2025年大学《智能体育工程》专业题库- 体育运动中的运动生物力学研究

2025年大学《智能体育工程》专业题库——体育运动中的运动生物力学研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.在运动生物力学中，描述人体环节位置变化的参数是（）。A.速度B.加速度C.位移D.力矩2.以下哪项不是测量关节活动度（ROM）的常用方法？（）A.运动捕捉系统B.视觉测量C.关节角度测量仪D.肌电信号（EMG）3.牛顿第二定律在运动生物力学中通常表示为F=ma，其中a代表（）。A.位移B.速度C.加速度D.角速度4.地面反作用力（GRF）是指（）。A.运动员施加在地面上的力B.地面施加在运动员身上的力C.运动员肌肉产生的力D.重力5.肌肉收缩时，肌纤维缩短并产生张力，这种工作模式称为（）。A.等长收缩B.向心收缩C.离心收缩D.静态收缩6.功率是指（）。A.力乘以位移B.力除以位移C.功除以时间D.力乘以时间7.运动生物力学研究中，使用力台主要目的是测量（）。A.关节角度B.人体尺寸C.地面反作用力D.人体质量8.常用的三维运动捕捉系统通常使用（）来标定标记点的空间位置。A.光学三角测量原理B.电磁感应原理C.超声波测距原理D.激光雷达原理9.在智能运动装备设计中，运动生物力学知识主要用于（）。A.确定装备的营销策略B.设计装备的外观和颜色C.优化装备的结构以提升运动表现或舒适度D.制定装备的生产工艺10.下列哪项技术不属于运动生物力学分析中常用的传感器技术？（）A.压力传感器B.加速度传感器C.肌电传感器D.颜色传感器二、填空题（每空1分，共15分）1.运动生物力学是研究______的学科，它涉及力学原理在______中的应用。2.关节的角度变化范围被称为______。3.描述物体运动快慢和方向的物理量是______。4.力矩是力使物体绕______转动的效应。5.肌肉做功的过程伴随着能量的______和转换。6.生物能量学是研究人体运动时______的学科。7.力台能够测量作用在其台面上的______和______。8.运动捕捉系统通过追踪标记点的______来确定其空间位置。9.在分析跑步动作时，步频和步长是两个重要的______参数。10.虚拟现实（VR）技术可以用于创建______的运动训练环境。三、名词解释（每题3分，共15分）1.运动学2.动力学3.肌肉效率4.人体测量学5.运动生物力学模型四、简答题（每题5分，共20分）1.简述位移、速度和加速度之间的关系。2.简述向心收缩和离心收缩的区别。3.简述地面反作用力（GRF）在跑步运动中的主要作用。4.简述运动生物力学研究中，使用传感器技术的优势。五、计算题（每题6分，共12分）1.某运动员在跑步过程中，膝关节的最大屈角为160度，最小屈角为20度。请计算该运动员膝关节的活动度（ROM）。2.假设一个运动员在水平方向上以5m/s的速度匀速直线运动，受到的阻力为50N。请计算该运动员克服阻力所做的功率（假设运动方向与阻力方向相反）。六、论述题（10分）结合智能体育工程的背景，论述运动生物力学分析技术在提升运动员表现和预防运动损伤方面的作用，并举例说明。试卷答案一、选择题1.C2.D3.C4.B5.B6.C7.C8.A9.C10.D二、填空题1.人体运动2.关节活动度(ROM)3.速度4.转轴(或旋转中心)5.消耗(或消耗与转换)6.能量代谢(或能量消耗与利用)7.大小(或力),方向(或方向)8.三维位置(或位置)9.运动学10.沉浸式(或虚拟)三、名词解释1.运动学：研究物体（或人体环节）位置、速度和加速度等运动学参数，而不考虑引起运动的力或质量。2.动力学：研究物体（或人体环节）运动状态改变的原因，主要关注力与运动之间的关系。3.肌肉效率：指肌肉做功时，输出功与输入功（或代谢消耗能量）的比率，反映能量转换的效率。4.人体测量学：测量和记录人体各部分尺寸、形态和比例的学科，为运动生物力学研究提供人体模型参数。5.运动生物力学模型：使用数学方法（如刚体模型、多刚体模型）来模拟和描述人体运动，以便分析运动学、动力学参数。四、简答题1.解析思路：位移是位置的变化量；速度是位移对时间的变化率；加速度是速度对时间的变化率。因此，速度描述了位移变化的快慢，加速度描述了速度变化的快慢。它们之间存在微分关系：v=ds/dt,a=dv/dt=d²s/dt²。2.解析思路：向心收缩是指肌肉收缩时长度缩短，产生使环节朝向运动中心运动的力；离心收缩是指肌肉收缩时长度伸长，产生使环节远离运动中心运动的力。两者都是肌肉收缩产生张力，但运动方向相反。3.解析思路：GRF是地面给予运动员的支持力，其垂直分量支持体重，水平分量推动运动员前进。在跑步中，GRF的最大垂直分量出现在脚跟着地瞬间，帮助缓冲；水平分量推动身体向前，是产生加速度的主要动力来源。4.解析思路：传感器技术可以直接、客观、非侵入地测量生理参数（如肌电、心电）或力学参数（如力、压力、加速度），数据精度高、实时性好。结合数据处理技术，可实现运动过程的自动化、智能化分析，为运动训练和康复提供科学依据。五、计算题1.解析思路：ROM=最大角度-最小角度=160度-20度=140度。2.解析思路：功率(P)=力(F)×速度(v)。注意速度方向与阻力方向相反，意味着力做正功。P=50N×5m/s=250W。六、论述题解析思路：运动生物力学分析技术通过测量和分析运动员运动时的生物力学参数（如关节角度、速度、加速度、力），可以帮助教练和运动员了解技术动作的特征和优劣。例如，通过分析跑步姿态的生物力学参数，可以优化步态，减少能量消耗，提高跑步效率；通过分析跳跃动作的力与运动学参数，可以提升跳