课件：二人的因素简体版.ppt

1,第一节 神经系统与感觉系统,第二节 肌肉、骨骼与供能系统,第三节 呼吸、消化和循环系统,第四节 脑力劳动与神经紧张型作业的生理变化特点,第二章 人的因素,第五节 人的心理因素,2,第二章 人的因素,本章重点,如何理解人的生理和心理因素与人机系统设计之间的联系？,本章难点,1、人体的感觉系统（视觉系统、听觉系统） 2、人体的供能系统,3,第一节 神经系统与感觉系统,图2-1 人的神经系统结构,一、神经系统 （一）神经系统的构成和功能,4,第一节 神经系统与感觉系统,感觉系统也称感官系统，是人体接受外界刺激产生感觉的机构。感觉系统又分为视、听、触、动、味、嗅等系统。 视觉、听觉 味觉、嗅觉、肤觉、平衡觉,5,第一节 神经系统与感觉系统,表2-2 刺激及感觉反应,6,第一节 神经系统与感觉系统,（一）视觉,在人们认知世界的过程中，大约有80%90%的信息是通过视觉系统获得的，因此，视觉系统是人与外界相联系的最主要途径。 据分析，工厂中25%的事故与视力有关。在作业中，作业性质不同，对视功能的要求也不同；作业的范围大小不同，要求视功能不同；加工对象物的距离不同，要求视功能不同。,7,第一节 神经系统与感觉系统,1、视觉系统 视觉是由眼、视神经和视觉中枢的共同活动完成的。,8,第一节 神经系统与感觉系统,（1）眼的结构和功能 折光部分：角膜和巩膜 感光部分：视网膜,锥状细胞,杆状细胞,9,第一节 神经系统与感觉系统,锥状细胞：明视觉的感受器，在光亮条件下对颜色和光线起作用，对颜色和空间细节的检测十分准确,但对光的强度反应很差，在光线微弱时就不起作用了（视觉敏感性高）。 杆状细胞：暗视觉的感受器，只对光的强度起反应，对光的感受性比锥状细胞更高，只需要一点光线就能激活，在黑暗中活动。但不能分辨颜色（光的感受性高）。,10,第一节 神经系统与感觉系统,表1 锥状细胞与杆状细胞的特性比较,11,第一节 神经系统与感觉系统,（2）人眼的适宜刺激380780nm的光波 人眼只对波长380780nm的光波刺激产生反应，380nm和780nm即为视觉的下、上阈限，波长在380nm以下紫外线和780nm以上红外线都不能引起视觉。,12,第一节 神经系统与感觉系统,（3）视觉的优缺点 可在短时间内获取大量信息；可利用颜色和形状传递性质不同的信息；对信息敏感，反应速度快；感觉范围广，分辨率高；不容易残留以前刺激的影响。 但也存在容易发生视错觉和容易疲劳等缺点。,13,第一节 神经系统与感觉系统,2、视觉机能 （1）视力 视力：视力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度，用临界视角的倒数来表示，即： 视力=1/临界视角 视角：被看目标物的两点光线投入眼球的交角。 临界视角：眼睛能分辨被看物体最近两点的视角。 在设计中，视角和视力是确定设计对象尺寸大小的依据。,14,第一节 神经系统与感觉系统,（2）视距 视距：视距是人在操作系统中正常的观察距离。 视距的确定：一般应根据观察目标的大小和形状以及工作要求确定视距。通常，观察目标在560mm处为适宜，低于380mm时会引起目眩，超过780mm时细节看不清。 不同的工种对视距的要求也不同，一般来说，工作精度越高，所需视距就越小。在正常作业中，通常采用3876cm的视距范围。,15,第一节 神经系统与感觉系统,（3）视度 物体具有一定的亮度，才能在视网膜上成像，引起视觉感觉。这种视觉感觉的清楚程度称为视度。,16,第一节 神经系统与感觉系统,3、视觉特性 （1）视觉适应：明适应与暗适应 （2）眩光 （3）视错觉 （4）视野 （5）色视野,17,第一节 神经系统与感觉系统,（1）视觉适应：明适应与暗适应 视觉适应是人眼随视觉环境中光量变化而感受性发生变化的过程。 刚进电影院的时候，会发现除了屏幕上的东西我们什么也看不见。过了一会，才能看清楚座位和人。这种对光线感受性的改变称为暗适应。 从电影院出来，我们又会一时很难适应外面的艳阳天。在光线好的地方眼睛的感受性会降低，这种光线适应要比在黑暗中快，一分钟就完成了。这种对光线感受性的改变称为明适应。,18,第一节 神经系统与感觉系统,（1）视觉适应：明适应与暗适应 定义 暗适应：人由明亮的环境转入暗环境，使视觉感受性逐步提高的过程。 明适应：人由暗环境转入明亮的环境，视觉阈限由很低提高到正常水平的过程。,19,第一节 神经系统与感觉系统,特点 暗适应过程的时间较长，最初5分钟，适应的速度很快，以后逐渐减慢，完全适应则需2535分钟。人在暗环境中可以看到大的物体、运动的物体，但不能看清细节，也不能辨别颜色。 明适应在最初30S内进行得很快，然后渐慢，约1-2分钟即可完全适应，时间较短。人在明亮的环境中，不仅可以辨认很小的细节而且可以辨别颜色。,20,第一节 神经系统与感觉系统,人在明暗急剧变化的环境中，因受适应性的限制，视力会短暂下降，若明暗频繁，会产生视觉疲劳。为此在需要频繁改变亮度的场所，应采用缓和照明。,21,第一节 神经系统与感觉系统,（2）眩光 眩光是由于在视野内存在大于眼睛所能适应的亮度而产生的。当视野内出现亮度过高或对比度过大的光时，眼睛常常无法适应，这种刺眼或耀眼的强光线叫眩光。眩光多来源于外界物体表面过于光亮、亮度对比过大或直接强光照射。 眩光可使人眼感到不舒服，使可见度下降，并引起视力的明显下降。眩光造成的有害影响主要有：使暗适应破坏，产生视觉后象；降低视网膜上的照度；减弱观察物体与背景的对比度；观察物体时产生模糊感觉等，这些都将影响操作者的正常作业。,22,第一节 神经系统与感觉系统,（3）视错觉 人在观察物体时，由于视网膜受到光线的刺激，使得视觉印象与物体的实际大小、形状存在差异，这种现象称为视错觉。主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体运动错觉等。 常见的形状错觉有长短错觉、方向错觉、对比错觉、大小错觉、远近错觉及透视错觉等。 色彩错觉有对比错觉、大小错觉、温度错觉、距离错觉及疲劳错觉等。 工程设计中为使设计达到预期的效果，应考虑视错觉的影响。,23,第一节 神经系统与感觉系统,（4）视野 视野是当人的头部和眼球不动时，眼睛观看正前方所能看到的空间范围，通常用视角表示。 静视野、注视野、动视野 最优视野,24,第一节 神经系统与感觉系统,静视野、注视野、动视野 静视野：在头部固定、眼球静止不动状态下自然可见的范围； 注视野：在头部固定，转动眼球注视某一中心点时所见的范围； 动视野：头部固定而自由转动眼球时的可见范围。,25,第一节 神经系统与感觉系统,在人的三种视野中，注视野范围最小，动视野范围最大。人因工程中，一般以静视野为依据设计视觉显示器等有关部件，以减少人眼的疲劳。 最优视野 垂直和水平方向1.5度的范围,26,第一节 神经系统与感觉系统,（5）色觉视野 不同的颜色对人眼的刺激不同，所以视野也不同。白色的视野最大，黄、蓝、红、绿色的视野依次渐小。,27,第一节 神经系统与感觉系统,（二）听觉 听觉系统主要包括耳、传导神经与大脑皮层听区等三个部分。听觉器官可分为外耳、中耳、内耳三部分。,28,第一节 神经系统与感觉系统,1、听觉范围 我们把频率在2020000赫兹的声波叫可听声, 或叫听觉范围。最佳听觉范围是5006000赫兹。 2、听阀与痛阀 声音的声压必须超过一定值才能产生听觉。能引起声音感觉的最小声压级称为听阈。当声压级增大到使人感觉不舒服、刺耳时，这个声压级称为痛阈。 听阀和痛阀的声压级分别为0dB和120dB。,29,第一节 神经系统与感觉系统,图2-1 听觉范围,30,第一节 神经系统与感觉系统,（三）平衡觉 人对自身姿势和空间位置变化的感觉称为平衡觉。平衡觉感受器位于耳前庭，因而又称前庭觉。影响平衡觉的因素：酒精、年龄、恐惧、突然的运动、热压、不常有的姿势等。 当视觉系统和平衡觉系统获得的信息冲突时，就会发生运动性疾病。例如人在运动的车上看书容易恶心，是因为视觉提供的是静止的信号，而前庭觉提供的却是运动的信号。,31,第一节 神经系统与感觉系统,（四）味觉 味觉是溶解性物质刺激口腔内味蕾而发生的感觉。味觉的感受器是味蕾。 味觉有甜、酸、苦、咸四种，称为四原味。其他味觉都是由这四种相互配合而产生的。味觉的反应速度很慢，恢复原状也需要时间。,2019/8/6,32,可编辑,33,第一节 神经系统与感觉系统,（五）嗅觉 鼻腔上端的嗅黏膜是嗅觉感受器，人的嗅觉灵敏度用嗅觉阈表示，即能引起嗅觉的气体物质的最小浓度。 尽管人们的嗅觉是很灵的，但往往有很高的错误警报率，一般都是把没有气味误认为有气味了。嗅觉的用途并不是很广。原因之一就是信息的来源不是很可靠，因为人们对不同气味的敏感程度差异很大；不新鲜的空气可能降低敏感度；人们对气味适应的很快，片刻之后对这种气味的感觉就会麻木；气味的传播很难控制。但还是有一些用途。比如，煤气公司在天然气中加入一种气体，当天然气泄漏时就会闻到特别的味道。,34,第一节 神经系统与感觉系统,（六）肤觉 皮肤感觉系统的外周感受器存在于皮肤表层。这些感受器受刺激时引起的神经冲动，产生各种肤觉，如触、压、振、温和痛等感觉。,35,第一节 神经系统与感觉系统,（六）肤觉 触觉：由于适当的机械刺激引起皮下组织位移而产生的感觉。最敏感的部位是鼻、嘴唇、舌尖和指尖。如果皮肤表面相临两点同时接受到刺激，能够被感知到是两个刺激点的最小距离称为两点阈限，这是对触觉敏感度的测度。随着皮肤温度的降低这种敏感度会降低。因此，在低温环境中触觉要谨慎使用。 触觉主要用在替代听觉的地方，如作为耳聋的人的辅助工具，还可以替代视觉用作盲人的辅助工具。,36,第一节 神经系统与感觉系统,（六）肤觉 温度觉：分为冷觉和热觉。皮肤温度低于30度冷感受器发生作用，高于30度热感受器发生作用。人体的冷觉比热觉更敏感。并且在冷或热刺激不断作用下，会产生适应。 痛觉：剧烈刺激所引起，每平方厘米皮肤中就有100个痛点。 振动觉：引起振动感觉的频率为151000Hz，200Hz最为敏感。,37,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,一、肌肉组织及其工作特征 1、肌肉类型横纹肌、平滑肌、心肌 骨骼肌（横纹肌）与骨相连，使我们能够随意运动； 平滑肌形成器官内部的肌肉层； 强壮的心肌仅位于心脏中心，后两者的活动是不受意识支配的。,38,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,2、肌肉的活动特性 （1）收缩性 肌肉的收缩是由于神经刺激造成的，表现为肌纤维长度缩短和张力的变化 。 （2）伸展性 伸展性是指骨骼肌在受外力作用时还可被拉长。 当肌肉处于静止状态时并不意味着肌肉处于完全放松状态，总有少数肌肉保持轻微收缩以保持人体某种姿势。在静止并有负荷的情况下张力的增加表现得非常明显。,39,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,（3）弹性 当外力解除后，被拉长的肌肉纤维又可复原。肌肉有受压变形，外力解除即可复原的特性即弹性。 （4）粘滞性 肌纤维的粘滞性表现在肌肉收缩时会产生阻力，为此需要消耗一些能量。当气候寒冷时粘滞性会增加，阻碍了动作的灵活性，这就是为什么人在冬天会感觉运动笨拙一点，需要一定的热身运动以避免肌肉拉伤。所以作业环境需要考虑适合人的环境温度。,40,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,3、肌肉的施力类型 （1）静态施力静力性收缩 当需要较长时间维持身体的某种姿势，肌肉需要相应地作较长时间的收缩，这种状态下，持续收缩的肌肉会压迫血管，阻止了血液进入肌肉，肌肉处于缺氧则会引起肌肉疲劳，造成酸痛。因此静态作业时间不能太长。 静力性收缩：又称等长收缩，是指肌肉收缩产生张力，但长度保持不变时的收缩形式。,41,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,（2）动态施力动力性收缩 对物体交替施力和放松时，肌肉有节奏的收缩与舒张，血液输送量提高几倍，肌肉不易疲劳。因此合理的作业节奏可以延缓疲劳的出现。,向心收缩：肌肉收缩产生的张力大于外界阻力,离心收缩：肌肉收缩产生的张力小于于外界阻力,动力性收缩,42,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,由于静态施力需要更大能耗，心率也加快，血压升高，需要更长时间恢复。我们需要协调好静态与动态施力，避免如下不良作业姿势和体位： 长时间或反复弯腰、身体扭曲、半坐位； 长时间抬手作业或上臂举着作业； 避免负荷不均衡，单侧肢体承重或单手操作； 避免头部和眼睛的不自然姿态； 避免长时间手前伸； 避免静止不动。,43,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,二、人体活动能源 能量代谢 （一）人体活动的直接能源 ATP ATP+H2O ADP + Pi + 29.3kJ/mol 活动的能量来自ATP（三磷酸腺苷），肌肉活动时，ATP+H2O生成ADP+磷酸根+29.3KJ的能量，但是，ATP在人体中的储藏是有限的，补充的途径三种。,ATP酶,44,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,(二)人体活动的供能系统 1、磷酸原系统： 2、乳酸能系统： 3、有氧氧化系统：,139,13,11,45,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,46,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,（三）能量消耗的测定 人体内能量的产生、转移和消耗，称为“能量代谢”，能量的产生和消耗可以从人体消耗的氧量上反映出来。 1、直接法 根据绝热室周围水温的变化，直接测算人体散发的热量。由于操作复杂，而且需要大型热量计，实际测量中不便应用。,47,第二节 肌肉、骨骼和供能系统,2、间接法 通过测定人体耗氧量（L/min），再乘以氧热价（KJ/L）来计算能量消耗的方法。贮气袋（道格拉斯袋）须背在人的身上，作业时很不方便，且工作量很大。 3、相关估算法 在准确性要求不是很严格的场合，可用某些容易测定的生理指数来估计人体的能耗。例如，心率就是一个较常用的估算指标。,48,第三节 呼吸、循环和消化系统,一、呼吸系统 呼吸系统是从鼻经气管到肺部器官的总称。 1、功能吸入氧，呼出二氧化碳 2、重要器官肺（通气、换气） 肺通气量的影响因素：活动负荷、吸氧量/耗氧量、年龄,49,第三节 呼吸、循环和消化系统,二、消化系统 1、器官 消化器官：口腔、胃、十二指肠、小肠、大肠 分泌酶的器官：唾液腺、肝脏 、胰腺 2、消化食物方式：消化道肌肉的收缩；消化酶的分解 3、功能：从食物中摄取养分，并输送给血管作为能量；供给水分,50,第三节 呼吸、循环和消化系统,三、循环系统 1、组成 心脏 血管 2、运行 小循环：肺循环 由心脏向肺输送低氧血液，再从肺部吸收高氧血液的系统。 大循环：体循环 将高氧血液带到全身，再将低氧血液收集到肺部的系统。,51,第五节 人的心理因素,认识过程：如感知觉、记忆、注意、 思维、想象,情感过程：如情绪与情感,意志过程：如意志,个性心理特征： 如需要、动机、兴趣、能力、气质、 性格、世界观,心理过程特性,心理特性,52,第五节 人的心理因素,1 性格 性格是指一个人在生活过程中所形成的对现实比较稳定的态度和与之相适应的习惯行为方式。它是一个人个性中最重要、最显著的心理特征。它是一个人区别于他人的主要差异标志。 对现实的态度 活动方式及行动的自我调节意志特征 意志是人自觉地确定目的，并支配和调节行为，克服困难以实现目的的心理过程。也可以说是一种规范自己的行为，抵制外部影响，战胜身体失调和精神紊乱的抵抗能力。,53,第五节 人的心理因素,对社会、工作、其他人、自己的态度，如正直、诚实、积极、勤劳、谦虚，与其相反的表现为圆滑、虚伪、消极、懒惰、骄傲等。,独立性、自制性、坚持性、果断性，与其相反的是易受暗示性、冲动性、动摇性、优柔寡断等。,人的性格特征,对现实的态度特征,意志特征,54,第五节 人的心理因素,性格具有鲜明的社会性，是人们在长期的社会生活实践过程中逐渐形成的。 已形成的性格通常是比较稳固的，贯穿于并指导着人们的一切行为举止。因此，性格突出地反映了一个人的独特的精神风貌，是个性中最具有核心意义的心理特征。 先天性格和后天性格是否可变？,55,第五节 人的心理因素,2 能力 能力是指那些直接影响活动效率，使活动顺利完成的个性心理特征。 分类 一般能力、特殊能力 模仿能力、创造能力 认知能力、操作能力、社交能力,56,第五节 人的心理因素,如何提高能力？ 能力的影响因素 素质 知识：陈述性知识、程序性知识 教育 环境：自然环境、社会环境 实践 主观努力程度,57