第一章第三節(jié)人體運動的動力學(xué)ppt課件

1、第三節(jié)第三節(jié) 人體運動的動力學(xué)人體運動的動力學(xué)1.掌握動力學(xué)根本概念，如力、應(yīng)力和應(yīng)變、掌握動力學(xué)根本概念，如力、應(yīng)力和應(yīng)變、強度和剛度、彈性和塑性、蠕變、應(yīng)力松弛強度和剛度、彈性和塑性、蠕變、應(yīng)力松弛等。掌握梅脫、心臟的功能才干、運動才干等。掌握梅脫、心臟的功能才干、運動才干和靶心率的概念。和靶心率的概念。2.熟習(xí)牛頓的三個運動定律；熟習(xí)人體的功能熟習(xí)牛頓的三個運動定律；熟習(xí)人體的功能關(guān)系在制定運動處方中的重要作用。關(guān)系在制定運動處方中的重要作用。3.了解人體簡化后的主要運動方式，以及動量了解人體簡化后的主要運動方式，以及動量定理和動量守恒定律。定理和動量守恒定律。學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的 一、動力

2、學(xué)相關(guān)概念一、動力學(xué)相關(guān)概念1.動力學(xué)動力學(xué) 是研討人體運動與受力的關(guān)系的學(xué)科。是研討人體運動與受力的關(guān)系的學(xué)科。 人體受力可分為動力和制動力。人體受力可分為動力和制動力。 假設(shè)力的方向與人體運動速度方向一樣，假設(shè)力的方向與人體運動速度方向一樣，就稱此力為人體動力，反之那么稱為人體制就稱此力為人體動力，反之那么稱為人體制動力。動力。一、動力學(xué)相關(guān)概念一、動力學(xué)相關(guān)概念2.力力 假設(shè)把人體看作一個力學(xué)系統(tǒng)，那么人體受假設(shè)把人體看作一個力學(xué)系統(tǒng)，那么人體受力可分為內(nèi)力、外力。二者相互作用產(chǎn)生順力可分為內(nèi)力、外力。二者相互作用產(chǎn)生順應(yīng)、協(xié)調(diào)和平衡。應(yīng)、協(xié)調(diào)和平衡。只需外力才干引起人體的整體運動。只需

3、外力才干引起人體的整體運動。 1外力外力主要有：主要有：1人體重力人體重力2支撐反作用力支撐反作用力 3摩擦力摩擦力4慣性力慣性力 5流體阻力流體阻力1 1 重力重力 大小與方向：大小與方向： 方向：指向地球心。方向：指向地球心。 g=9.8m/s/sg=9.8m/s/s mgG 1外力外力 2 2支撐反作用力支撐反作用力 當人體對支撐點施加作用力時，支撐點對人體的反作用力當人體對支撐點施加作用力時，支撐點對人體的反作用力叫支撐反作用力。叫支撐反作用力。靜力支撐反作用力：其大小與人體體重一樣，方向相反。靜力支撐反作用力：其大小與人體體重一樣，方向相反。動力支撐反作用力：大于人體體重。例如加速起

4、蹲。動力支撐反作用力：大于人體體重。例如加速起蹲。1外力外力1外力外力3 3摩擦力摩擦力b1.b1.靜摩擦力靜摩擦力b2.b2.滑動摩擦力滑動摩擦力b3.b3.滾動摩擦力滾動摩擦力1外力外力4 4慣性力慣性力 指變速運動物體對施力物體的反作用力。指變速運動物體對施力物體的反作用力。 大?。捍笮。簃 ma a 方向：與加速度方向相反方向：與加速度方向相反 舉例：推鉛球時手對鉛球的推力使得鉛球產(chǎn)生了加速度，舉例：推鉛球時手對鉛球的推力使得鉛球產(chǎn)生了加速度，同時鉛球?qū)κ值姆醋饔昧κ瞧滟|(zhì)量對加速度的阻力，即慣同時鉛球?qū)κ值姆醋饔昧κ瞧滟|(zhì)量對加速度的阻力，即慣性力。性力。1外力外力5 5流體阻力流體阻力

5、 指人體在流體中運動時所接受的流指人體在流體中運動時所接受的流體阻力。體阻力。 大?。号c流體密度、運動速度和人體的正面面大?。号c流體密度、運動速度和人體的正面面積成正比。積成正比。1外力外力6 6器械的其他阻力器械的其他阻力 肢體推進運動器械進展訓(xùn)練肢體推進運動器械進展訓(xùn)練時，除要抑制器械重力外，還需求抑制器械的慣時，除要抑制器械重力外，還需求抑制器械的慣性力、摩擦力或彈力所產(chǎn)生的阻力，其大小與肢性力、摩擦力或彈力所產(chǎn)生的阻力，其大小與肢體的推力大小相等，方向相反。體的推力大小相等，方向相反。意義： 各種外力經(jīng)常被用來作為康復(fù)訓(xùn)練各種外力經(jīng)常被用來作為康復(fù)訓(xùn)練/ /治治療的負荷，選擇的負荷要求

6、與肢體運動的療的負荷，選擇的負荷要求與肢體運動的方向和力量相順應(yīng)，這是加強肌力訓(xùn)練的方向和力量相順應(yīng)，這是加強肌力訓(xùn)練的方法學(xué)根底。方法學(xué)根底。2內(nèi)力定義：定義： 是指人體內(nèi)部各組織器官間相互作用的力。是指人體內(nèi)部各組織器官間相互作用的力。各種內(nèi)力總要相互順應(yīng)，以維持最正確活動，各種內(nèi)力總要相互順應(yīng)，以維持最正確活動，同時也不斷和外力相抗衡以順應(yīng)人體生活的同時也不斷和外力相抗衡以順應(yīng)人體生活的需求。需求。1 1肌拉力肌拉力2 2各組織器官間的被動阻力各組織器官間的被動阻力3 3各內(nèi)臟器官的摩擦力各內(nèi)臟器官的摩擦力4 4內(nèi)臟器官和固定安裝間的阻力內(nèi)臟器官和固定安裝間的阻力5 5血液淋巴液在管道內(nèi)

7、流動時產(chǎn)生的流體阻血液淋巴液在管道內(nèi)流動時產(chǎn)生的流體阻力，在分流時產(chǎn)生的湍流等。力，在分流時產(chǎn)生的湍流等。2 2內(nèi)力內(nèi)力 v1 1肌拉力肌拉力 這種力經(jīng)過其在骨骼上的附著點，這種力經(jīng)過其在骨骼上的附著點，可以維持人體姿態(tài)，引起人體內(nèi)部各部分、可以維持人體姿態(tài)，引起人體內(nèi)部各部分、各環(huán)節(jié)間的相對運動。是人體內(nèi)力中最重要各環(huán)節(jié)間的相對運動。是人體內(nèi)力中最重要的自動力。的自動力。2 2內(nèi)力內(nèi)力 2 2各組織器官間的被動阻力各組織器官間的被動阻力 當一肢體做當一肢體做屈曲或伸展運動時，其相反方向的組織遭到屈曲或伸展運動時，其相反方向的組織遭到牽拉，尤其是拮抗肌的張力，此時必需做相牽拉，尤其是拮抗肌的張

8、力，此時必需做相應(yīng)松弛，以保證運動的完成。應(yīng)松弛，以保證運動的完成。2 2內(nèi)力內(nèi)力 3各內(nèi)臟器官的摩擦力 例如胃腸蠕動時候腸袢間的摩擦力雖然很小，心臟搏動時與肺、縱隔和胸廓間的摩擦力等。4內(nèi)臟器官和固定安裝間的阻力 如胃腸蠕動與腹膜、腸系膜、大血管間的阻力，食管的蠕動與縱隔間的阻力等。5血液淋巴液在管道內(nèi)流動時產(chǎn)生的流體阻力，在分流時產(chǎn)生的湍流等。3.3.力的三要素力的三要素 v大小、方向和作用點。v力是一種矢量，力的相加、相減為矢量的合成和分解，遵照平行四邊形法那么。 4 4應(yīng)力應(yīng)力 指人體構(gòu)造內(nèi)某一平面對外部負荷的反響，用單指人體構(gòu)造內(nèi)某一平面對外部負荷的反響，用單位面積上的力表示位面積上

9、的力表示N/cm2N/cm2。5 5應(yīng)變：應(yīng)變： 指人體構(gòu)造內(nèi)某一點受載時所指人體構(gòu)造內(nèi)某一點受載時所發(fā)生的變形稱為應(yīng)變。發(fā)生的變形稱為應(yīng)變。 大?。鹤兓拈L度大?。鹤兓拈L度/ /原始長度原始長度* *100%100% 強度:是人體接受負荷時抵抗破壞的才干。用極限應(yīng)力表示。 強度是衡量資料本身承載才干即抵抗失效才干的重要目的。 剛度:是人體在受載時抵抗變形的才干。剛度的大小取決于資料的幾何外形和資料的種類 6 6強度和剛度強度和剛度 7 7彈性和彈性限制彈性和彈性限制 彈性：彈性： 物體受外力后發(fā)生變形，外力在一定限制內(nèi)一物體受外力后發(fā)生變形，外力在一定限制內(nèi)一旦撤去，物體能恢復(fù)原有的體積和

10、外形的性質(zhì)，叫彈性。旦撤去，物體能恢復(fù)原有的體積和外形的性質(zhì)，叫彈性。 彈性限制：亦稱彈性限制：亦稱“彈性極限。物體遭到外力作用，在內(nèi)彈性極限。物體遭到外力作用，在內(nèi)部所產(chǎn)生的抵抗外力的相互作用力不超越某一極限值時，假部所產(chǎn)生的抵抗外力的相互作用力不超越某一極限值時，假設(shè)外力作用停頓，其形變可全部消逝而恢復(fù)原狀，這個極限設(shè)外力作用停頓，其形變可全部消逝而恢復(fù)原狀，這個極限值稱為值稱為“彈性限制。彈性限制。 記錄插入資料記錄插入資料特點：應(yīng)力與應(yīng)變成正比，外力功轉(zhuǎn)變成彈性能。特點：應(yīng)力與應(yīng)變成正比，外力功轉(zhuǎn)變成彈性能。8 8塑性塑性 定義：物體受外力后發(fā)生變形，當外力超定義：物體受外力后發(fā)生變形

11、，當外力超越彈性限制時，即使撤去外力，也不能恢越彈性限制時，即使撤去外力，也不能恢復(fù)原狀而堅持變形的性質(zhì)，即發(fā)生了永久復(fù)原狀而堅持變形的性質(zhì)，即發(fā)生了永久變形，叫塑性。變形，叫塑性。 塑性資料變形不可恢復(fù)，特點是應(yīng)力塑性資料變形不可恢復(fù)，特點是應(yīng)力與應(yīng)變呈非線性關(guān)系，外力作用下外力功與應(yīng)變呈非線性關(guān)系，外力作用下外力功轉(zhuǎn)變成變形能。轉(zhuǎn)變成變形能。9 9粘彈性資料粘彈性資料 既具有彈性資料的力學(xué)性質(zhì)，又具既具有彈性資料的力學(xué)性質(zhì)，又具有粘性資料的力學(xué)性質(zhì)的資料，叫有粘性資料的力學(xué)性質(zhì)的資料，叫粘彈性資料。粘彈性資料。粘彈性是引起能量耗費的重要緣由。粘彈性是引起能量耗費的重要緣由。人體的骨、軟骨、

12、肌肉、血管壁、人體的骨、軟骨、肌肉、血管壁、皮膚都是粘彈性資料。皮膚都是粘彈性資料。v1010粘彈性資料的特點粘彈性資料的特點 v蠕變：假設(shè)令應(yīng)力堅持一定，物體蠕變：假設(shè)令應(yīng)力堅持一定，物體的應(yīng)變隨時間的添加而增大，這種的應(yīng)變隨時間的添加而增大，這種景象稱為蠕變。景象稱為蠕變。va.a.它與塑性變形不同，塑性變形通它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超越彈性極限之后才出現(xiàn)，常在應(yīng)力超越彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只需應(yīng)力的作用時間相當長，而蠕變只需應(yīng)力的作用時間相當長，它在應(yīng)力小于彈性極限時也能出現(xiàn)。它在應(yīng)力小于彈性極限時也能出現(xiàn)。 vb.b.應(yīng)力越大，蠕變的總時間越短；應(yīng)力越大，蠕變的總時間越

13、短；應(yīng)力越小，蠕變的總時間越長。應(yīng)力越小，蠕變的總時間越長。 20192019年，貝克漢姆跟腱斷裂，無緣世界杯，揮淚告別綠茵場年，貝克漢姆跟腱斷裂，無緣世界杯，揮淚告別綠茵場多次應(yīng)力性骨折，告別賽場多次應(yīng)力性骨折，告別賽場v1010粘彈性資料的特點粘彈性資料的特點 v蠕變：蠕變：v應(yīng)力松弛：當物體忽然發(fā)生應(yīng)變時，應(yīng)力松弛：當物體忽然發(fā)生應(yīng)變時，假設(shè)應(yīng)變堅持一定，那么相應(yīng)的應(yīng)假設(shè)應(yīng)變堅持一定，那么相應(yīng)的應(yīng)力將隨時間的添加而下降，這種景力將隨時間的添加而下降，這種景象稱為應(yīng)力松弛。象稱為應(yīng)力松弛。了解應(yīng)力松弛了解應(yīng)力松弛v將一根彈性繩繃緊，兩端固定將一根彈性繩繃緊，兩端固定 那么繩中具有一定的張力

14、，那么繩中具有一定的張力，假設(shè)這跟繩由于這個張力假設(shè)這跟繩由于這個張力 的作用變長了一點點，那么繩就的作用變長了一點點，那么繩就變松弛了，那么這個繩中的張力就減小了，這就是很好了解變松弛了，那么這個繩中的張力就減小了，這就是很好了解的應(yīng)力松弛。的應(yīng)力松弛。v 物理本質(zhì)是構(gòu)造在力的作用下發(fā)生塑性變形，這種變形導(dǎo)物理本質(zhì)是構(gòu)造在力的作用下發(fā)生塑性變形，這種變形導(dǎo)致構(gòu)造內(nèi)部應(yīng)力減小。就叫應(yīng)力松弛。致構(gòu)造內(nèi)部應(yīng)力減小。就叫應(yīng)力松弛。舉例：舉例：打包帶變松打包帶變松橡皮筋變松橡皮筋變松v10粘彈性資料的特點 v蠕變：v應(yīng)力松弛：v滯后：假設(shè)物體接受周期性的加載和卸載，那么加載時的應(yīng)力應(yīng)變曲線常與卸載時的

15、應(yīng)力應(yīng)變曲線不重合，這種景象稱為滯后。二、牛頓運動定律和動量定理、動量守恒定律二、牛頓運動定律和動量定理、動量守恒定律v牛頓第一定律：物體假設(shè)不遭到任何力或所牛頓第一定律：物體假設(shè)不遭到任何力或所受合外力為零，將堅持其靜止形狀或勻速直受合外力為零，將堅持其靜止形狀或勻速直線運動形狀。它描畫的是平動中人體和器械線運動形狀。它描畫的是平動中人體和器械的慣性本質(zhì)。的慣性本質(zhì)。v運用：由于堅持一定的速度比改動速度省力運用：由于堅持一定的速度比改動速度省力得多，所以進展耐力訓(xùn)練如長途慢跑或快走得多，所以進展耐力訓(xùn)練如長途慢跑或快走的時候，提倡用穩(wěn)定的速度。的時候，提倡用穩(wěn)定的速度。動量定理和動量守恒定律

16、：1. 動量與沖量的概念動量與沖量的概念 動量矢量性動量矢量性 ，單位：米，單位：米.千克千克/秒秒m. kg / s。 沖量矢量性沖量矢量性 單位：牛頓單位：牛頓.秒秒N. s vmK tFI動量定理動量定理 物體在運動過程中，在某段時間內(nèi)所受合物體在運動過程中，在某段時間內(nèi)所受合外力的沖量，等于它在這段時間內(nèi)動量的變化量。外力的沖量，等于它在這段時間內(nèi)動量的變化量。即：即： IK 0vmvtFt動量定理在體育運動中的運用動量定理在體育運動中的運用1 1在投擲工程中，為了添加在投擲工程中，為了添加器械的出手速度，即添加器械的出手速度，即添加器械的出手動量，應(yīng)添加器械的出手動量，應(yīng)添加在最后用

17、力階段對器械的在最后用力階段對器械的沖量。這要求：沖量。這要求：發(fā)揚最大力量發(fā)揚最大力量延伸力的作用時間延伸力的作用時間 0vmvtFt動量定理在體育運動中的運用動量定理在體育運動中的運用2假設(shè)要減少對人體的沖力，就得延伸力作用的時假設(shè)要減少對人體的沖力，就得延伸力作用的時間，各種落地緩激動作就是典型的例子。間，各種落地緩激動作就是典型的例子。 0vmvtFtv任何物質(zhì)系統(tǒng)在不受外力作用或所受外任何物質(zhì)系統(tǒng)在不受外力作用或所受外力之和為零時，其總動量堅持不變。這力之和為零時，其總動量堅持不變。這就是動量守恒定律。就是動量守恒定律。 v在動量定理中，當在動量定理中，當Ft=0時得時得v mVtm

18、V1=0 v即：即： mVt=mV1動量守恒定律在人體：在人體： 我們以為，人體是由多環(huán)節(jié)組成的生物系統(tǒng)，我們以為，人體是由多環(huán)節(jié)組成的生物系統(tǒng)，各個環(huán)節(jié)的動量的矢量和等于人體的總動量。各個環(huán)節(jié)的動量的矢量和等于人體的總動量。當人體整體所受外力為零時，人體內(nèi)力可改動當人體整體所受外力為零時，人體內(nèi)力可改動各個環(huán)節(jié)的相對位置，使環(huán)節(jié)的動量發(fā)生相互各個環(huán)節(jié)的相對位置，使環(huán)節(jié)的動量發(fā)生相互傳 送 ， 但 不 能 改 動 人 體 的 總 動 量 。傳 送 ， 但 不 能 改 動 人 體 的 總 動 量 。動量守恒定律總動量總動量= =各肢體環(huán)節(jié)的矢量和各肢體環(huán)節(jié)的矢量和人體肢體鞭打動作的環(huán)節(jié)動量傳送人

19、體肢體鞭打動作的環(huán)節(jié)動量傳送舉例舉例M1V1=M2V2M1 M2 V1 V2三、人體運動中的功能關(guān)系三、人體運動中的功能關(guān)系何謂運動處方？何謂運動處方？指根據(jù)個體的年齡、性別、安康指根據(jù)個體的年齡、性別、安康情況、傷病診斷、功能評定結(jié)果、情況、傷病診斷、功能評定結(jié)果、運動史等，為患者或健身活動者，運動史等，為患者或健身活動者，以處方方式制定的，包括活動內(nèi)容、以處方方式制定的，包括活動內(nèi)容、運動量、本卷須知等內(nèi)容的訓(xùn)練方運動量、本卷須知等內(nèi)容的訓(xùn)練方案，稱為運動處方。案，稱為運動處方。( (即訓(xùn)練方案即訓(xùn)練方案運動處方的要素運動處方的要素運動處方的要素 運動處方的要素：運動處方的要素： 任何一類

20、運動處方都應(yīng)包括這五項內(nèi)容：任何一類運動處方都應(yīng)包括這五項內(nèi)容：運動方式；運動方式；運動強度；最為重要運動強度；最為重要運動頻率；運動頻率；繼續(xù)時間；繼續(xù)時間；本卷須知及微調(diào)整本卷須知及微調(diào)整特別是前四項內(nèi)容，又稱為運動處方四要素。特別是前四項內(nèi)容，又稱為運動處方四要素。如何確定運動強如何確定運動強度？度？老年人、慢性患者與安康人應(yīng)該區(qū)分對待。老年人、慢性患者與安康人應(yīng)該區(qū)分對待。確定運動強度的要點確定運動強度的要點決定運動強度的四個步驟決定運動強度的四個步驟第一、第一、 預(yù)估最大心率：預(yù)估最大心率：最大心率最大心率 = 220 - = 220 - 年齡年齡第二、第二、 檢測靜息心率：檢測靜息

21、心率：測量休憩時每分鐘的心率測量休憩時每分鐘的心率第三、第三、 決定心率保管值：決定心率保管值：心率保管值心率保管值 = = 最大心率最大心率 - - 靜息心率靜息心率第四、第四、 估算訓(xùn)練強度：估算訓(xùn)練強度：為了平安而有效的進行心肺耐力訓(xùn)練，可為了平安而有效的進行心肺耐力訓(xùn)練，可依個人的最大心率的百分比加以設(shè)定。依個人的最大心率的百分比加以設(shè)定。例如：上限為例如：上限為85%85%，目標為，目標為70%70%，下限為，下限為50%50%：訓(xùn)練強度上限訓(xùn)練強度上限(85%) = (85%) = 心率保管值心率保管值x 85% + x 85% + 靜息心率靜息心率訓(xùn)練強度目標訓(xùn)練強度目標(70%

22、) =(70%) = 心率保管值心率保管值 x 70% + x 70% + 靜息心率靜息心率訓(xùn)練強度下限訓(xùn)練強度下限(50%) = (50%) = 心率保管值心率保管值 x 50% + x 50% + 靜息心率靜息心率確定運動強度的要點老年人，簡易確定運動強度的要點老年人，簡易v庸氏庸氏Jungmann公式公式v如年齡如年齡50歲以上、有慢性病史的中老年人步歲以上、有慢性病史的中老年人步行運動最高心率普通每分鐘應(yīng)不超越行運動最高心率普通每分鐘應(yīng)不超越170-年齡。年齡。v舉例：舉例： 如某人如某人55歲，步行鍛煉時每分鐘最高歲，步行鍛煉時每分鐘最高心率應(yīng)不超越心率應(yīng)不超越170-55，即，即115次。次。 要進展運動耐量實驗如：運用功率自行車、跑臺等，對心臟的功能才干functional capacity, F.C.進展評定以后，再確定運動強度、運動才干exer