运动生物力学

运动生物力学课件第一页，共二十四页，2022年，8月28日

运动生物力学－总序2

教材情况说明：1.教材内容量大，标准教学时数144学时，我们只有48学时，要精简2.教材内容重复十分严重，删复不可避免。因此学习主线以课堂教学为主体，教材作为第1参考书。课程考核方法与《体育科研方法》课程相同。第二页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－1

教学目的：

本章通过对学科概念、学科任务、内容、学习指导思想和学科发展史的介绍，让大家从整体的角度对本学科有一个初步的了解，以帮助我们建立一个正确的学习思路。教学重点：学科概念、学科任务和学习指导思想；学时安排：

5学时。第三页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－2第1节.运动生物力学概述——1.学科概念1.1.自然界构成物－双性质：A.物质性－质量：正物质，反物质；B.运动性－广义的绝对运动；－狭义的相对运动：微观高速运动－满足量子力学规律；宏观低速运动－满足牛顿力学规律。体育运动属于宏观低速运动，或称为“人体机械运动”。机械运动的定义：物体空间的位移运动，即s-t运动。第四页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－31.2关于生物力学：在物理学、生物学、高等数学等学科交叉渗透的作用之下，产生了一个新的学科－生物力学，其学科定义是：*生物力学是研究生物体物理运动规律的科学。生物力学经过自身长期的发展分化－形成一个学科群，主要学科有5个：《普通生物力学》：进行动、植物的基础研究，仿生研究…《医用生物力学》：医用物理学、血液流体力学…《康复生物力学》：器官移植、康复运动理论与方法…《人体工程生物力学》：信息、遗传工程、克隆…《运动生物力学》～～我们的科学。第五页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－41.3.关于运动生物力学：学科定义：大概念（泛化概念）：运动生物力学是研究人体运动力学规律的科学。小概念（专化概念）：运动生物力学是研究在体育运动中人体和器械机械运动规律的科学。运动生物力学是新兴的、边缘性的、综合应用型学科。它的名称由联合国科教文组织确定。第六页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－52.物质的运动形式（常用的有四个分类标准）：2.1.以运动的学科归属分类：可分为物理运动、化学运动、生物运动…2.2.以质量级＋速度级进行分类：可分为宏观低速运动、微观高速运动…2.3.以运动组合的特点分类：简单运动、复合运动、复杂运动…2.4.以运动的层次分类：低级运动（物体的运动、生物的简单运动）、高级运动（生物复合运动、新陈代谢、思维活动），高级运动影响和制约低级运动。运动生物力学的主要研究对象是人体的简单运动和复合运动，同时也关注运动目的对运动行为的影响。第七页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－63.人体运动的复杂性：3.1.人体结构的系统性特征：人体各运动环节、各部分互为关联、互为影响、互为制约，构成一个生物活体大系统。3.2.人体运动是一个大系统的运动：在一个运动过程中、身体各环节、各部分的运动表现、运动效应都是不相同的，所谓人体运动的结果是一个系统运动的综合效应。3.3.人体运动的行为方式受人体机能水平等能力因素的影响和制约，如少儿运动、青年运动、中老年运动的区别；又如跳远的物理最佳起跳角为42度左右，而人体最佳起跳角为21～24度，且男、女又略有不同。3.4.运动员的运动目的、心理状态、运动经验等内在因素时刻在控制和影响着运动的进程。综上所述可知，人体运动和物体的运动有着根本的区别，人体运动比物体运动复杂的多，研究的难度也大的多。第八页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－74.人体机械运动的特点：4.1.人体运动的目的性与物体运动的非目的性；4.2.人体运动的主动性（神经控制、内力主导）与物体运动的被动性4.3.人体运动技术结构可以后天构建～优化～强化～自动化，即人体运动的学习与变异特性；而物体运动具有本性特征，惯性～作用～变异，没有内控制、内启动特性；4.4.人体运动的疲劳在一定程度内可以恢复，而物体运动的疲劳具有不可恢复性，但是人体生物元件的疲劳若超过极限同样表现出不可恢复性。第九页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－8第2节.运动生物力学的任务和内容：1.学科任务：学科任务是该学科所承担的主要工作，也是学科发展研究的重大课题。本学科的任务主要有六个方面：1.1.研究人体结构和运动功能之间的相互关系。

通过对人体的结构研究＋功能研究＋协调关系研究～开发性研究～运动能力开发＋运动技术开发。例：对赵宏博等花样滑冰选手“4周抛”动作系统的实践研究。第十页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－9第2节.运动生物力学的任务和内容－1.学科任务：1.2.研究人体运动技术动作的规律：运动技术可分为三个层级：共性化技术：普通技术、基础技术，对师范生要求能进行标准化的示范和运用教学语言讲解；个性化技术：中、高级运动员所具有的个人技术内涵与技术特点；高级化技术：国家级、国际级、运动健将级运动员所具有的特异化、精确化运动技术成分。高级化技术个性化技术共性化技术第十一页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－10第2节.运动生物力学的任务和内容－1.学科任务：1.3.研究运动技术的最佳化：这是运动生物力学的核心任务。运动技术的最佳化具有两条含义：一是既有针对普通技术的优化，更有针对运动员个性化技术的优化；二是运动技术最佳化只具有相对意义，而不具有绝对意义。举例：跳远助跑距离的最优化选择。运动技术最佳化的一般方法：～对运动员进行技术诊断、技术测量和技术实验研究；～获得资料和参数；～进行综合研究（理论层面研究和技术层面研究）；～构建运动技术的优化方案；～进行实践检验和修正；～确立针对运动员个体的最佳化运动技术；～运用到竞技运动实践中，实现提高运动成绩或运动效果的研究目的。第十二页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－11第2节.运动生物力学的任务和内容－1.学科任务：1.3.研究运动技术的最佳化：举例一：单杠运动技术的优化演变过程：单杠运动技术发展历程：悬垂摆浪～双臂回环～单臂大回环～发展研究～回环、腾越、飞行等多样化、高难度、多链接技术动作串。圆周运动过程中杠体拉力的变化：上止点：重力与拉力同向，拉力小小，重力充当向心力；水平点：重力与回转半径垂直，拉力中中，且拉力充当向心力；下止点：拉力反抗重力且充当大向心力（速度大），拉力大大。圆周运动过程中速度变化分析～上止点前后90度区间受力分析～腾越飞行运动的可能性～推论～推动技术的飞跃发展。第十三页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－12第2节.运动生物力学的任务和内容－1.学科任务：1.3.研究运动技术的最佳化：举例二：美国威尔金斯和奥尔布里顿个人技术的诊断、优化过程：～距奥运会3个月～威、奥与奥运记录的差距分别为3米、1.8米～请艾里尔指导～高速摄影、图片自动解析～动力学测试～技术诊断～～结论：在最后用力的关键时刻，膝关节弹动（软动作），支撑力传导在关键时刻被缓冲，影响了器械速度和成绩的提升～～治疗：设计膝关节校型器～适应性训练2个月～恢复性训练1个月～结果：在奥运会比赛中，威成绩提高近6米，获奥运冠军、创奥运记录；奥成绩提高1米，如愿获得奥运冠军。第十四页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－13第2节.运动生物力学的任务和内容－1.学科任务：1.3.研究运动技术的最佳化：举例三：对朱建华跳高技术诊断分析：～艾里尔中国讲学课堂交流～朱的助理教练提问:朱的主要技术缺陷是什么？

～艾里尔回答：仅对朱进行三次高速摄影，做了一点运动学分析，其结果说明：朱的运动技术是不稳定的，起跳点的横向位置变异间距达20cm以上，而世界最优秀运动员的变异间距能控制在5cm以内。起跳点位置与过杆成功率的关系分析：中点：飞行轨迹的最高点刚好位于横杆上方，顺利过杆；近点：横杆位于轨迹的升弧段，肩背部易碰掉横杆；远点：横杆位于轨迹的降弧段，背臀部易碰掉横杆。第十五页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－14第2节.运动生物力学的任务和内容－1.学科任务1.4.改进和设计运动器械：运动能力、运动技术、运动器械是决定运动成绩的三大基本要素，运动器械的更新设计、改进完善，使之更加符合人体运动力学原理和进一步提高运动成绩的需要，这是本学科、也是体育科学需要重点突破的任务之一。例一：88年汉城奥运会澳大利亚队游泳衣事件；例二：美籍华人宋载镇关于标枪枪体的研究。第十六页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－15第2节.运动生物力学的任务和内容－1.学科任务：1.5.研究运动损伤的原因及其预防：通过对动作结构和关键动作的受力特点进行详细的分析研究，可以清楚的判定那些动作方式可能会导致运动损伤的发生，各种损伤产生的原因与致伤机理，从而提出预防及治疗运动损伤的实施方案。举例一：童非、李宁等体操运动员在单杠回环运动中中指掌指关节胼胝撕裂及诊断治疗过程。举例二：因心理扰动导致的运动损伤无法用生物力学方法预防。第十七页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－16第2节.运动生物力学的任务和内容－1.学科任务：1.6.为运动选材提供相关参数：

通过对运动项目的专门深入的分析研究～可以总结出适宜从事该项目运动的运动员的身体环节参数与结构特征～从而为运动选材提供有价值的参数。举例：跳高运动员选材：弹跳力＋身体重心高度（身高、体形）＋身体柔韧性＋良好的心理自控能力是跳高运动员应具备的四大基本要素，运动选材也是围绕这四个方面展开。环节结构与弹跳力关系之一：脚弓结构（弓长、弓高、胫骨在脚弓上中心着力点的位置）与身高配比影响和决定弹跳力的水平层次和发展潜力，因此，脚弓结构参数可以作为跳高选材的考察要点之一。第十八页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－17第2节.运动生物力学的任务和内容：2.运动生物力学课程内容：

这一部分属于各章内容简介，大家自己看书了解。3.学习运动生物力学的指导思想：

总的指导思想：与各自然学科一样，是辩证唯物主义的思想。结合本学科的情况，需要突出强调三个观点：3.1.系统分析的观点：人体的运动是系统的运动，影响和制约人体运动的变量很多（组成变量群）～因此，研究人体运动必须要有系统的观念～任何单体的、单向的分析都有可能导致错误的结论。举例：所谓“人体运动不服从牛顿力学规律”的案例之一：支撑力与身体重心运动加速度之间的关系辨析。第十九页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－18第2节.运动生物力学的任务和内容－3.学习指导思想：3.2.发展变化和对立统一的观点：体育运动（运动理论、运动方式、运动技术、训练方法…）的发展演化是必然的，任何僵化的思维都是行不通的。3.3.内、外力并存，人体内力发挥主导作用的观点：A.由牛顿第2定律已知：外力是物体运动的动力，而内力不是；B.若对人体整体运动来说，肌力是内力，对人体运动不发挥作用？C.否定思维举例1、2；D.作图分析举例：原地纵跳起跳过程；E.结论：对人体运动来说，内、外力并存于运动系统之中，内力是人体运动的主导，外力是人体运动的条件，内力通过外力而发挥作用。第二十页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－19第3节.运动生物力学与相关学科的关系：

运动生物力学与高等数学、人体解剖学、人体生理学、力学、运动技术、运动训练…很多学科都存在相关关系；它们之间是交叉、渗透、整合、创新、发展等互相促进、互为依存的现代科学发展关系；运动生物力学与相关学科的相关性程度是不同的，甚至在不同的问题上所涉及知识的程度也是不相同的。课本内容自己阅读了解。第二十一页，共二十四页，2022年，8月28日

第1章.绪论－20第4节.运动生物力学的发展简史：作为阅读材料，在此只作简介性说明。1.三个发展历史阶段：早期：和自然科学一起萌芽，对相关专题兴趣很高，关注力很强；中期：15～19世纪，和生物学、医学融合发展，开始解决简单课题；近期：生物力学诞生并快速发展，分支学科不断分化；奥林匹克运动的兴起与蓬勃发展，科学研究方法、研究手段的进步，高速摄影、图片自动解析的引入；人类现代运动方式、健康生活理念的确立，极大的促进了运动生物力学的孕育和发展。1982年，