第一章 第三節(jié) 人體運動的動力學課件

第三節(jié)人體運動的動力學第一章第三節(jié)人體運動的動力學

1.掌握動力學基本概念，如力、應力和應變、強度和剛度、彈性和塑性、蠕變、應力松弛等。掌握梅脫、心臟的功能能力、運動能力和靶心率的概念。2.熟悉牛頓的三個運動定律；熟悉人體的功能關系在制定運動處方中的重要作用。3.了解人體簡化后的主要運動形式，以及動量定理和動量守恒定律。學習目標第一章第三節(jié)人體運動的動力學

一、動力學相關概念

1.動力學是研究人體運動與受力的關系的學科。人體受力可分為動力和制動力。如果力的方向與人體運動（速度）方向相同，就稱此力為人體動力，反之則稱為人體制動力。

第一章第三節(jié)人體運動的動力學一、動力學相關概念2.力

如果把人體看作一個力學系統(tǒng)，則人體受力可分為內(nèi)力、外力。二者互相作用產(chǎn)生適應、協(xié)調(diào)和平衡。

只有外力才能引起人體的整體運動。

第一章第三節(jié)人體運動的動力學（1）外力主要有：1）人體重力2）支撐反作用力3）摩擦力4）慣性力5）流體阻力第一章第三節(jié)人體運動的動力學1）

重力大小與方向：方向：指向地球心。g=9.8m/s/s

（1）外力第一章第三節(jié)人體運動的動力學

2）支撐反作用力當人體對支撐點施加作用力時，支撐點對人體的反作用力叫支撐反作用力。靜力支撐反作用力：其大小與人體體重相同，方向相反。動力支撐反作用力：大于人體體重。例如加速起蹲。

（1）外力第一章第三節(jié)人體運動的動力學（1）外力3）摩擦力b1.靜摩擦力b2.滑動摩擦力b3.滾動摩擦力第一章第三節(jié)人體運動的動力學（1）外力4）慣性力

指變速運動物體對施力物體的反作用力。大?。簃×a

方向：與加速度方向相反

舉例：推鉛球時手對鉛球的推力使得鉛球產(chǎn)生了加速度，同時鉛球?qū)κ值姆醋饔昧κ瞧滟|(zhì)量對加速度的阻力，即慣性力。

第一章第三節(jié)人體運動的動力學（1）外力5）流體阻力指人體在流體中運動時所承受的流體阻力。大小：與流體密度、運動速度和人體的正面面積成正比。第一章第三節(jié)人體運動的動力學（1）外力6）器械的其他阻力肢體推動運動器械進行訓練時，除要克服器械重力外，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等，方向相反。

第一章第三節(jié)人體運動的動力學意義：

各種外力經(jīng)常被用來作為康復訓練/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，這是增強肌力訓練的方法學基礎。第一章第三節(jié)人體運動的動力學（2）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，以維持最佳活動，同時也不斷和外力相抗衡以適應人體生活的需要。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。第一章第三節(jié)人體運動的動力學（2）內(nèi)力

1）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。

第一章第三節(jié)人體運動的動力學（2）內(nèi)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，此時必須做相應松弛，以保證運動的完成。第一章第三節(jié)人體運動的動力學（2）內(nèi)力

3）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?。呐K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)生的流體阻力，在分流時產(chǎn)生的湍流等。第一章第三節(jié)人體運動的動力學3.力的三要素

大小、方向和作用點。力是一種矢量，力的相加、相減為矢量的合成和分解，遵循平行四邊形法則。

第一章第三節(jié)人體運動的動力學

4）應力

指人體結構內(nèi)某一平面對外部負荷的反應，用單位面積上的力表示（N/cm2）。

第一章第三節(jié)人體運動的動力學5）應變：指人體結構內(nèi)某一點受載時所發(fā)生的變形稱為應變。

大?。鹤兓拈L度/原始長度*100%

第一章第三節(jié)人體運動的動力學

強度:是人體承受負荷時抵抗破壞的能力。用極限應力表示。強度是衡量材料本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標。

剛度:是人體在受載時抵抗變形的能力。

剛度的大小取決于材料的幾何形狀和材料的種類6）強度和剛度第一章第三節(jié)人體運動的動力學

7）彈性和彈性限度

彈性：物體受外力后發(fā)生變形，外力（在一定限度內(nèi)）一旦撤去，物體能恢復原有的體積和形狀的性質(zhì)，叫彈性。

彈性限度：亦稱“彈性極限”。物體受到外力作用，在內(nèi)部所產(chǎn)生的抵抗外力的相互作用力不超過某一極限值時，若外力作用停止，其形變可全部消失而恢復原狀，這個極限值稱為“彈性限度”。

（記錄）（插入資料）特點：應力與應變成正比，外力功轉(zhuǎn)變成彈性能。

第一章第三節(jié)人體運動的動力學

8）塑性

定義：物體受外力后發(fā)生變形，當外力超過彈性限度時，即使撤去外力，也不能恢復原狀而保持變形的性質(zhì)，即發(fā)生了永久變形，叫塑性。塑性材料變形不可恢復，特點是應力與應變呈非線性關系，外力作用下外力功轉(zhuǎn)變成變形能。第一章第三節(jié)人體運動的動力學9）粘彈性材料

既具有彈性材料的力學性質(zhì)，又具有粘性材料的力學性質(zhì)的材料，叫粘彈性材料。粘彈性是引起能量消耗的重要原因。人體的骨、軟骨、肌肉、血管壁、皮膚都是粘彈性材料。第一章第三節(jié)人體運動的動力學

10）粘彈性材料的特點

蠕變：若令應力保持一定，物體的應變隨時間的增加而增大，這種現(xiàn)象稱為蠕變。a.它與塑性變形不同，塑性變形通常在應力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應力的作用時間相當長，它在應力小于彈性極限時也能出現(xiàn)。b.應力越大，蠕變的總時間越短；應力越小，蠕變的總時間越長。

第一章第三節(jié)人體運動的動力學第一章第三節(jié)人體運動的動力學2010年，貝克漢姆跟腱斷裂，無緣世界杯，揮淚告別綠茵場第一章第三節(jié)人體運動的動力學多次應力性骨折，告別賽場第一章第三節(jié)人體運動的動力學

10）粘彈性材料的特點

蠕變：應力松弛：當物體突然發(fā)生應變時，若應變保持一定，則相應的應力將隨時間的增加而下降，這種現(xiàn)象稱為應力松弛。第一章第三節(jié)人體運動的動力學理解應力松弛將一根彈性繩繃緊，兩端固定則繩中具有一定的張力，如果這跟繩由于這個張力的作用變長了一點點，那么繩就變松弛了，則這個繩中的張力就減小了，這就是很好理解的應力松弛。物理本質(zhì)是結構在力的作用下發(fā)生塑性變形，這種變形導致結構內(nèi)部應力減小。就叫應力松弛。舉例：打包帶變松橡皮筋變松第一章第三節(jié)人體運動的動力學

10）粘彈性材料的特點

蠕變：應力松弛：滯后：若物體承受周期性的加載和卸載，則加載時的應力應變曲線常與卸載時的應力應變曲線不重合，這種現(xiàn)象稱為滯后。第一章第三節(jié)人體運動的動力學二、牛頓運動定律和動量定理、動量守恒定律牛頓第一定律：物體如果不受到任何力或所受合外力為零，將保持其靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。它描述的是平動中人體和器械的慣性本質(zhì)。應用：由于保持一定的速度比改變速度省力得多，所以進行耐力訓練如長途慢跑或快走的時候，提倡用穩(wěn)定的速度。第一章第三節(jié)人體運動的動力學動量定理和動量守恒定律：1.

動量與沖量的概念

①

動量（矢量性）

，單位：米.千克/秒（m.kg/s）。②

沖量（矢量性）單位：牛頓.秒（N.s）

第一章第三節(jié)人體運動的動力學動量定理

物體在運動過程中，在某段時間內(nèi)所受合外力的沖量，等于它在這段時間內(nèi)動量的變化量。即：

第一章第三節(jié)人體運動的動力學動量定理在體育運動中的應用

1．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，應增加在最后用力階段對器械的沖量。這要求：①發(fā)揮最大力量②延長力的作用時間

第一章第三節(jié)人體運動的動力學動量定理在體育運動中的應用

2．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。

第一章第三節(jié)人體運動的動力學任何物質(zhì)系統(tǒng)在不受外力作用或所受外力之和為零時，其總動量保持不變。這就是動量守恒定律。

在動量定理中，當Ft=0時得

mVt—mV1=0即：

mVt=mV1動量守恒定律第一章第三節(jié)人體運動的動力學在人體：我們認為，人體是由多環(huán)節(jié)組成的生物系統(tǒng)，各個環(huán)節(jié)的動量的矢量和等于人體的總動量。當人體整體所受外力為零時，人體內(nèi)力可改變各個環(huán)節(jié)的相對位置，使環(huán)節(jié)的動量發(fā)生相互傳遞，但不能改變?nèi)梭w的總動量。

動量守恒定律總動量=各肢體環(huán)節(jié)的矢量和第一章第三節(jié)人體運動的動力學人體肢體鞭打動作的環(huán)節(jié)動量傳遞（舉例）M1V1=M2V2M1>M2V1<

V2第一章第三節(jié)人體運動的動力學三、人體運動中的功能關系第一章第三節(jié)人體運動的動力學何謂運動處方？指根據(jù)個體的年齡、性別、健康情況、傷病診斷、功能評定結果、運動史等，為患者或健身活動者，以處方形式制定的，包括活動內(nèi)容、運動量、注意事項等內(nèi)容的訓練計劃，稱為運動處方。(即訓練計劃）第一章第三節(jié)人體運動的動力學

運動處方的要素運動處方的要素

運動處方的要素：任何一類運動處方都應包括這五項內(nèi)容：①運動形式；②運動強度；（最為重要）③運動頻率；④持續(xù)時間；⑤注意事項及微調(diào)整特別是前四項內(nèi)容，又稱為運動處方四要素。第一章第三節(jié)人體運動的動力學如何確定運動強度？老年人、慢性患者與健康人應該區(qū)分對待。第一章第三節(jié)人體運動的動力學確定運動強度的要點決定運動強度的四個步驟第一、預估最大心率：最大心率=220-年齡第二、檢測靜息心率：測量休息時每分鐘的心率第三、決定心率保留值：心率保留值=最大心率-靜息心率

第四、估算訓練強度： 為了安全而有效的進行心肺耐力訓練，可依個人的最大心率的百分比加以設定。第一章第三節(jié)人體運動的動力學例如：上限為85%，目標為70%，下限為50%：

˙訓練強度上限(85%)=心率保留值x85%+靜息心率˙訓練強度目標(70%)=

心率保留值x70%+靜息心率˙訓練強度下限(50%)=心率保留值x50%+靜息心率第一章第三節(jié)人體運動的動力學思考：為一個20歲的青年設定運動強度目標區(qū)。（假設其靜息心率為68次/分）第一章第三節(jié)人體運動的動力學˙估算最大心率=220-20=200次/分

˙估算心率保留值=200-68=132次/分

˙估算訓練強度上限=(132x0.85)+68=180次/分

˙估算訓練強度目標=(132x0.70)+68=160次/分

˙估算訓練強度下限=(132x0.50)+68=134次/分心率區(qū)間（134，180）次/分，目標：160次/分第一章第三節(jié)人體運動的動力學確定運動強度的要點（老年人，簡易）庸氏（Jungmann）公式如年齡50歲以上、有慢性病史的中老年人步行運動最高心率一般每分鐘應不超過（170-年齡）。舉例：如某人55歲，步行鍛煉時每分鐘最高心率應不超過（170-55），即115次。第一章第三節(jié)人體運動的動力學

要進行運動耐量試驗（如：使用功率自行車、跑臺等），對心臟的功能能力（functionalcapacity,F.C.）進行評定以后，再確定運動強度、運動能力（exercisecapacity,E.C.）和靶心率（targetheartrate,THR）。確定運動強度（心血管疾病患者）第一章第三節(jié)人體運動的動力學第一章第三節(jié)人體運動的動力學運動耐量試驗相關概念：1.梅脫（MET）能量代謝當量。每公斤體重從事1分鐘活動，消耗3.5毫升的氧