運(yùn)動生物力學(xué)課件1

1、運(yùn)動生物力學(xué) 總序1,運(yùn)動生物力學(xué)課程性質(zhì)： 運(yùn)動生物力學(xué)是融合普通物理學(xué)、理論力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、人體生物學(xué)、體育科學(xué)等學(xué)科理論、方法、技術(shù)知識為一體的，為體育運(yùn)動的科學(xué)化服務(wù)的一門綜合性應(yīng)用學(xué)科。 運(yùn)動生物力學(xué)課程地位： 運(yùn)動生物力學(xué)是體育教育專業(yè)本科層次的一門必修課，是體現(xiàn)本科水平課程模塊中主要課程之一。 課程教學(xué)目的： 通過學(xué)習(xí)，要系統(tǒng)的了解和基本掌握理論知識體系與應(yīng)用分析方法，初步學(xué)會對運(yùn)動技術(shù)和訓(xùn)練方法進(jìn)行運(yùn)動力學(xué)分析，以培養(yǎng)提高自身從事體育教學(xué)、訓(xùn)練的科學(xué)化水平。,運(yùn)動生物力學(xué) 總序2,教材情況說明： 1.教材內(nèi)容量大，標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)時(shí)數(shù)144學(xué)時(shí)，我們只有48學(xué)時(shí)，要精簡 2.教材內(nèi)容重

2、復(fù)十分嚴(yán)重，刪復(fù)不可避免。 因此學(xué)習(xí)主線以課堂教學(xué)為主體，教材作為第1參考書。 課程考核方法與體育科研方法課程相同。,第1章.緒論1,教學(xué)目的： 本章通過對學(xué)科概念、學(xué)科任務(wù)、內(nèi)容、學(xué)習(xí)指導(dǎo)思想和學(xué)科發(fā)展史的介紹，讓大家從整體的角度對本學(xué)科有一個(gè)初步的了解，以幫助我們建立一個(gè)正確的學(xué)習(xí)思路。 教學(xué)重點(diǎn)： 學(xué)科概念、學(xué)科任務(wù)和學(xué)習(xí)指導(dǎo)思想； 學(xué)時(shí)安排： 5學(xué)時(shí)。,第1章.緒論2,第1節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)概述1.學(xué)科概念 1.1.自然界構(gòu)成物雙性質(zhì)： A.物質(zhì)性質(zhì)量：正物質(zhì)，反物質(zhì)； B.運(yùn)動性廣義的絕對運(yùn)動； 狹義的相對運(yùn)動：微觀高速運(yùn)動滿足量子力學(xué)規(guī)律； 宏觀低速運(yùn)動滿足牛頓力學(xué)規(guī)律。 體育運(yùn)動屬

3、于宏觀低速運(yùn)動，或稱為“人體機(jī)械運(yùn)動”。 機(jī)械運(yùn)動的定義：物體空間的位移運(yùn)動，即s-t運(yùn)動。,第1章.緒論3,1.2關(guān)于生物力學(xué)： 在物理學(xué)、生物學(xué)、高等數(shù)學(xué)等學(xué)科交叉滲透的作用之下，產(chǎn)生了一個(gè)新的學(xué)科生物力學(xué)，其學(xué)科定義是： * 生物力學(xué)是研究生物體物理運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)。 生物力學(xué)經(jīng)過自身長期的發(fā)展分化形成一個(gè)學(xué)科群，主要學(xué)科有5個(gè)： 普通生物力學(xué)：進(jìn)行動、植物的基礎(chǔ)研究，仿生研究 醫(yī)用生物力學(xué)：醫(yī)用物理學(xué)、血液流體力學(xué) 康復(fù)生物力學(xué)：器官移植、康復(fù)運(yùn)動理論與方法 人體工程生物力學(xué)：信息、遺傳工程、克隆 運(yùn)動生物力學(xué)我們的科學(xué)。,第1章.緒論4,1.3.關(guān)于運(yùn)動生物力學(xué)： 學(xué)科定義： 大概念（

4、泛化概念）：運(yùn)動生物力學(xué)是研究人體運(yùn)動力學(xué)規(guī)律的科 學(xué)。 小概念（?；拍睿哼\(yùn)動生物力學(xué)是研究在體育運(yùn)動中人體和器械 機(jī)械運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)。 運(yùn)動生物力學(xué)是新興的、邊緣性的、綜合應(yīng)用型學(xué)科。它的名稱由聯(lián)合國科教文組織確定。,第1章.緒論5,2.物質(zhì)的運(yùn)動形式（常用的有四個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)）： 2.1.以運(yùn)動的學(xué)科歸屬分類：可分為物理運(yùn)動、化學(xué)運(yùn)動、生物運(yùn)動 2.2.以質(zhì)量級速度級進(jìn)行分類：可分為宏觀低速運(yùn)動、微觀高速運(yùn)動 2.3.以運(yùn)動組合的特點(diǎn)分類：簡單運(yùn)動、復(fù)合運(yùn)動、復(fù)雜運(yùn)動 2.4.以運(yùn)動的層次分類：低級運(yùn)動（物體的運(yùn)動、生物的簡單運(yùn)動）、高級運(yùn)動（生物復(fù)合運(yùn)動、新陳代謝、思維活動），高級運(yùn)動影

5、響和制約低級運(yùn)動。 運(yùn)動生物力學(xué)的主要研究對象是人體的簡單運(yùn)動和復(fù)合運(yùn)動，同時(shí)也關(guān)注運(yùn)動目的對運(yùn)動行為的影響。,第1章.緒論6,3.人體運(yùn)動的復(fù)雜性： 3.1.人體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性特征：人體各運(yùn)動環(huán)節(jié)、各部分互為關(guān)聯(lián)、互為影響、互為制約，構(gòu)成一個(gè)生物活體大系統(tǒng)。 3.2.人體運(yùn)動是一個(gè)大系統(tǒng)的運(yùn)動：在一個(gè)運(yùn)動過程中、身體各環(huán)節(jié)、各部分的運(yùn)動表現(xiàn)、運(yùn)動效應(yīng)都是不相同的，所謂人體運(yùn)動的結(jié)果是一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動的綜合效應(yīng)。 3.3.人體運(yùn)動的行為方式受人體機(jī)能水平等能力因素的影響和制約，如少兒運(yùn)動、青年運(yùn)動、中老年運(yùn)動的區(qū)別；又如跳遠(yuǎn)的物理最佳起跳角為42度左右，而人體最佳起跳角為2124度，且男、女又略有不

6、同。 3.4.運(yùn)動員的運(yùn)動目的、心理狀態(tài)、運(yùn)動經(jīng)驗(yàn)等內(nèi)在因素時(shí)刻在控制和影響著運(yùn)動的進(jìn)程。 綜上所述可知，人體運(yùn)動和物體的運(yùn)動有著根本的區(qū)別，人體運(yùn)動比物體運(yùn)動復(fù)雜的多，研究的難度也大的多。,第1章.緒論7,4.人體機(jī)械運(yùn)動的特點(diǎn)： 4.1.人體運(yùn)動的目的性與物體運(yùn)動的非目的性； 4.2.人體運(yùn)動的主動性（神經(jīng)控制、內(nèi)力主導(dǎo)）與物體運(yùn)動的被動性 4.3.人體運(yùn)動技術(shù)結(jié)構(gòu)可以后天構(gòu)建優(yōu)化強(qiáng)化自動化，即人體運(yùn)動的學(xué)習(xí)與變異特性；而物體運(yùn)動具有本性特征，慣性作用變異，沒有內(nèi)控制、內(nèi)啟動特性； 4.4.人體運(yùn)動的疲勞在一定程度內(nèi)可以恢復(fù)，而物體運(yùn)動的疲勞具有不可恢復(fù)性，但是人體生物元件的疲勞若超過極限

7、同樣表現(xiàn)出不可恢復(fù)性。,第1章.緒論8,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容： 1.學(xué)科任務(wù)： 學(xué)科任務(wù)是該學(xué)科所承擔(dān)的主要工作，也是學(xué)科發(fā)展研究的重大課題。本學(xué)科的任務(wù)主要有六個(gè)方面： 1.1.研究人體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動功能之間的相互關(guān)系。 通過對人體的結(jié)構(gòu)研究功能研究協(xié)調(diào)關(guān)系研究開發(fā)性研究運(yùn)動能力開發(fā)運(yùn)動技術(shù)開發(fā)。 例：對趙宏博等花樣滑冰選手“4周拋”動作系統(tǒng)的實(shí)踐研究。,第1章.緒論9,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容1.學(xué)科任務(wù)： 1.2.研究人體運(yùn)動技術(shù)動作的規(guī)律： 運(yùn)動技術(shù)可分為三個(gè)層級： 共性化技術(shù)：普通技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)，對師范生要求能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的示范和運(yùn)用教學(xué)語言講解； 個(gè)性化技術(shù)：中、高級

8、運(yùn)動員所具有的個(gè)人技術(shù)內(nèi)涵與技術(shù)特點(diǎn)； 高級化技術(shù)：國家級、國際級、運(yùn)動健將級運(yùn)動員所具有的特異化、精確化運(yùn)動技術(shù)成分。,第1章.緒論10,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容1.學(xué)科任務(wù)： 1.3.研究運(yùn)動技術(shù)的最佳化： 這是運(yùn)動生物力學(xué)的核心任務(wù)。運(yùn)動技術(shù)的最佳化具有兩條含義：一是既有針對普通技術(shù)的優(yōu)化，更有針對運(yùn)動員個(gè)性化技術(shù)的優(yōu)化；二是運(yùn)動技術(shù)最佳化只具有相對意義，而不具有絕對意義。 舉例：跳遠(yuǎn)助跑距離的最優(yōu)化選擇。 運(yùn)動技術(shù)最佳化的一般方法： 對運(yùn)動員進(jìn)行技術(shù)診斷、技術(shù)測量和技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究； 獲得資料和參數(shù)； 進(jìn)行綜合研究（理論層面研究和技術(shù)層面研究）； 構(gòu)建運(yùn)動技術(shù)的優(yōu)化方案； 進(jìn)行實(shí)踐

9、檢驗(yàn)和修正； 確立針對運(yùn)動員個(gè)體的最佳化運(yùn)動技術(shù)； 運(yùn)用到競技運(yùn)動實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)提高運(yùn)動成績或運(yùn)動效果的研究目的。,第1章.緒論11,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容1.學(xué)科任務(wù)： 1.3.研究運(yùn)動技術(shù)的最佳化： 舉例一：單杠運(yùn)動技術(shù)的優(yōu)化演變過程： 單杠運(yùn)動技術(shù)發(fā)展歷程： 懸垂擺浪雙臂回環(huán)單臂大回環(huán)發(fā)展研究回環(huán)、騰越、飛行等多樣化、高難度、多鏈接技術(shù)動作串。 圓周運(yùn)動過程中杠體拉力的變化： 上止點(diǎn)：重力與拉力同向，拉力小小，重力充當(dāng)向心力； 水平點(diǎn)：重力與回轉(zhuǎn)半徑垂直，拉力中中，且拉力充當(dāng)向心力； 下止點(diǎn)：拉力反抗重力且充當(dāng)大向心力（速度大），拉力大大。 圓周運(yùn)動過程中速度變化分析上止點(diǎn)前后9

10、0度區(qū)間受力分析騰越飛行運(yùn)動的可能性推論推動技術(shù)的飛躍發(fā)展。,第1章.緒論12,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容1.學(xué)科任務(wù)： 1.3.研究運(yùn)動技術(shù)的最佳化： 舉例二：美國威爾金斯和奧爾布里頓個(gè)人技術(shù)的診斷、優(yōu)化過程： 距奧運(yùn)會3個(gè)月威、奧與奧運(yùn)記錄的差距分別為3米、1.8米請艾里爾指導(dǎo)高速攝影、圖片自動解析動力學(xué)測試技術(shù)診斷 結(jié)論：在最后用力的關(guān)鍵時(shí)刻，膝關(guān)節(jié)彈動（軟動作），支撐力傳導(dǎo)在關(guān)鍵時(shí)刻被緩沖，影響了器械速度和成績的提升 治療：設(shè)計(jì)膝關(guān)節(jié)校型器適應(yīng)性訓(xùn)練2個(gè)月恢復(fù)性訓(xùn)練1個(gè)月 結(jié)果：在奧運(yùn)會比賽中，威成績提高近6米，獲奧運(yùn)冠軍、創(chuàng)奧運(yùn)記錄；奧成績提高1米，如愿獲得奧運(yùn)冠軍。,第1章.

11、緒論13,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容1.學(xué)科任務(wù)： 1.3.研究運(yùn)動技術(shù)的最佳化： 舉例三：對朱建華跳高技術(shù)診斷分析： 艾里爾中國講學(xué)課堂交流朱的助理教練提問:朱的主要技術(shù)缺陷 是什么？ 艾里爾回答：僅對朱進(jìn)行三次高速攝影，做了一點(diǎn)運(yùn)動學(xué)分析，其結(jié)果說明：朱的運(yùn)動技術(shù)是不穩(wěn)定的，起跳點(diǎn)的橫向位置變異間距達(dá)20cm以上，而世界最優(yōu)秀運(yùn)動員的變異間距能控制在5cm以內(nèi)。 起跳點(diǎn)位置與過桿成功率的關(guān)系分析： 中點(diǎn)：飛行軌跡的最高點(diǎn)剛好位于橫桿上方，順利過桿； 近點(diǎn)：橫桿位于軌跡的升弧段，肩背部易碰掉橫桿； 遠(yuǎn)點(diǎn)：橫桿位于軌跡的降弧段，背臀部易碰掉橫桿。,第1章.緒論14,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的

12、任務(wù)和內(nèi)容1.學(xué)科任務(wù) 1.4.改進(jìn)和設(shè)計(jì)運(yùn)動器械： 運(yùn)動能力、運(yùn)動技術(shù)、運(yùn)動器械是決定運(yùn)動成績的三大基本要素，運(yùn)動器械的更新設(shè)計(jì)、改進(jìn)完善，使之更加符合人體運(yùn)動力學(xué)原理和進(jìn)一步提高運(yùn)動成績的需要，這是本學(xué)科、也是體育科學(xué)需要重點(diǎn)突破的任務(wù)之一。 例一：88年漢城奧運(yùn)會澳大利亞隊(duì)游泳衣事件； 例二：美籍華人宋載鎮(zhèn)關(guān)于標(biāo)槍槍體的研究。,第1章.緒論15,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容1.學(xué)科任務(wù)： 1.5.研究運(yùn)動損傷的原因及其預(yù)防： 通過對動作結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵動作的受力特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，可以清楚的判定那些動作方式可能會導(dǎo)致運(yùn)動損傷的發(fā)生，各種損傷產(chǎn)生的原因與致傷機(jī)理，從而提出預(yù)防及治療運(yùn)動損

13、傷的實(shí)施方案。 舉例一：童非、李寧等體操運(yùn)動員在單杠回環(huán)運(yùn)動中中指掌指關(guān)節(jié)胼胝撕裂及診斷治療過程。 舉例二：因心理擾動導(dǎo)致的運(yùn)動損傷無法用生物力學(xué)方法預(yù)防。,第1章.緒論16,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容1.學(xué)科任務(wù)： 1.6.為運(yùn)動選材提供相關(guān)參數(shù)： 通過對運(yùn)動項(xiàng)目的專門深入的分析研究可以總結(jié)出適宜從事該項(xiàng)目運(yùn)動的運(yùn)動員的身體環(huán)節(jié)參數(shù)與結(jié)構(gòu)特征從而為運(yùn)動選材提供有價(jià)值的參數(shù)。 舉例：跳高運(yùn)動員選材： 彈跳力身體重心高度（身高、體形）身體柔韌性良好的心理自控能力是跳高運(yùn)動員應(yīng)具備的四大基本要素，運(yùn)動選材也是圍繞這四個(gè)方面展開。 環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)與彈跳力關(guān)系之一：腳弓結(jié)構(gòu)（弓長、弓高、脛骨在腳弓上中

14、心著力點(diǎn)的位置）與身高配比影響和決定彈跳力的水平層次和發(fā)展?jié)摿?，因此，腳弓結(jié)構(gòu)參數(shù)可以作為跳高選材的考察要點(diǎn)之一。,第1章.緒論17,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容： 2.運(yùn)動生物力學(xué)課程內(nèi)容： 這一部分屬于各章內(nèi)容簡介，大家自己看書了解。 3.學(xué)習(xí)運(yùn)動生物力學(xué)的指導(dǎo)思想： 總的指導(dǎo)思想：與各自然學(xué)科一樣，是辯證唯物主義的思想。結(jié)合本學(xué)科的情況，需要突出強(qiáng)調(diào)三個(gè)觀點(diǎn)： 3.1.系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)： 人體的運(yùn)動是系統(tǒng)的運(yùn)動，影響和制約人體運(yùn)動的變量很多（組成變量群）因此，研究人體運(yùn)動必須要有系統(tǒng)的觀念任何單體的、單向的分析都有可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。 舉例：所謂“人體運(yùn)動不服從牛頓力學(xué)規(guī)律”的案例之一

15、：支撐力與身體重心運(yùn)動加速度之間的關(guān)系辨析。,第1章.緒論18,第2節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容3.學(xué)習(xí)指導(dǎo)思想： 3.2.發(fā)展變化和對立統(tǒng)一的觀點(diǎn)： 體育運(yùn)動（運(yùn)動理論、運(yùn)動方式、運(yùn)動技術(shù)、訓(xùn)練方法）的發(fā)展演化是必然的，任何僵化的思維都是行不通的。 3.3.內(nèi)、外力并存，人體內(nèi)力發(fā)揮主導(dǎo)作用的觀點(diǎn)： A.由牛頓第2定律已知：外力是物體運(yùn)動的動力，而內(nèi)力不是； B.若對人體整體運(yùn)動來說，肌力是內(nèi)力，對人體運(yùn)動不發(fā)揮作用？ C.否定思維舉例1、2； D.作圖分析舉例：原地縱跳起跳過程； E.結(jié)論：對人體運(yùn)動來說，內(nèi)、外力并存于運(yùn)動系統(tǒng)之中，內(nèi)力是人體運(yùn)動的主導(dǎo)，外力是人體運(yùn)動的條件，內(nèi)力通過外力

16、而發(fā)揮作用。,第1章.緒論19,第3節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系： 運(yùn)動生物力學(xué)與高等數(shù)學(xué)、人體解剖學(xué)、人體生理學(xué)、力學(xué)、運(yùn)動技術(shù)、運(yùn)動訓(xùn)練很多學(xué)科都存在相關(guān)關(guān)系； 它們之間是交叉、滲透、整合、創(chuàng)新、發(fā)展等互相促進(jìn)、互為依存的現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展關(guān)系； 運(yùn)動生物力學(xué)與相關(guān)學(xué)科的相關(guān)性程度是不同的，甚至在不同的問題上所涉及知識的程度也是不相同的。 課本內(nèi)容自己閱讀了解。,第1章.緒論20,第4節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的發(fā)展簡史： 作為閱讀材料，在此只作簡介性說明。 1.三個(gè)發(fā)展歷史階段： 早期：和自然科學(xué)一起萌芽，對相關(guān)專題興趣很高，關(guān)注力很強(qiáng)； 中期：1519世紀(jì)，和生物學(xué)、醫(yī)學(xué)融合發(fā)展，開始解決簡單課題

17、； 近期：生物力學(xué)誕生并快速發(fā)展，分支學(xué)科不斷分化；奧林匹克運(yùn)動的興起與蓬勃發(fā)展，科學(xué)研究方法、研究手段的進(jìn)步，高速攝影、圖片自動解析的引入；人類現(xiàn)代運(yùn)動方式、健康生活理念的確立，極大的促進(jìn)了運(yùn)動生物力學(xué)的孕育和發(fā)展。 1982年，在聯(lián)合國科教文組織中成立了運(yùn)動生物力學(xué)學(xué)會，學(xué)術(shù)研究深入到體育的各個(gè)領(lǐng)域，學(xué)術(shù)交流國際化、常規(guī)化，使本學(xué)科步入成熟學(xué)科的發(fā)展階段。,第1章.緒論21,第4節(jié).運(yùn)動生物力學(xué)的發(fā)展簡史： 2.我國情況： 上世紀(jì)30年代，出版人體運(yùn)動學(xué)著作，起步較早； 50年代開辦28人的研究生班，然后在全國主要體院開設(shè)運(yùn)動生物力學(xué)課程，在北京、上海成立國家級的科研所，文革中斷； 80年恢復(fù)，在全國體育專業(yè)本科、碩士、博士學(xué)段開設(shè)本課程。 3.發(fā)展趨勢： 學(xué)科理論體系將會不斷的豐富、系統(tǒng)、完