運動生物力學課件1

1、運動生物力學 總序1,運動生物力學課程性質： 運動生物力學是融合普通物理學、理論力學、高等數(shù)學、人體生物學、體育科學等學科理論、方法、技術知識為一體的，為體育運動的科學化服務的一門綜合性應用學科。 運動生物力學課程地位： 運動生物力學是體育教育專業(yè)本科層次的一門必修課，是體現(xiàn)本科水平課程模塊中主要課程之一。 課程教學目的： 通過學習，要系統(tǒng)的了解和基本掌握理論知識體系與應用分析方法，初步學會對運動技術和訓練方法進行運動力學分析，以培養(yǎng)提高自身從事體育教學、訓練的科學化水平。,運動生物力學 總序2,教材情況說明： 1.教材內(nèi)容量大，標準教學時數(shù)144學時，我們只有48學時，要精簡 2.教材內(nèi)容重

2、復十分嚴重，刪復不可避免。 因此學習主線以課堂教學為主體，教材作為第1參考書。 課程考核方法與體育科研方法課程相同。,第1章.緒論1,教學目的： 本章通過對學科概念、學科任務、內(nèi)容、學習指導思想和學科發(fā)展史的介紹，讓大家從整體的角度對本學科有一個初步的了解，以幫助我們建立一個正確的學習思路。 教學重點： 學科概念、學科任務和學習指導思想； 學時安排： 5學時。,第1章.緒論2,第1節(jié).運動生物力學概述1.學科概念 1.1.自然界構成物雙性質： A.物質性質量：正物質，反物質； B.運動性廣義的絕對運動； 狹義的相對運動：微觀高速運動滿足量子力學規(guī)律； 宏觀低速運動滿足牛頓力學規(guī)律。 體育運動屬

3、于宏觀低速運動，或稱為“人體機械運動”。 機械運動的定義：物體空間的位移運動，即s-t運動。,第1章.緒論3,1.2關于生物力學： 在物理學、生物學、高等數(shù)學等學科交叉滲透的作用之下，產(chǎn)生了一個新的學科生物力學，其學科定義是： * 生物力學是研究生物體物理運動規(guī)律的科學。 生物力學經(jīng)過自身長期的發(fā)展分化形成一個學科群，主要學科有5個： 普通生物力學：進行動、植物的基礎研究，仿生研究 醫(yī)用生物力學：醫(yī)用物理學、血液流體力學 康復生物力學：器官移植、康復運動理論與方法 人體工程生物力學：信息、遺傳工程、克隆 運動生物力學我們的科學。,第1章.緒論4,1.3.關于運動生物力學： 學科定義： 大概念（

4、泛化概念）：運動生物力學是研究人體運動力學規(guī)律的科 學。 小概念（?；拍睿哼\動生物力學是研究在體育運動中人體和器械 機械運動規(guī)律的科學。 運動生物力學是新興的、邊緣性的、綜合應用型學科。它的名稱由聯(lián)合國科教文組織確定。,第1章.緒論5,2.物質的運動形式（常用的有四個分類標準）： 2.1.以運動的學科歸屬分類：可分為物理運動、化學運動、生物運動 2.2.以質量級速度級進行分類：可分為宏觀低速運動、微觀高速運動 2.3.以運動組合的特點分類：簡單運動、復合運動、復雜運動 2.4.以運動的層次分類：低級運動（物體的運動、生物的簡單運動）、高級運動（生物復合運動、新陳代謝、思維活動），高級運動影

5、響和制約低級運動。 運動生物力學的主要研究對象是人體的簡單運動和復合運動，同時也關注運動目的對運動行為的影響。,第1章.緒論6,3.人體運動的復雜性： 3.1.人體結構的系統(tǒng)性特征：人體各運動環(huán)節(jié)、各部分互為關聯(lián)、互為影響、互為制約，構成一個生物活體大系統(tǒng)。 3.2.人體運動是一個大系統(tǒng)的運動：在一個運動過程中、身體各環(huán)節(jié)、各部分的運動表現(xiàn)、運動效應都是不相同的，所謂人體運動的結果是一個系統(tǒng)運動的綜合效應。 3.3.人體運動的行為方式受人體機能水平等能力因素的影響和制約，如少兒運動、青年運動、中老年運動的區(qū)別；又如跳遠的物理最佳起跳角為42度左右，而人體最佳起跳角為2124度，且男、女又略有不

6、同。 3.4.運動員的運動目的、心理狀態(tài)、運動經(jīng)驗等內(nèi)在因素時刻在控制和影響著運動的進程。 綜上所述可知，人體運動和物體的運動有著根本的區(qū)別，人體運動比物體運動復雜的多，研究的難度也大的多。,第1章.緒論7,4.人體機械運動的特點： 4.1.人體運動的目的性與物體運動的非目的性； 4.2.人體運動的主動性（神經(jīng)控制、內(nèi)力主導）與物體運動的被動性 4.3.人體運動技術結構可以后天構建優(yōu)化強化自動化，即人體運動的學習與變異特性；而物體運動具有本性特征，慣性作用變異，沒有內(nèi)控制、內(nèi)啟動特性； 4.4.人體運動的疲勞在一定程度內(nèi)可以恢復，而物體運動的疲勞具有不可恢復性，但是人體生物元件的疲勞若超過極限

7、同樣表現(xiàn)出不可恢復性。,第1章.緒論8,第2節(jié).運動生物力學的任務和內(nèi)容： 1.學科任務： 學科任務是該學科所承擔的主要工作，也是學科發(fā)展研究的重大課題。本學科的任務主要有六個方面： 1.1.研究人體結構和運動功能之間的相互關系。 通過對人體的結構研究功能研究協(xié)調關系研究開發(fā)性研究運動能力開發(fā)運動技術開發(fā)。 例：對趙宏博等花樣滑冰選手“4周拋”動作系統(tǒng)的實踐研究。,第1章.緒論9,第2節(jié).運動生物力學的任務和內(nèi)容1.學科任務： 1.2.研究人體運動技術動作的規(guī)律： 運動技術可分為三個層級： 共性化技術：普通技術、基礎技術，對師范生要求能進行標準化的示范和運用教學語言講解； 個性化技術：中、高級

8、運動員所具有的個人技術內(nèi)涵與技術特點； 高級化技術：國家級、國際級、運動健將級運動員所具有的特異化、精確化運動技術成分。,第1章.緒論10,第2節(jié).運動生物力學的任務和內(nèi)容1.學科任務： 1.3.研究運動技術的最佳化： 這是運動生物力學的核心任務。運動技術的最佳化具有兩條含義：一是既有針對普通技術的優(yōu)化，更有針對運動員個性化技術的優(yōu)化；二是運動技術最佳化只具有相對意義，而不具有絕對意義。 舉例：跳遠助跑距離的最優(yōu)化選擇。 運動技術最佳化的一般方法： 對運動員進行技術診斷、技術測量和技術實驗研究； 獲得資料和參數(shù)； 進行綜合研究（理論層面研究和技術層面研究）； 構建運動技術的優(yōu)化方案； 進行實踐

9、檢驗和修正； 確立針對運動員個體的最佳化運動技術； 運用到競技運動實踐中，實現(xiàn)提高運動成績或運動效果的研究目的。,第1章.緒論11,第2節(jié).運動生物力學的任務和內(nèi)容1.學科任務： 1.3.研究運動技術的最佳化： 舉例一：單杠運動技術的優(yōu)化演變過程： 單杠運動技術發(fā)展歷程： 懸垂擺浪雙臂回環(huán)單臂大回環(huán)發(fā)展研究回環(huán)、騰越、飛行等多樣化、高難度、多鏈接技術動作串。 圓周運動過程中杠體拉力的變化： 上止點：重力與拉力同向，拉力小小，重力充當向心力； 水平點：重力與回轉半徑垂直，拉力中中，且拉力充當向心力； 下止點：拉力反抗重力且充當大向心力（速度大），拉力大大。 圓周運動過程中速度變化分析上止點前后9

10、0度區(qū)間受力分析騰越飛行運動的可能性推論推動技術的飛躍發(fā)展。,第1章.緒論12,第2節(jié).運動生物力學的任務和內(nèi)容1.學科任務： 1.3.研究運動技術的最佳化： 舉例二：美國威爾金斯和奧爾布里頓個人技術的診斷、優(yōu)化過程： 距奧運會3個月威、奧與奧運記錄的差距分別為3米、1.8米請艾里爾指導高速攝影、圖片自動解析動力學測試技術診斷 結論：在最后用力的關鍵時刻，膝關節(jié)彈動（軟動作），支撐力傳導在關鍵時刻被緩沖，影響了器械速度和成績的提升 治療：設計膝關節(jié)校型器適應性訓練2個月恢復性訓練1個月 結果：在奧運會比賽中，威成績提高近6米，獲奧運冠軍、創(chuàng)奧運記錄；奧成績提高1米，如愿獲得奧運冠軍。,第1章.

11、緒論13,第2節(jié).運動生物力學的任務和內(nèi)容1.學科任務： 1.3.研究運動技術的最佳化： 舉例三：對朱建華跳高技術診斷分析： 艾里爾中國講學課堂交流朱的助理教練提問:朱的主要技術缺陷 是什么？ 艾里爾回答：僅對朱進行三次高速攝影，做了一點運動學分析，其結果說明：朱的運動技術是不穩(wěn)定的，起跳點的橫向位置變異間距達20cm以上，而世界最優(yōu)秀運動員的變異間距能控制在5cm以內(nèi)。 起跳點位置與過桿成功率的關系分析： 中點：飛行軌跡的最高點剛好位于橫桿上方，順利過桿； 近點：橫桿位于軌跡的升弧段，肩背部易碰掉橫桿； 遠點：橫桿位于軌跡的降弧段，背臀部易碰掉橫桿。,第1章.緒論14,第2節(jié).運動生物力學的

12、任務和內(nèi)容1.學科任務 1.4.改進和設計運動器械： 運動能力、運動技術、運動器械是決定運動成績的三大基本要素，運動器械的更新設計、改進完善，使之更加符合人體運動力學原理和進一步提高運動成績的需要，這是本學科、也是體育科學需要重點突破的任務之一。 例一：88年漢城奧運會澳大利亞隊游泳衣事件； 例二：美籍華人宋載鎮(zhèn)關于標槍槍體的研究。,第1章.緒論15,第2節(jié).運動生物力學的任務和內(nèi)容1.學科任務： 1.5.研究運動損傷的原因及其預防： 通過對動作結構和關鍵動作的受力特點進行詳細的分析研究，可以清楚的判定那些動作方式可能會導致運動損傷的發(fā)生，各種損傷產(chǎn)生的原因與致傷機理，從而提出預防及治療運動損

13、傷的實施方案。 舉例一：童非、李寧等體操運動員在單杠回環(huán)運動中中指掌指關節(jié)胼胝撕裂及診斷治療過程。 舉例二：因心理擾動導致的運動損傷無法用生物力學方法預防。,第1章.緒論16,第2節(jié).運動生物力學的任務和內(nèi)容1.學科任務： 1.6.為運動選材提供相關參數(shù)： 通過對運動項目的專門深入的分析研究可以總結出適宜從事該項目運動的運動員的身體環(huán)節(jié)參數(shù)與結構特征從而為運動選材提供有價值的參數(shù)。 舉例：跳高運動員選材： 彈跳力身體重心高度（身高、體形）身體柔韌性良好的心理自控能力是跳高運動員應具備的四大基本要素，運動選材也是圍繞這四個方面展開。 環(huán)節(jié)結構與彈跳力關系之一：腳弓結構（弓長、弓高、脛骨在腳弓上中

14、心著力點的位置）與身高配比影響和決定彈跳力的水平層次和發(fā)展?jié)摿?，因此，腳弓結構參數(shù)可以作為跳高選材的考察要點之一。,第1章.緒論17,第2節(jié).運動生物力學的任務和內(nèi)容： 2.運動生物力學課程內(nèi)容： 這一部分屬于各章內(nèi)容簡介，大家自己看書了解。 3.學習運動生物力學的指導思想： 總的指導思想：與各自然學科一樣，是辯證唯物主義的思想。結合本學科的情況，需要突出強調三個觀點： 3.1.系統(tǒng)分析的觀點： 人體的運動是系統(tǒng)的運動，影響和制約人體運動的變量很多（組成變量群）因此，研究人體運動必須要有系統(tǒng)的觀念任何單體的、單向的分析都有可能導致錯誤的結論。 舉例：所謂“人體運動不服從牛頓力學規(guī)律”的案例之一

15、：支撐力與身體重心運動加速度之間的關系辨析。,第1章.緒論18,第2節(jié).運動生物力學的任務和內(nèi)容3.學習指導思想： 3.2.發(fā)展變化和對立統(tǒng)一的觀點： 體育運動（運動理論、運動方式、運動技術、訓練方法）的發(fā)展演化是必然的，任何僵化的思維都是行不通的。 3.3.內(nèi)、外力并存，人體內(nèi)力發(fā)揮主導作用的觀點： A.由牛頓第2定律已知：外力是物體運動的動力，而內(nèi)力不是； B.若對人體整體運動來說，肌力是內(nèi)力，對人體運動不發(fā)揮作用？ C.否定思維舉例1、2； D.作圖分析舉例：原地縱跳起跳過程； E.結論：對人體運動來說，內(nèi)、外力并存于運動系統(tǒng)之中，內(nèi)力是人體運動的主導，外力是人體運動的條件，內(nèi)力通過外力

16、而發(fā)揮作用。,第1章.緒論19,第3節(jié).運動生物力學與相關學科的關系： 運動生物力學與高等數(shù)學、人體解剖學、人體生理學、力學、運動技術、運動訓練很多學科都存在相關關系； 它們之間是交叉、滲透、整合、創(chuàng)新、發(fā)展等互相促進、互為依存的現(xiàn)代科學發(fā)展關系； 運動生物力學與相關學科的相關性程度是不同的，甚至在不同的問題上所涉及知識的程度也是不相同的。 課本內(nèi)容自己閱讀了解。,第1章.緒論20,第4節(jié).運動生物力學的發(fā)展簡史： 作為閱讀材料，在此只作簡介性說明。 1.三個發(fā)展歷史階段： 早期：和自然科學一起萌芽，對相關專題興趣很高，關注力很強； 中期：1519世紀，和生物學、醫(yī)學融合發(fā)展，開始解決簡單課題

17、； 近期：生物力學誕生并快速發(fā)展，分支學科不斷分化；奧林匹克運動的興起與蓬勃發(fā)展，科學研究方法、研究手段的進步，高速攝影、圖片自動解析的引入；人類現(xiàn)代運動方式、健康生活理念的確立，極大的促進了運動生物力學的孕育和發(fā)展。 1982年，在聯(lián)合國科教文組織中成立了運動生物力學學會，學術研究深入到體育的各個領域，學術交流國際化、常規(guī)化，使本學科步入成熟學科的發(fā)展階段。,第1章.緒論21,第4節(jié).運動生物力學的發(fā)展簡史： 2.我國情況： 上世紀30年代，出版人體運動學著作，起步較早； 50年代開辦28人的研究生班，然后在全國主要體院開設運動生物力學課程，在北京、上海成立國家級的科研所，文革中斷； 80年恢復，在全國體育專業(yè)本科、碩士、博士學段開設本課程。 3.發(fā)展趨勢： 學科理論體系將會不斷的豐富、系統(tǒng)、完