生物力考试参考答案.doc

1、 举例说明牛顿第一运动定律在体育中的应用概念：任何物体，在不受外力作用或者合外力为0时，都保持静止状态或匀速直线运动状态。即物体具有保持它原有运动状态不变的性质，这种性质称为惯性。在体育运动中，例如，在短跑起跑后人体跑速不能立即达到最大跑速，而在冲刺之后，人体也不能立即停下来。这都是惯性的缘故。如保持一定的速度比改变速度容易、省力的多，因此在长距离游泳、赛跑中，提倡适宜的较稳定的速度游、跑。在体操中，特别注意动作的连贯性，尽可能避免频繁地改变运动速度，以减少不必要的负荷。2.举例说明牛顿第三运动定律在体育中的应用牛顿第三定律：若物体A对物体B作用一力FAB，则物体B同时以力FBA反作用物体A，两个力的大小相等，方向相反，并在同一直线上。即FAB=-FBA，牛顿第三定律讲述了作用力与放作用力的关系。例如，在走、跑、跳等动作中，人体所获得的动力是人蹬地过程中，地面给人体的反作用力。为了提高人体的运动效果，最重要的是提高肌肉收缩速度和力量，以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力，使人的运动状态发生变化。为了寻求更大的对人体作用的地面反作用力，实践中采用一些措施，创造某种良好的条件。例如选择在坚硬场地，在跑鞋上安钉子3、举例说明体育运动中出现的失重和超重现象例如：原地纵跳运动过程(1)失重现象：支撑反作用力小于体重。 下蹲阶段。此时，人体受到重力和地面的支撑力，由于人体运动是向下加速的过程，根据牛顿第二定律：向下的力（重力）必大于人体受到地面的支撑力，即地面的支撑反作用力小于重力。(2)超重现象：支撑反作用力大于体重。蹬地阶段。此时，人体同时受到重力和地面的支撑力，由于人体运动是向上加速的过程，根据牛顿第二定律：向下的力（重力）必小于人体受到地面的支撑力，即地面的支撑反作用大于重力。4.分析说明摆臂在跳跃动作中的作用（1）提高重心相对高度。（2）增加起跳力。根据f*t=m*v，手臂的质量一定，在跳跃前手臂快速在极短的时间内停止摆动，获得了身体给予的力F，而F作用于地面获得地面的作用力F，向上加速摆臂可以增加起跳力。美国学者的研究表明:在背越式跳高中,人体对地面的作用力,摆腿占20%,摆臂占60%,起跳腿只占20%。5.举例说明动量定理在体育中的应用（P71）动量定理亦称动量原理，是描述物体机械运动状态变化规律的基本定理之一。力时间变化质量速度变化。即F*T=M*V。（1）动量变化一定时，增加力作用时间，减少冲力。例如在落地时候，一般要求前脚掌着地，迅速过度道全脚掌，目的就是延长和地面的作用时间，较少冲击力。有如接球时，当手接球时屈肘回收，可延长与球的作用时间，减少对手的冲击力。（2）力一定时，增加作用时间，增加速度变化。例如在投掷项目中，为了增加出手的速度，就应该增加在最后阶段对器械的冲量。这就要求在发挥最大力量的同时，延长力的作用时间。6.举例说明增加肢体转动效果的方法 I=MR2（1）增加肌肉对骨杠杆的拉力矩。肢体转动惯量不变时，增加肌力矩，可加大肢体的转动角速度。肌力矩等于肌力与肌力臂的乘积。欲增大肌力矩，一方面是增加肌力的大小；另一方面是增大肌力臂。在肢体的运动过程中，由于肌肉拉力角的变化，会引起肌力臂的变化。例如增强相应集群的爆发力和快速力量。（2）减小肢体的转动惯量。当肌力矩一定时，减小肢体的转动惯量，可增大转动角加速度，最终可以增加转动的角速度。例如，短跑运动员在摆腿时，通常需折叠大、小腿，以减小下肢对髋轴的转动惯量，从提高摆动的角速度。还有太水运动员抱膝，以减小r，增大转动效果。7、举例说明动量矩守恒定律在体育中的应用。I出w出=i末w末当和外力矩为0时候，I出w出=i末w末即使动量矩守恒定律，有以下几个应用：（1）肢体的相向运动。例如在跑步中，肩轴同髋轴的相向转动，使肩轴的动量矩与髋轴的动量矩维持量值相等、方向相反。在短跑中，肩轴同髋轴扭转不大，主要是肩同腿的相向运动。（2）空中角速度的改变。动量矩守恒是指转动惯量和角速度的乘积守恒。转动惯量和角速度成反比关系变化。例如体操运动员后空翻两周下动作，是通过肌肉力量使身体的某些部分靠近转轴或远离转轴，即改变转动半径，从而使身体的转动惯量减小或增大。8、 说明人体腾空状态下为什么会产生身体相向运动，试举两例说明在哪些项目中运动员表现出身体的相向运动。 例如在伸展式跳远中的展体过程中，排球扣球的瞬间，都表现出上下肢的相向运动。 原因 当合外力矩为零，且初始动量矩为零时有： 0转动惯量角速度转动惯量角速度，0=I上上+I下下当以上肢的运动角速度方向为正方向时，下肢运动角速度方向则为负方向，为维持动量矩守恒定律，则在矢状面，冠状面或者垂直面中会有一个面中就会出现上下肢的相向的运动。9画图说明香蕉球产生原理在球体上方的环流和片流具有相同的方向，因而流体的速度合成较大，在球体下方由于环流和片流方向相反，所以流体合成速度较小。根据伯努利定律流速大处压强小，流速小处压强大。因此球体受到一个向上的力，这种现象就叫做马格努斯效应。10、分析说明高尔夫球的“凹坑”的作用。高速飞行的高尔夫球，其前方会有一高压区。空气流经球的前缘再流到后方时会与球体分离。同时，球的后方会有一个紊流尾流区，在此区域气流起伏扰动，导致后方的压力较低。尾流的范围会影响阻力的大小。通常说来，尾流范围越小，球体后方的压力就越大，空气对球的阻力就越小。小凹坑可使空气形成一层紧贴球表面的薄薄的紊流边界层，使得平滑的气流顺着球形多往后走一些，从而减小尾流的范围。因此，有凹坑的球所受的阻力大约只有平滑圆球的一半。 小凹坑也会影响高尔夫球的升力。一个表面不平滑的回旋球，会像飞机机翼般偏折气流以产生升力。球的自旋可使球下方的气压比上方高，这种不平衡可以产生往上的推力。高尔夫球的自旋大约提供了一半的升力。另外一半则是来自小凹坑，它可以提供最佳的升力。11游泳运动员在游进过程中受到的阻力都有哪些？试说明高科技泳装是如何减小游进阻力的？摩擦阻力不超过总阻力的15形状阻力（压差阻力）占总阻力的5080兴波阻力和碎波阻力占总阻力的2030高科技泳衣在胸部、臀部等人体阻力最大的部位，采用特殊材料对肌肉进行压缩，以便把运动员的身体尽可能“塑造”成流线型，减少形状阻力。同时束紧肌肉，减少肌肉在运动中的颤动，降低兴波阻力和碎波阻力。鲨鱼皮泳装，减小水的荡漾而产生的兴波阻力；脊状突起减小形状阻力；纤维炸弹减小肌肉颤动12人体骨骼的力学特点有哪些？1骨骼是各向异性材料，载荷方向不同其力学性质也不同。局部解剖位置不同其力学性质也存在差异。2成熟密质骨压缩强度最高，拉伸强度次之，剪切强度最差。顺着纤维方向的剪切强度低于横着纤维方向的剪切强度。松质骨的强度远远低于密质骨的强度，图中阴影部分。3.应力集中会使骨骼的强度降低4.加载速度增加，骨的强度和刚度增加，吸收能量的能力增加。13人体骨骼可能受到的力学载荷有哪些？人体骨骼最能抵抗和最难抵抗的载荷形式分别是什么？拉伸：拉伸裁荷是自骨的表面向外施加相等而相反的载荷，在骨内部产生拉应力和应变。压缩：压缩裁荷为加于骨表面的相等而方向相反的作用载荷。弯曲：使骨沿其轴线发生弯曲的载荷。扭转：载荷加于骨上使其沿轴线产生扭转时，即形成扭转。剪切：载荷施加方向与骨表面平行，在骨内部产生剪切应力和应变。复合载荷：在体骨的载荷是复杂的，主要原因是二：骨骼的几何结构不规则，且始终受到多种不定载荷。人体骨骼最能抵抗的载荷形式是压缩；人体骨骼最难抵抗的载荷形式是剪切。特别是顺剪。14什么是疲劳性（应力性）骨折？影响疲劳性骨折的因素有哪些？概念由于重复作用的较低负载引起的骨折，又叫新兵骨折、慢性骨折、骨老损等。影响应力性骨折的因素1、应力大小2、应力重复次数及负荷频率3、负荷形式4、骨的力学强度5、肌肉疲劳程度6、局部解剖结构7、营养8、激素水平15、画图说明肌肉结构力学模型。并分析肌肉长度的增加与肌肉力和肌肉收缩速度改变之间的关系。收缩成分串联弹性成分并联弹性成分 整块肌肉是由许多模型混联在一起构成的。模型的串联构成肌肉的长度，模型的并联构成肌肉的厚度。因此可把肌肉看成由多个模型的串联与并联而成。多个模型串联而成的肌肉，当各个收缩元产生相同的收缩力时，每个模型受到的外力相等，也等于整块肌肉两端的外力。而肌肉伸长或缩短的总长度却等于各个模型缩短或伸长之和。所以，肌肉长度的增加，对其收缩速度有良好影响，但不影响收缩力。16什么叫做肌肉的被动张力，举例说明肌肉被动张力对动作质量的影响。并联弹性元：代表肌束膜及肌纤维膜等结缔组织。当被牵拉时产生弹力，称被动张力如肌肉的离心工作对提高运动员的运动成绩有着重要的作用。拉长的幅度越大肌肉的弹性势能对动作的作用功就越大，在肌肉机械作用的做功额外增加了做功。在动作肌肉的作用为对抗肌时，肌肉的被动张力起到了做负功的作用，因而降低了主动肌的作用效果，在平时训练时应注意提高其放松的能力以减少对动作的负功影响。17在同等激活条件下，影响某瞬间肌肉发力大小的因素都有哪些？请简单说明各因素是如何影响肌肉力的。在相等程度的激发下，肌肉张力的大小决定于三个因素：1.该瞬间肌肉的长度：因为肌力大小主要取决于参加收缩的横桥数目，在最适初长时参与的横桥数目越多过长或过短都非最佳2.长度变化的速度：依据希尔方程，肌肉收缩速度越快肌力越小3.距离开始激发时刻所经历的时间：被拉长的肌肉其肌肉的张力随时间的延长而下降。18试从生物力学角度说明专项力量训练的专门性原则1.动作的幅度与方向2运动的有效幅度及重点区3作用力（或肌力）的大小4最大作用力的发挥速率（或叫力的梯度）5肌肉工作形式19、试分析影响原地纵跳高度的生物力学因素1.原地纵跳的起跳动作，首先是由站立姿势向起跳相反方向下蹲，然后通过下肢各关节充分登伸和两臂同时向上振两个动作构成。充分利用起跳的下蹲动作，即通过反向的的预备动作，适当拉长肌肉和增加用力距离，可以跳得更高。2.起跳中两臂的质量较轻，因而对其提高起跳高度的效果并不显著。3.原地纵跳时，加速下肢各关节登伸的关键在于下蹲动作的幅度和伸展的角度。实验结果表明，膝关节屈曲90度左右，下肢各关节的伸展功率最大，因此原地纵跳预备反向动作的最大屈曲角度也约90度左右。20、影响跑动速度的生物力学因素跑步的主要目的是使人体快速位移，那么跑步速度就成为讨论问题的核心。下图可以了解到构成跑速的要素及