第一章運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概論資料課件

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)重慶文理學(xué)院體育系匡晶1運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)重慶文理學(xué)院體育系匡晶1運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)（SportBiomechanics）把體育運(yùn)動(dòng)中各項(xiàng)動(dòng)作技術(shù)的研究課題，賦予生物學(xué)和力學(xué)的觀點(diǎn)及方法，使復(fù)雜的體育動(dòng)作技術(shù)奠基定最基本的生物學(xué)和力學(xué)的規(guī)律之上，并加以數(shù)學(xué)、力學(xué)、生物學(xué)及運(yùn)動(dòng)技術(shù)原理的形式加以定量描述。2運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)（SportBiomechanics）（二）

人體運(yùn)動(dòng)的形式（2）.曲線運(yùn)動(dòng)1》圓周運(yùn)動(dòng)2》斜拋物體運(yùn)動(dòng)1、

直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)（1）.直線運(yùn)動(dòng)1》勻速直線運(yùn)動(dòng)2》變速直線運(yùn)動(dòng)3（二）

人體運(yùn)動(dòng)的形式（2）.曲線運(yùn)動(dòng)1、直線運(yùn)動(dòng)和曲拋射點(diǎn)高于落點(diǎn)的斜上拋出手高度不同，初速度不同的情況下，最佳拋射角度是不同的。最佳拋射角度不應(yīng)是指某一特定的角度。如：鉛球投擲，有最佳角問題

拋點(diǎn)與落點(diǎn)不在同一水平面上的斜上拋運(yùn)動(dòng)4拋射點(diǎn)高于落點(diǎn)的斜上拋出手高度不同，初速度不同的情況下，最佳五、運(yùn)動(dòng)學(xué)量的特性（一）

瞬時(shí)性（二）

矢量性（三）

相對(duì)性（四）

獨(dú)立性5五、運(yùn)動(dòng)學(xué)量的特性（一）

瞬時(shí)性5第六章人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

人體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)是研究人體在時(shí)間、空間上的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化規(guī)律，但沒有闡明變化的原因。而人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化原因正是人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。6第六章人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)人體運(yùn)動(dòng)第六章人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。7第六章人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)：7一、人體運(yùn)動(dòng)中的力（一）

力的概念力是物體間的相互作用。力的作用離不開物體。力的作用可使物體產(chǎn)生加速度和產(chǎn)生形變。力的三要素：力具有方向性，線段的長(zhǎng)度代表力的大小，線段的起點(diǎn)代表力的作用點(diǎn)。（二）

人體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)力和外力如果把人體看作一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，那么，人體內(nèi)部各部分相互作用的力稱為人體內(nèi)力。如:肌肉張力、韌帶張力、組織粘滯力、關(guān)節(jié)約束力等等。8一、人體運(yùn)動(dòng)中的力（一）

力的概念力是物體間的相互作用。雖然可引起人體力學(xué)系統(tǒng)各部分之間的相互作用，但不能引起人體整體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。例如：舉重運(yùn)動(dòng)員力大無(wú)比卻無(wú)法自舉其身。

例如：騎自行車后座帶一個(gè)同學(xué)，如后面那個(gè)同學(xué)用力推自行車，是否自行車會(huì)加快？9雖然可引起人體力學(xué)系統(tǒng)各部分之間的相互作用，如果把人體看成一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，那么來(lái)自人體外界作用于人體的力稱為人體外力。只有外力可以引起人體整體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，如人體由靜止?fàn)顟B(tài)改變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。10如果把人體看成一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，那么來(lái)自（三）人體在運(yùn)動(dòng)中所受到的外力

相互接觸的兩物體，在接觸面上發(fā)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的相互作用力，稱為摩擦力。摩擦力分為靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力。1.重力重力是指地球上的物體所受到的地球引力。公式：W=mg重力的大小也叫重量。物理學(xué)中，重量與質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念。2.摩擦力11（三）人體在運(yùn)動(dòng)中所受到的外力 相互接觸的兩物體，（2）

滑動(dòng)摩擦力：（1）

靜摩擦力：

相互接觸的二物體有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)，而又保持相對(duì)靜止時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生阻止其出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)的力，稱為靜摩擦力。兩物體即將滑動(dòng)時(shí)的靜摩擦力稱為最大靜摩擦力。

當(dāng)兩個(gè)物體相互接觸并發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，二物體的接觸面上產(chǎn)生阻礙物體相對(duì)滑動(dòng)的力，稱為滑動(dòng)摩擦力。體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用（釘鞋、鎂粉、潤(rùn)滑油等）公式：f=μN(yùn)受N和μ的影響Fmax=μ0N（μ0為靜摩擦系數(shù)，N為正壓力）

12（2）

滑動(dòng)摩擦力：（1）

靜摩擦力3.彈力

發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原來(lái)的形狀而作用在與它相接觸的物體上的力，叫做彈性力。以物體發(fā)生形變?yōu)橄葲Q條件。產(chǎn)生的彈性力可作用在人體上，加大人體運(yùn)動(dòng)的速度或動(dòng)作幅度133.彈力發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原來(lái)的形二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用（一）

牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用因此，力是引起物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。

任何物體，在不受力作用時(shí)（物體所受合外力為零），都保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

根據(jù)定律得知，力不是引起和維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。不受外力的作用，勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體仍可保持勻速直線運(yùn)動(dòng)。14二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用（一）

牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用

保持一定的速度比改變速度要容易、省力的多，特別注意動(dòng)作的連貫性，盡可能避免平凡地改變運(yùn)動(dòng)速度，以減少不必要的負(fù)荷。

如舉重，動(dòng)作中途停頓，則會(huì)加大動(dòng)作的難度，甚至?xí)?dǎo)致動(dòng)作的失敗。應(yīng)用克服慣力，實(shí)際上是指改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。15保持一定的速度比改變速度要容易、省力的多，特別注（二）

牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用當(dāng)一個(gè)物體受到的合外力不為零時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生變化，即產(chǎn)生加速度，加速度與合外力成正比，與其質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向一致。用公式表示為：F=ma力的單位：牛頓1（N）=1（kg）×1（m/s2）1（公斤力）=9.8（牛頓）16（二）

牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用例題1：某滑冰運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為50公斤，當(dāng)不用力后，在20秒內(nèi)滑行了32米停下（假設(shè)作勻速減速運(yùn)動(dòng)），求他在停下來(lái)的過程中，受到的平均阻力為多少？解：∵∴V0=2S/t=3.2(m/s)F=ma=50×(-0.16)=-8(N)Vt=0答：S＝V0t+1/2at217例題1：某滑冰運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為50公斤，當(dāng)不用力后，在20秒內(nèi)滑三、牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用1．兩物體相互作用時(shí)，物體甲對(duì)物體乙的作用力F1與物體乙對(duì)物體甲的反作用力F2大小相等、方向相反、沿同一直線，且分別作用于兩個(gè)物體甲與乙，即：F1=-F2

。例如：跑步時(shí)，著地腳以F1作用于地面，與此同時(shí)，地面則以F2作用于著地腳。18三、牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用1．兩物體相互作用時(shí)，物體甲對(duì)物2.

第三運(yùn)動(dòng)定律在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用最重要的是提高肌肉收縮速度和力量，以加大蹬地力從而得到一個(gè)大的反作用力，使人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。創(chuàng)造良好的作用條件鞋釘、起跑器192.

第三運(yùn)動(dòng)定律在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用又如：運(yùn)動(dòng)員推鉛球時(shí)，人對(duì)球，球?qū)θ说淖饔昧Υ笮∠嗟?，但鉛球向前的加速度遠(yuǎn)大于人向后的加速度，運(yùn)動(dòng)員體重越大，這種效果越明顯，這也是投擲運(yùn)動(dòng)員需要加大體重的力學(xué)原因。

20又如：20四、動(dòng)量定理、動(dòng)量守衡定律及其應(yīng)用F為常量。沖量的單位為“牛頓·米/秒”（一）

動(dòng)量和沖量1.

動(dòng)量力學(xué)上就定義速度與質(zhì)量的乘積作為物體運(yùn)動(dòng)量的量度，稱為動(dòng)量。動(dòng)量是矢量，其方向與速度方向一致，單位為“千克·米/秒”（kg·m/s）。2.

沖量在力學(xué)中，將作用于物體上的外力與外力的作用時(shí)間的乘積，定義為力的沖量：21四、動(dòng)量定理、動(dòng)量守衡定律及其應(yīng)用F為常量。沖量的單位為“牛（二）

動(dòng)量定理物體在運(yùn)動(dòng)過程中，在某段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的改變量△K等于所受合外力在這段時(shí)間內(nèi)的沖量I。即：△K=I由F=ma得：即：物體動(dòng)量的增量等于其所受的沖量22（二）

動(dòng)量定理物體在運(yùn)動(dòng)過程中，在某段時(shí)間例題1：質(zhì)量為0.3千克的棒球，以10米/秒的速度朝向運(yùn)動(dòng)員飛來(lái)。被棒打擊后以15米/秒的速度反向運(yùn)動(dòng)，設(shè)棒與球的接觸時(shí)間為0.001秒，求：（a）棒給球的沖量；（b）球所受的平均沖力。解：F△t=mVt-mV0=0.3×(-15-10)=-7.5（公斤·米/秒）答：F=7.5/0.001=7500（牛頓）23例題1：質(zhì)量為0.3千克的棒球，以10米/秒的速度朝向運(yùn)動(dòng)員（四）

動(dòng)量守衡定律及其應(yīng)用

任何物體系統(tǒng)在不受外力作用或所受外力和為零時(shí)，其總動(dòng)量保持不變。設(shè)質(zhì)量分別為m1,m2的兩個(gè)小球，在極光滑的玻璃槽中（摩擦力小到可忽略不計(jì)），沿同一直線作同方向運(yùn)動(dòng)。初速度分別為V1，V2，如兩球發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間為△t，碰撞后速度分別為U1,U2(圖2-37）。在整個(gè)過程中，兩球所受合外力為零。mV2-mV1=0即：mV2=mV1=常數(shù)F1△t=m1U1-m1V1F2△t=m2U2-m2V2∵F1=-F2∴m1U1-m1V1=-(m2U2-m2V2)m1U1+m2U2=m1V1+m2V2V1V2F1F2m1m2U1m1U2m224（四）

動(dòng)量守衡定律及其應(yīng)用任何物體系統(tǒng)動(dòng)量定理在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用1.

超越器械

在投擲項(xiàng)目中，為了增加器械的出手速度，即增加器械的出手動(dòng)量，應(yīng)增加在最后用力階段對(duì)器械的沖量。正確的作法是，在保證發(fā)揮肌肉最大用力的同時(shí)，通過延長(zhǎng)力的作用距離來(lái)延長(zhǎng)作用時(shí)間。要求在最后用力前使身體盡可能超越器械。2.

緩沖動(dòng)作

若要減少對(duì)人體的沖力，就得延長(zhǎng)作用的時(shí)間，各種落地緩沖動(dòng)作就是典型的例子。25動(dòng)量定理在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用1.

超越器械

在投擲項(xiàng)系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒是指系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)量矢量和不變，但系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)量可以互相傳遞。例如，運(yùn)動(dòng)中的鞭打動(dòng)作，通過大關(guān)節(jié)帶動(dòng)小關(guān)節(jié)，借助近側(cè)環(huán)節(jié)的制動(dòng)，使近側(cè)環(huán)節(jié)的動(dòng)量向遠(yuǎn)側(cè)傳遞，從