投擲運(yùn)動員需要加大體重的力學(xué)原因。

20又如：20四、動量定理、動量守衡定律及其應(yīng)用F為常量。沖量的單位為“牛頓·米/秒”（一）

動量和沖量1.

動量力學(xué)上就定義速度與質(zhì)量的乘積作為物體運(yùn)動量的量度，稱為動量。動量是矢量，其方向與速度方向一致，單位為“千克·米/秒”（kg·m/s）。2.

沖量在力學(xué)中，將作用于物體上的外力與外力的作用時間的乘積，定義為力的沖量：21四、動量定理、動量守衡定律及其應(yīng)用F為常量。沖量的單位為“牛（二）

動量定理物體在運(yùn)動過程中，在某段時間內(nèi)動量的改變量△K等于所受合外力在這段時間內(nèi)的沖量I。即：△K=I由F=ma得：即：物體動量的增量等于其所受的沖量22（二）

動量定理物體在運(yùn)動過程中，在某段時間例題1：質(zhì)量為0.3千克的棒球，以10米/秒的速度朝向運(yùn)動員飛來。被棒打擊后以15米/秒的速度反向運(yùn)動，設(shè)棒與球的接觸時間為0.001秒，求：（a）棒給球的沖量；（b）球所受的平均沖力。解：F△t=mVt-mV0=0.3×(-15-10)=-7.5（公斤·米/秒）答：F=7.5/0.001=7500（牛頓）23例題1：質(zhì)量為0.3千克的棒球，以10米/秒的速度朝向運(yùn)動員（四）

動量守衡定律及其應(yīng)用

任何物體系統(tǒng)在不受外力作用或所受外力和為零時，其總動量保持不變。設(shè)質(zhì)量分別為m1,m2的兩個小球，在極光滑的玻璃槽中（摩擦力小到可忽略不計），沿同一直線作同方向運(yùn)動。初速度分別為V1，V2，如兩球發(fā)生碰撞，碰撞時間為△t，碰撞后速度分別為U1,U2(圖2-37）。在整個過程中，兩球所受合外力為零。mV2-mV1=0即：mV2=mV1=常數(shù)F1△t=m1U1-m1V1F2△t=m2U2-m2V2∵F1=-F2∴m1U1-m1V1=-(m2U2-m2V2)m1U1+m2U2=m1V1+m2V2V1V2F1F2m1m2U1m1U2m224（四）

動量守衡定律及其應(yīng)用任何物體系統(tǒng)動量定理在體育運(yùn)動中的應(yīng)用1.

超越器械

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。正確的作法是，在保證發(fā)揮肌肉最大用力的同時，通過延長力的作用距離來延長作用時間。要求在最后用力前使身體盡可能超越器械。2.

緩沖動作

若要減少對人體的沖力，就得延長作用的時間，各種落地緩沖動作就是典型的例子。25動量定理在體育運(yùn)動中的應(yīng)用1.

超越器械

在投擲項系統(tǒng)的總動量守恒是指系統(tǒng)內(nèi)各物體的動量矢量和不變，但系統(tǒng)內(nèi)的動量可以互相傳遞。例如，運(yùn)動中的鞭打動作，通過大關(guān)節(jié)帶動小關(guān)節(jié)，借助近側(cè)環(huán)節(jié)的制動，使近側(cè)環(huán)節(jié)的動量向遠(yuǎn)側(cè)傳遞，從