第一章人體運動學(xué)總論

1、,第一章 人體運動學(xué)總論,第一節(jié) 運動學(xué)概念 第二節(jié) 人體運動的形式和原理 第三節(jié) 人體運動的動力學(xué) 第四節(jié) 人體運動的靜力學(xué) 第五節(jié) 人體轉(zhuǎn)動力學(xué),第一節(jié) 運動學(xué)概念,學(xué)習(xí)目標,1.掌握人體運動學(xué)、功能解剖學(xué)、生物力學(xué)、運動生物力學(xué)，質(zhì)點、剛體，軌跡、位移、路程的定義；直線運動和曲線運動，人體運動的速度和加速度，平動、轉(zhuǎn)動和復(fù)合運動等基本概念。 熟悉時程、速率、角加速度、角位移等概念。 了解速度與速率的區(qū)別，運動的量的特點。 2.掌握運動的相對性的原理，人體運動的三個面和三個軸，和康復(fù)醫(yī)學(xué)中人體運動的始發(fā)姿勢。 熟悉兩種參考系的定義，自由度的概念。 3.了解人體運動學(xué)發(fā)展簡史。 4.熟悉人體

2、運動學(xué)的內(nèi)容、方法、與康復(fù)治療學(xué)的關(guān)系和意義。,運動學(xué)（kinesiology）是理論力學(xué)的一個分支學(xué)科，它是運用幾何學(xué)的方法來研究物體的運動，主要研究質(zhì)點和剛體的運動規(guī)律。 運動學(xué)為動力學(xué)、機械原理(機械學(xué))提供理論基礎(chǔ)，也包含有自然科學(xué)和工程技術(shù)等多個學(xué)科所必需的基本知識，包括物體的運動在空間和時間等方面的差異。,人體運動學(xué)概念,是研究人體活動科學(xué)的領(lǐng)域。是通過位置、速度、加速度等物理量描述和研究人體和器械的位置隨時間變化的規(guī)律或在運動過程中所經(jīng)過的軌跡，而不考慮人體和器械運動狀態(tài)改變的原因。 本書所講的人體運動學(xué)，主要指人體的功能解剖學(xué)、生物力學(xué)和部分運動生物力學(xué)的內(nèi)容。,研究運動器官的

3、結(jié)構(gòu)是如何適應(yīng)其生理功能的學(xué)科，為功能解剖學(xué)。 研究生物體機械運動的規(guī)律，以及力與生物體的運動、生理、病理之間關(guān)系的學(xué)科為生物力學(xué)。 研究運動中人體和器械運動力學(xué)規(guī)律的學(xué)科，為運動生物力學(xué)。,在研究人體運動時，是以牛頓力學(xué)理論為基礎(chǔ)的。 在運動生物力學(xué)中，把人體簡化為質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體和多剛體系等力學(xué)模型，而使研究的問題大大簡化。 但是人體是生命體，因此在研究人體運動學(xué)時，還要盡可能地考慮人的生命特征，才能正確地研究人體的運動。,運動學(xué)基本概念,只有大小沒有方向的物理量叫標量。如溫度、時間。其運算是簡單的代數(shù)運算。 既有大小又有方向的物理量叫矢量。力、位移、速度等力學(xué)中的大多數(shù)物理量都是矢量。

4、其計算有自己的規(guī)律。 矢量的合成遵循平行四邊形法則。 矢量的乘積有點積和差積： 點積的結(jié)果是標量，數(shù)值大小等于兩個矢量大小的積乘以它們夾角的余弦值，即AB=ABCos 。 差積的結(jié)果是矢量，大小等于兩個矢量大小的積乘以它們夾角的正弦值：ABSin ，方向由右手法則判斷。所以矢量的差積又叫矢量的矢積。,運動的獨立性,若運動同時參與幾個分運動，則每個分運動不受其他分運動的影響。物體的運動是由各個彼此獨立的分運動疊加而成。人體運動的合成和分解，其理論基礎(chǔ)就是運動的獨立性原理。 人體運動學(xué)中量的特性：瞬時性，矢量性、相對性和獨立性。,描述人體運動時間的物理量,時刻是人體位置的時間量度，用于運動的開始、

5、結(jié)束和運動過程中許多重要位相的瞬間。 時間是人體運動持續(xù)時間的量度，是指人體運動從某時刻到另一時刻所經(jīng)過的時間間隔。描述人體的運動在時間方面的概念主要包括運動的次序、持續(xù)時間、速度和加速度。,描述人體運動空間的物理量,1.質(zhì)點 是指具有質(zhì)量、但可以忽略其大小、形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)而視為幾何點的物體，是由實際物體抽象出來的力學(xué)簡化模型。 質(zhì)點的運動包括直線運動和曲線運動。 直線運動又分為勻速直線運動和變速直線運動，后者在運動中比較多見。 曲線的運動方向始終在變化，具有矢量性。曲線運動又常分為圓周運動和斜拋物體運動：斜拋物體作為質(zhì)點，在運動中形成的軌跡是一條拋物線。,2.剛體,是由相互間距離始終保持不變

6、的許多質(zhì)點組成的連續(xù)體，它有一定形狀、占據(jù)空間一定位置，是由實際物體抽象出來的力學(xué)簡化模型。在運動生物力學(xué)中，把人體看作是一個多剛體系統(tǒng)。,人體的運動形式,（1）平動：指運動過程中，身體上的任意兩點的連線始終保持等長和平行。其運動軌跡是直線或曲線，人體平動時，身體上各點的位移、速度和加速度都一致，可簡化成質(zhì)點處理。,（2）轉(zhuǎn)動：指運動過程中，身體上的各點都圍繞同一直線（即軸）作圓周運動，稱轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動時人體各點距離軸的距離不同，所以其線速度也不同，只能簡化成剛體來處理。,（3）復(fù)合運動：人體的絕大部分運動包括平動和轉(zhuǎn)動，兩者結(jié)合的運動稱為復(fù)合運動。如騎自行車時，軀干可近似地看作平動，下肢各關(guān)節(jié)圍

7、繞關(guān)節(jié)軸進行多級轉(zhuǎn)動。研究中通常把復(fù)合運動分解為平動和轉(zhuǎn)動，使問題大大簡化。人體的機械運動都是在一定的空間和時間中進行的。,人體平動的空間物理量,軌跡：質(zhì)點運動的路徑。當(dāng)把人體轉(zhuǎn)化成質(zhì)點來描述其運動時，把代表人體或器械的質(zhì)點在一定時間內(nèi)用坐標值確定的位置點連接起來，就是人體或器械某質(zhì)點的運動軌跡。 路程：是指物體從一個位置移動到另一個位置時的實際運動路線的長度，也是質(zhì)點運動軌跡的全長。路程是標量，只有數(shù)值的大小，沒有方向。,位移：大小等于質(zhì)點運動的起點到終點的直線距離，方向由起點指向終點。位移是矢量，同時表明運動的長度和運動的方向。 位移一般小于路程。 人體的機械運動表現(xiàn)為人體某一部分相對身體

8、另一部分的空間、時間位移；人體整體相對外界環(huán)境的空間、時間位移；由人體局部位移而造成器械的空間位移。,人體平動的時空物理量,速率指路程與通過這段路程所經(jīng)歷的時間之比。 速度指位移與通過這段位移所經(jīng)歷的時間之比，是矢量。 瞬時速度指物體在某一時刻或通過運動軌跡上某一點的速度。 加速度是描述速度的時間變化率的物理量。它是一個矢量，有大小和方向?？梢詾檎?、負值和0。加速度也有平均加速度和瞬時加速度。 位移、速度和加速度都可以合成和分解，遵循平行四邊形法則。,人體轉(zhuǎn)動的空間物理量,角位移：人體整體或環(huán)節(jié)圍繞某個軸轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)過的角度叫角位移。 它是矢量，大小為轉(zhuǎn)過角度的大小，方向由物理學(xué)中的“右手法則”

9、判定。通常規(guī)定逆時針轉(zhuǎn)動的角位移為正，順時針轉(zhuǎn)動的角位移為負值。角位移的單位以弧度表示。,人體轉(zhuǎn)動的時空物理量,角速度、線速度和角加速度等內(nèi)容如后述。,二、人體運動的相對性、坐標系和始發(fā)姿勢,宇宙萬物處于永恒的運動狀態(tài)，從哲學(xué)的觀點看，運動是絕對的。 機械運動是物體間相對位置的變化，要描述某物體的運動情況，一般需要選定一個或多個物體作參考，觀察要描述的物體與這些參考物體相對位置的變化情況。如果相對位置變化了，稱物體是運動的，如果沒有變化，稱物體是靜止的。 可見，判斷一個物體是運動還是靜止是相對而言的。從這個角度觀察運動，運動又是相對的。物體的運動取決于參考物體選取的性質(zhì)叫運動的相對性。,運動的

10、參考系的分類,描述物體運動時選擇作為參考的物體或物體群叫參考系（或參照系）。在描述人體某環(huán)節(jié)運動時，多選用人體總重心或鄰近環(huán)節(jié)作為參考系。根據(jù)選定的參考系，可以定性地描述物體的運動情況。分為兩種： 慣性參考系：把相對于地球靜止的物體或相對于地球作勻速直線運動的物體作為參考系叫慣性參考系。 非慣性參考系：把相對于地球作變速運動的物體作為參考標準的參考系叫非慣性參考系。在描述人體運動的局部肢體的運動狀態(tài)時，多需要這種參考系。,人體的面與軸,人體的運動有三個面: 水平面：與地面平行的面，把人體分為上下兩部分； 額狀面：與身體前或后面平行的面，把人體分成前后兩部分； 矢狀面：與身體側(cè)面平行的面，把人體

11、分為左右兩部分。 人體的運動有三個軸： 橫軸（與地面平行且與額狀面平行的軸） 縱軸（額狀面與矢狀面相交叉形成的、上下貫穿人體正中的軸） 矢狀軸（與地平面平行且又與矢狀面平行的軸，在水平方向上前后貫穿人體）,在康復(fù)醫(yī)學(xué)中，為人體運動的始發(fā)姿勢，即：身體直立，面向前，雙目平視，雙足并立，足尖向前，雙上肢下垂于體側(cè)，掌心貼于體側(cè)。其中手的姿勢（又名中立位）是手的掌心貼于軀干兩側(cè)，是唯一有別于解剖學(xué)中的人體基本姿勢的，應(yīng)提起注意。,人體運動的始發(fā)姿勢,自由度,關(guān)節(jié)面的形態(tài)及結(jié)構(gòu)決定了關(guān)節(jié)可能活動的軸，自由度與關(guān)節(jié)活動軸有關(guān)，關(guān)節(jié)軸有幾個活動方向，就有幾個自由度。例如，髖關(guān)節(jié)可作屈伸、內(nèi)收外展、內(nèi)旋外旋

12、三個軸的運動，有三個自由度。 凡具備兩個以上自由度的關(guān)節(jié)均可產(chǎn)生環(huán)繞動作。 肢體一般環(huán)繞關(guān)節(jié)軸來進行旋轉(zhuǎn)活動。關(guān)節(jié)軸（即活動軸）可反映肢體活動范圍和運動方式。,三、發(fā)展簡史,古代人通過對地面物體和天體運動的觀察，逐漸形成了物體在空間中位置的變化和時間的概念。中國戰(zhàn)國時期在墨經(jīng)中已有關(guān)于運動和時間先后的描述。 公元前，稱為“人體運動學(xué)之父”的亞里士多德首次對肌的作用進行了描述，并且分析了步行的復(fù)雜過程，以及重心的作用、運動定律和杠桿原理，為運動學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 隨后，阿基米德和蓋倫在有關(guān)重力、杠桿原理及肌收縮領(lǐng)域取得了進一步的成就。,達芬奇對與動作有關(guān)的人體結(jié)構(gòu)，重心與平衡的關(guān)系及阻力中心進

13、行了研究，闡述了身體在站立、上下坡、從坐位起立、以及跳躍時的力學(xué)原理。是第一個記載人體步態(tài)的科學(xué)數(shù)據(jù)的人。 伽利略建立了加速度的概念，運動/速度合成的平行四邊形法則，為質(zhì)點的運動學(xué)奠定了基礎(chǔ)。 惠更斯在對擺的運動和牛頓在對天體運動的研究中，各自獨立地提出了離心力的概念，從而發(fā)現(xiàn)了向心加速度與速度的二次方成正比、同半徑成反比的規(guī)律。,18世紀后期，歐拉研究了剛體的定軸轉(zhuǎn)動和定點運動問題，提出歐拉角概念，建立了歐拉運動學(xué)方程和剛體有限轉(zhuǎn)動位移定理，及剛體瞬時轉(zhuǎn)動軸和瞬時角速度矢量的概念，揭示了剛體運動形式的特征，稱為剛體運動學(xué)的奠基人。 拉格朗日和漢密爾頓分別引入了廣義坐標、廣義速度和廣義動量等概

14、念，為在多維空間中用幾何方法描述多自由度質(zhì)點系統(tǒng)的運動開辟了新途徑，促進了分析動力學(xué)的發(fā)展。,19世紀末以來，為了適應(yīng)不同生產(chǎn)需要、各種機器廣泛使用，機構(gòu)學(xué)應(yīng)運而生。 機構(gòu)學(xué)的任務(wù)是分析機構(gòu)的運動規(guī)律，根據(jù)需要實現(xiàn)的運動設(shè)計新的機構(gòu)和進行機構(gòu)的綜合?，F(xiàn)代儀器和自動化技術(shù)的發(fā)展又促進機構(gòu)學(xué)的進一步發(fā)展，提出了各種平面和空間機構(gòu)運動分析和綜合的問題。 作為機構(gòu)學(xué)的理論基礎(chǔ)，運動學(xué)已逐漸脫離動力學(xué)而成為經(jīng)典力學(xué)中一個獨立的分支。,20世紀，運動學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展，關(guān)節(jié)力學(xué)、人體運動學(xué)、運動生理學(xué)等醫(yī)學(xué)相關(guān)內(nèi)容都融入了運動學(xué)范疇。 人們依據(jù)人體的功能解剖、運動的變化規(guī)律，把生物力學(xué)原理運用到

15、康復(fù)治療中，形成了一整套的康復(fù)運動學(xué)治療理論。 并進一步研究出卓有成效的運動治療方法。 生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員還根據(jù)人體的關(guān)節(jié)力學(xué)原理，為截肢和功能障礙的患者制作了合適的支具，大大提高了患者的生存質(zhì)量。,（一）內(nèi)容 人體運動學(xué)，主要指人體的功能解剖學(xué)、生物力學(xué)和部分運動生物力學(xué)的內(nèi)容。 功能解剖學(xué)，主要研究運動器官的結(jié)構(gòu)是如何適應(yīng)其生理功能的學(xué)科。 生物力學(xué)，主要采用力學(xué)原理分析骨骼、肌、關(guān)節(jié)運動中的力學(xué)現(xiàn)象，分析人體在靜態(tài)和動態(tài)時，力在各部位所起的作用。 運動生物力學(xué)，主要運用力學(xué)和生物學(xué)的基本理論和方法，研究運動著人體的生物和力學(xué)的規(guī)律，為進行運動治療建立合理的訓(xùn)練方法和恰當(dāng)?shù)氖址ǖ忍峁┮罁?jù)

16、。,四、內(nèi)容、方法和意義,（二）方法,運動學(xué)的研究方法有多種，主要包括描述性方法和規(guī)定性方法。 描述性方法主要是依據(jù)人體運動時測量出的數(shù)據(jù)，應(yīng)用運動方程、圖像法和表格法來描述人體運動當(dāng)時的狀態(tài)。 規(guī)定性方法則是對測量出的數(shù)據(jù)進行分析和歸納。,運動生物力學(xué)的研究方法包括實驗方法和理論分析方法。 前者主要是運用CT測試結(jié)合計算機圖像處理分析系統(tǒng)測定人體慣量參數(shù)、采用三維測力平臺及計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、等速測力器和肌電圖儀測定人體的力參數(shù)、以及采用高速攝像圖像分析系統(tǒng)測量人體的運動學(xué)參數(shù)，求得描述研究對象的某項運動特征的各項指標，以便提供進行該運動的必要條件。 后者則是采用人體系統(tǒng)仿真方法/多剛體系統(tǒng)

17、動力學(xué)理論建立抽象的力學(xué)模型，將運動主體和運動過程進行數(shù)學(xué)語言的描述，應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)理論和計算推導(dǎo)出各種人體運動的普遍規(guī)律和內(nèi)在機理。,（三）人體運動學(xué)與康復(fù)治療學(xué)的關(guān)系,康復(fù)治療學(xué)的對象是損傷和疾病所導(dǎo)致的功能障礙，尤其是運動功能及與之相關(guān)的功能損害，康復(fù)治療的目的是使患者的功能達到最大限度的恢復(fù)，能夠生活自理，重返社會。 康復(fù)治療中運用藥物和手術(shù)比較少，而以物理治療、作業(yè)治療、言語治療、假肢矯形器裝配、心理治療等作為主要治療手段，其中，運動治療作為物理治療的中心，是最為主要的治療手段之一。,運動治療（kinesiotherapy）,是使用器械、徒手手法或患者自身的力量，通過某些方式的運動，

18、使患者獲得全身或局部的運動、感覺功能恢復(fù)的訓(xùn)練方法。為了保持正常的人體運動功能，需要骨骼肌肉系統(tǒng)、心肺血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的共同協(xié)作。 骨骼與肌等是運動的基礎(chǔ)；心肺血管系統(tǒng)提供運動能量，決定運動功能的容量；神經(jīng)系統(tǒng)是運動的控制系統(tǒng)。當(dāng)三大系統(tǒng)發(fā)生疾病而影響其正常功能時，人體的運動功能等就會發(fā)生障礙，需要制訂科學(xué)的康復(fù)治療方案進行康復(fù)。 在這類方案中，往往是通過各類運動/活動的訓(xùn)練來增強上述系統(tǒng)的功能，恢復(fù)其運動功能和個體活動能力，以便重返社會。,人體運動學(xué)是康復(fù)治療學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程。 學(xué)習(xí)人體運動學(xué)，通過對人體結(jié)構(gòu)和機能的力學(xué)研究和運動動作的生物力學(xué)分析，掌握熟悉運動器官的結(jié)構(gòu)與功能相一致的關(guān)系

19、，可以幫助我們更深入地理解運動障礙的實質(zhì)、掌握各項運動治療的適應(yīng)證/禁忌證、技巧和手法，制定運動治療方案、選擇恰當(dāng)?shù)挠?xùn)練手段，準確地實施運動治療，省力又安全高效地進行訓(xùn)練。,通過研究不同的運動對于人體的某一局部施加的力量負荷的特點，可以采取預(yù)防措施防止治療時給病人造成誤用性綜合征的可能，防止治療師本人治療時用力過度/不當(dāng)導(dǎo)致自身外傷的發(fā)生，也有益于外傷后康復(fù)訓(xùn)練的適宜方法、強度、持續(xù)時間和間隔時間的選擇?？梢娙梭w運動學(xué)是康復(fù)治療學(xué)必不可少的重要基礎(chǔ)課程。,人體運動學(xué)是一門基礎(chǔ)科學(xué)，又是一門技術(shù)科學(xué)，是多種科學(xué)與工程學(xué)的基礎(chǔ)。 運動學(xué)知識是骨關(guān)節(jié)疾病的正確診斷與治療的基礎(chǔ)，也是恢復(fù)患者運動功能的

20、假肢、支具等的力學(xué)性質(zhì)設(shè)計和正確使用的重要基礎(chǔ)，對于康復(fù)治療師為患者選擇恰當(dāng)?shù)妮喴魏椭Ь?，并?xùn)練他們學(xué)會熟練地使用，也是十分必要的。 因此，掌握好人體運動學(xué)的知識，對于康復(fù)治療學(xué)專業(yè)的學(xué)生，至關(guān)重要。,第二節(jié) 人體運動的形式和原理,學(xué)習(xí)目標,1.掌握關(guān)節(jié)運動的形式和各個關(guān)節(jié)的主要運動方向；掌握杠桿原理和關(guān)節(jié)活動順序性原理，熟悉相關(guān)概念。 2.熟悉人體運動的基本形式，推、拉、鞭打、蹬伸、緩沖的定義，掌握擺動、軀干扭轉(zhuǎn)和相向運動的概念（能夠舉例說明）。 3.了解人體簡化后的主要運動形式。,一、人體運動的形式,（一）人體簡化以后的運動形式人體運動的形式多種多樣。 如上所述，把人體簡化成質(zhì)點，按照質(zhì)點

21、的運動軌跡可分為直線運動和曲線運動。 把人體簡化成剛體，運動形式包括平動、轉(zhuǎn)動和復(fù)合運動。,（二）人體關(guān)節(jié)的運動形式,屈曲(flexion),伸展(extension):主要是以橫軸為中心,在矢狀面上的運動。 內(nèi)收(adduction),外展(abduction):主要是以矢狀軸為中心,在前額面上的運動。 內(nèi)旋(internal rotation),外旋(external rotation) :主要是以縱軸為中心,在水平面上的運動。 前臂和小腿有旋前和旋后運動。 足踝部還有內(nèi)翻(inversion)和外翻(eversion)運動。,（三）人體的基本運動形式,運動生物力學(xué)將人體看作是由上肢、頭、

22、軀干和下肢組成的多環(huán)節(jié)鏈狀形式，它的基本運動形式如下： 1.上肢的基本運動形式 由上肢各關(guān)節(jié)共同完成。 （1）推：在克服阻力時，上肢由屈曲態(tài)變?yōu)樯煺箲B(tài)的動作過程。如胸前傳球。 （2）拉：在克服阻力時，上肢由伸展態(tài)變?yōu)榍鷳B(tài)的動作過程。如游泳。在運動中，上肢往往是推、拉動作相結(jié)合的運動形式，如劃船；有時在伸直時做推拉。 （3）鞭打：在克服阻力或自體位移時，上肢各環(huán)節(jié)依次加速、制動，使末端環(huán)節(jié)產(chǎn)生極大速度的動作形式，叫鞭打動作。如投擲。,2.下肢的基本運動形式,（1）緩沖：在克服阻力時，下肢由伸展態(tài)轉(zhuǎn)為較為屈曲態(tài)的動作過程。如跳遠前起跳時擺動腿的動作。 （2）蹬伸：在克服阻力時，下肢由屈曲態(tài)主動轉(zhuǎn)

23、為伸展態(tài)的動作過程。如跳遠前起跳時起跳腿的動作。 （3）鞭打：在完成自由泳的兩腿打水動作時，下肢各環(huán)節(jié)有類似上肢的鞭打動作。,3.全身基本運動形式,（1）擺動：身體某一部分完成主要動作（如一條腿的起跳）時,另一部分配合主要動作進行加速擺動（如雙臂和另一條腿配合起跳的擺動）動作形式,稱擺動。 （2）軀干扭轉(zhuǎn)：在身體各部位完成動作時,軀體上下肢沿身體縱軸的反向轉(zhuǎn)動的運動形式。 （3）相向運動：依據(jù)運動形式,把身體兩部分相互接近或遠離的運動形式稱相向運動。,（2）軀干扭轉(zhuǎn),二、人體基本動作原理（一）杠桿原理,運用杠桿原理對運動進行分析，是運動力學(xué)研究的重要途徑之一。1.概念 1）支點（F） 是指杠桿

24、繞著轉(zhuǎn)動的軸心點，在肢體杠桿上，支點是關(guān)節(jié)的運動中心。2）力點（E） 動力作用點稱為力點，在骨杠桿上力點是肌肉的附著點。3）阻力點（W） 阻力杠桿上的作用點稱為阻力點，是指運動階段的重力、運動器械的重力、摩擦力或彈力以及拮抗肌的張力，韌帶、筋膜抵抗牽張力的力等所造成的阻力。它們在一個杠桿系統(tǒng)中的阻力作用點只有一個，即全部阻力的合力作用點為唯一的阻力點。,4）力臂 從支點到動力作用線的垂直距離。5）阻力臂 從支點到阻力作用線的垂直距離。6）力矩（M）是力對物體轉(zhuǎn)動作用的量度。人體的各種運動多是肌肉的拉力矩作用于相應(yīng)環(huán)節(jié)，使之圍繞關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)的。肌力的測定和訓(xùn)練一般是就肌力矩而言。7）阻力矩

25、阻力和阻力臂的乘積為阻力矩。 力矩和阻力矩的作用方向一律用“順時針方向”和“逆時針方向”來表示。習(xí)慣上把順時針方向的力矩規(guī)定為正力矩，逆時針方向的力矩規(guī)定為負力矩。規(guī)定正、負之后，幾個力矩的合成就可用其代數(shù)和來計算。,2.杠桿的分類,（1）第1類杠桿 其支點位于力點和阻力點中間，主要作用是傳遞動力和保持平衡，它既產(chǎn)生力又產(chǎn)生速度。在人體中這類杠桿較少。（2）第2類杠桿 其阻力點在力點和支點的中間，。其力臂始終大于阻力臂，可用較小的力來克服較大的阻力，故稱省力杠桿。（3）第3類杠桿 其力點在阻力點和支點的中間，如使用鑷子。此類杠桿在人體上最為普遍。此類杠桿因為力臂始終小于阻力臂，動力必須大于阻力

26、才能引起運動，但可使阻力點獲得較大的運動速度和幅度，故稱速度杠桿。,3.杠桿的原理在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用,（1）省力 要用較小的力去克服較大阻力，就要使力臂增長或縮短阻力臂。在人體杠桿中肌拉力的力臂一般都短，可以通過籽骨、肌在骨上附著點的隆起等來延長力臂。提重物時，使重物靠近身體可以縮短阻力臂而省力，舉重的技術(shù)關(guān)鍵就是讓杠鈴盡可能貼近身體。 （2）獲得速度 許多動作不要求省力，而要求獲得較大的運動速度和運動幅度，如投擲、踢球等。為使阻力點移動的幅度和速度增大，就要增加阻力臂和縮短力臂。 人體杠桿中大多數(shù)雖是速度杠桿，但在運動中為了獲得更大速度，還經(jīng)常使幾個關(guān)節(jié)組成一個長的阻力臂，如擲鐵餅就先要伸展

27、手臂。有時要附加延長的阻力臂，如利用擊球棒和球拍的桿來延長阻力臂。,（3）防止損傷 從杠桿原理可知速度杠桿一般不能省力，而人體骨骼與肌組成的杠桿大多屬于速度杠桿，所以阻力過大的時候，容易引起運動杠桿各環(huán)節(jié)，特別是其力點和支點，即肌腱、肌止點以及關(guān)節(jié)的損傷。除通過訓(xùn)練增強肌力以外，還應(yīng)適當(dāng)控制阻力及阻力矩，以保護肌杠桿。,（二）關(guān)節(jié)活動順序性原理,運動中需要克服大的阻力/需要快的速度時，雖然運動鏈中各個關(guān)節(jié)同時用力，但總是大關(guān)節(jié)最先產(chǎn)生運動，然后依據(jù)關(guān)節(jié)的大小出現(xiàn)一定的先后順序。其意義在于主動強化訓(xùn)練大關(guān)節(jié)，發(fā)揮其潛力，利于訓(xùn)練的完成。小關(guān)節(jié)是人體動作的支撐點，對動作完成后身體的平衡保持有重要作

28、用，還可影響動作時間，提高速度。 不需要克服大的阻力/需要快的速度的運動，可以不采用以上所述的順序。,第三節(jié) 人體運動的動力學(xué),1.掌握動力學(xué)基本概念，如力、應(yīng)力和應(yīng)變、強度和剛度、彈性和塑性、蠕變、應(yīng)力松弛等。掌握梅脫、心臟的功能能力、運動能力和靶心率的概念。 2.熟悉牛頓的三個運動定律；熟悉人體的功能關(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形式，以及動量定理和動量守恒定律。,學(xué)習(xí)目標,人體運動的動力學(xué),一、概念 1.動力學(xué) 是研究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。如果力的方向與人體運動（速度）方向相同，就稱此力為人體動力，反之則稱為人體制動力。

29、2.力 一物體作用在另一物體上的推力或拉力。如果把人體看作一個力學(xué)系統(tǒng)，則人體受力可分為內(nèi)力、外力。二者互相作用產(chǎn)生適應(yīng)、協(xié)調(diào)和平衡。,主要有：1）人體重力 是地球?qū)θ梭w的引力。是人體保持直立姿勢以及活動時必須克服的負荷。人體重力的作用方向向下，大小與人體及負荷的質(zhì)量相等。 2）支撐反作用力 當(dāng)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。 靜力支撐反作用力：其大小與人體體重相同，方向相反。 動力支撐反作用力：大于人體體重。例如加速起蹲。3）摩擦力 指人體或肢體在地面或器械上運動或有運動趨勢時，所受到的阻礙運動的力。其大小因人體或肢體重量及地面或器械表面的凸起程度不同而異，其

30、方向與運動方向相反。,（1）外力,4）慣性力 指變速運動物體對施力物體的反作用力。其大小等于變速運動物體的質(zhì)量與加速度的乘積，方向與加速度方向相反，作用于引起加速度的物體上。如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，即慣性力。5）流體阻力 指人體在流體中運動時所承受的流體阻力。其大小與流體密度、運動速度和人體的正面面積成正比。在水中運動的阻力比在空氣中運動受到的阻力要大，但是因為水的浮力作用又抵消了人的大部分體重，故人體在水中運動比較省力。,6）器械的其他阻力 肢體推動運動器械進行訓(xùn)練時，除要克服器械重力外，還需要克服器械的慣性力、摩擦力或彈力

31、所產(chǎn)生的阻力，其大小與肢體的推力大小相等，方向相反。各種外力經(jīng)常被用來作為康復(fù)訓(xùn)練/治療的負荷，這種負荷要求選擇肢體中適合的投入訓(xùn)練的肌群及其收縮強度，以便使得肢體運動的方向和力量與負荷互相適應(yīng)，這是增強肌力訓(xùn)練的方法學(xué)基礎(chǔ)。,（2）內(nèi)力,主要有：1）肌拉力 這種力通過其在骨骼上的附著點，可以維持人體姿勢，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)力中最重要的主動力。2）各組織器官間的被動阻力 當(dāng)一肢體做屈曲或伸展運動時，其相反方向的組織受到牽拉，由于組織內(nèi)存在各種張力或粘滯力可以產(chǎn)生對抗牽拉的阻力，尤其是拮抗肌的張力，此時必須做相應(yīng)松弛，以保證運動的完成；這些阻力的存在，又使得松弛有一

32、定限度，保證了主要運動方向運動的適時和適度。,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（盡管很?。呐K搏動時與肺、縱隔和胸廓間的摩擦力等。4）內(nèi)臟器官和固定裝置間的阻力 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。,4）應(yīng)力 指人體結(jié)構(gòu)內(nèi)某一平面對外部負荷的反應(yīng)，用單位面積上的力表示（N/cm2）。5）應(yīng)變：指人體機構(gòu)內(nèi)某一點受載時所發(fā)生的變形稱為應(yīng)變。用變化的長度與原始長度的比表示（%）。6）強度和剛度 強度是人體承受負荷時抵抗破壞的能力。用極限應(yīng)力表示。剛度是人體在受載時抵抗變形的能

33、力。,7）彈性和彈性限度 物體受外力后發(fā)生變形，外力（在一定限度內(nèi)）一旦撤去，物體能恢復(fù)原有的體積和形狀的性質(zhì)，叫彈性。外力的這個限度叫彈性限度。 彈性材料能保持固定形狀，特點是應(yīng)力與應(yīng)變成正比，外力作用下外力功轉(zhuǎn)變成彈性能。8）塑性 物體受外力后發(fā)生變形，當(dāng)外力超過彈性限度時，即使撤去外力，也不能恢復(fù)原狀而保持變形的性質(zhì)，即發(fā)生了永久變形，叫塑性。 塑性材料變形不可恢復(fù)，特點是應(yīng)力與應(yīng)變呈非線性關(guān)系，外力作用下外力功轉(zhuǎn)變成變形能。,9）粘彈性材料 既具有彈性材料的力學(xué)性質(zhì)，又具有粘性材料的力學(xué)性質(zhì)的材料，叫粘彈性材料。 粘彈性是引起能量消耗的重要原因。 人體的骨、軟骨、肌肉、血管壁、皮膚都是

34、粘彈性材料，其力學(xué)性質(zhì)與溫度、壓力等外界環(huán)境的關(guān)系極為密切。,10）粘彈性材料的特點 蠕變：若令應(yīng)力保持一定，物體的應(yīng)變隨時間的增加而增大，這種現(xiàn)象稱為蠕變。 應(yīng)力松弛：當(dāng)物體突然發(fā)生應(yīng)變時，若應(yīng)變保持一定，則相應(yīng)的應(yīng)力將隨時間的增加而下降，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。 滯后：若物體承受周期性的加載和卸載，則加載時的應(yīng)力應(yīng)變曲線常與卸載時的應(yīng)力應(yīng)變曲線不重合，這種現(xiàn)象稱為滯后。,3.力的三要素,大小、方向和作用點。 力是一種矢量，力的相加、相減為矢量的合成和分解，遵循平行四邊形法則。,二、牛頓運動定律和動量定理、動量守 恒定律,如牛頓第一定律：物體如果不受到任何力或所受合外力為零，將保持其靜止狀態(tài)或

35、勻速直線運動狀態(tài)。它描述的是平動中人體和器械的慣性本質(zhì)。 由于保持一定的速度比改變速度省力得多，所以進行耐力訓(xùn)練如長途慢跑或快走的時候，提倡用穩(wěn)定的速度。另一方面，在作醫(yī)療體操時，如能保持動作的連貫性也可比較容易地完成動作，以減輕患者承受不必要的負荷。,動量定理和動量守恒定律：,物體在某段時間內(nèi)所受合外力與其作用時間的乘積稱為力的沖量；物體質(zhì)量與運動速度的乘積稱為運動物體的動量。 動量定理：物體在某段時間內(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，叫動量定理。它具有矢量性,主要用于研究運動技術(shù)。,動量守恒定律,當(dāng)系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零時，系統(tǒng)的總動量保持不變,叫動量守恒定律。人體

36、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。當(dāng)人體整體所受外力為零時，人體內(nèi)力可改變各個環(huán)節(jié)的相對位置，使環(huán)節(jié)的動量發(fā)生相互傳遞，但不能改變?nèi)梭w的總動量。 在康復(fù)訓(xùn)練中，可考慮利用這一定律，制動某環(huán)節(jié)以提高鄰近的需要加強訓(xùn)練環(huán)節(jié)的運動能力。,三、人體運動中的功能關(guān)系,人體運動的過程就是能量的轉(zhuǎn)換過程。在運動時，肌的收縮力牽引骨杠桿發(fā)生位移，改變?nèi)梭w的姿勢、位置和運動的速度，從而做功。即使人體靜止的時候，保持一定張力的肌肉維持身體的姿勢也要消耗能量。 因此，掌握人體運動中的功能關(guān)系對正確認識人體運動的規(guī)律，進而恰當(dāng)?shù)匕才趴祻?fù)訓(xùn)練的運動量，是十分必要的。,運動處方,指根據(jù)個體

37、的年齡、性別、健康情況、傷病診斷、功能評定結(jié)果、運動史等，為患者或健身活動者，以處方形式制定的，包括活動內(nèi)容、運動量、注意事項等內(nèi)容的訓(xùn)練計劃，稱為運動處方。 其中運動量中運動強度的選擇對于患者訓(xùn)練的效果和安全性都很重要。,確定運動強度的要點,是采取的運動所消耗的能量與患者本身所具備的做功能力(負荷能力)要匹配，完成最大負荷的60%80%即可。 一般采用心率作為運動強度指標的計算方法?？梢园凑沼故希↗ungmann）公式進行簡易推算。 如年齡50歲以上、有慢性病史的中老年人步行運動最高心率一般每分鐘應(yīng)不超過（170-年齡）。如某人55歲，步行鍛煉時每分鐘最高心率應(yīng)不超過（170-55），即11

38、5次。,對于心血管疾病患者以及心血管疾病的高危人群則要進行運動耐量試驗（使用功率自行車、跑臺，或者二次階梯試驗），對心臟的功能能力（functional capacity, F.C.）進行評定以后，再確定運動強度、運動能力（exercise capacity, E.C.）和靶心率（target heart rate, THR）。,運動耐量試驗相關(guān)概念：,1.梅脫（MET） 能量代謝當(dāng)量。每公斤體重從事1分鐘活動，消耗3.5毫升的氧，其運動強度為1 MET。用公式表示為： 1 MET =3.5 mlO2/Kgmin 1MET的活動強度，相當(dāng)于健康成年人坐位安靜時的代謝水平。稍高于基礎(chǔ)代謝（3.3

39、mlO2（/Kgmin）。 MET是由吸氧量計算而來。使用方便，不論活動是否需要克服體重，均可用MET來表示運動強度。,2.心臟的功能能力（F.C.）,指機體在盡力活動時所能達到的最大MET值。或在有氧范圍內(nèi)機體所能完成的最大強度活動的最大MET值。或心臟功能容量/體力功能容量，即體力活動能力。 在健康人，F(xiàn).C.相當(dāng)于最大吸氧量相應(yīng)的MET值。計算方法：F.C. = V O2max（mlO2/kgmin）/ 3.5 mlO2/kgmin 在年老體弱有病的人來說，F(xiàn).C.只相當(dāng)于沒有出現(xiàn)，或剛剛出現(xiàn)異常時，所能達到的吸氧量水平的相應(yīng)MET值。,3.運動能力（E.C.） 即進行心臟康復(fù)訓(xùn)練時，應(yīng)

40、達到并保持的運動強度。它由F.C.的百分數(shù)得來，是制定處方時表示運動強度的最好方法。按不同對象，可以取F.C.的40%90%不等。 4.靶心率（THR） 是經(jīng)過心臟功能能力評定后，確定的在康復(fù)訓(xùn)練時應(yīng)達到和保持的心率。 針對不同的疾病，可以制定具有不同訓(xùn)練側(cè)重點的運動處方，如增強全身耐力（心肺功能）的運動處方、增強肌肉力量的運動處方、加大關(guān)節(jié)活動度的運動處方等。,第四節(jié) 人體運動的靜力學(xué),學(xué)習(xí)目標,1.掌握靜力學(xué)的概念和作用；掌握力矩、力偶、力的平移定理，穩(wěn)定角、平衡角、穩(wěn)定系數(shù)和人體重心的概念，以及人體重心的位置。 2.熟悉恢復(fù)力矩、傾倒力矩的概念，和保持人體平衡的條件。,人體運動的靜力學(xué),

41、人體靜力學(xué)是研究人體在外力作用下處于平衡狀態(tài)下的性質(zhì)和行為的力學(xué)分支。 它是主要討論人體在完成靜力性動作，即處于相對靜止的姿勢（或稱平衡狀態(tài)）時的受力情況，以及獲得和維持平衡的力學(xué)條件。,掌握人體運動的靜力學(xué)的重要性,康復(fù)治療對象的問題主要是運動功能障礙，其平衡功能的恢復(fù)對其身體姿勢的保持、意外摔傷的預(yù)防和全身運動功能的恢復(fù)至關(guān)重要，不僅要恢復(fù)他們的坐位和立位的自動態(tài)和他動態(tài)的靜態(tài)平衡，還要恢復(fù)其行走、從事各種醫(yī)療體操、健身和家務(wù)勞動等活動中的動態(tài)平衡。,一、人體平衡（一）相關(guān)概念,1.力矩 是力對物體轉(zhuǎn)動作用的量度，是力和力臂的乘積。力使物體繞點或定軸轉(zhuǎn)動，其效果除了取決于力的大小和方向以外

42、，還取決于所圍繞的定點或者定軸與作用線的距離。只有與軸既不平行，也不相交的力才能使物體轉(zhuǎn)動，且起作用的僅僅是該力在垂直轉(zhuǎn)軸平面內(nèi)的分力。 通常規(guī)定 從軸的正面看去，力使物體按逆時針方向轉(zhuǎn)動時，力矩為正，力使物體按順時針方向轉(zhuǎn)動時，力矩為負。力矩的單位用牛頓米來表示。,人體的各種運動多是肌的拉力矩作用于相應(yīng)環(huán)節(jié)，使之圍繞關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)的。所以，肌力的測定和訓(xùn)練一般是就肌力矩而言。 恢復(fù)力矩是使物體恢復(fù)到原來平衡位置的力矩，它等于重力乘以重力對傾倒支點的力臂。傾倒力矩為傾倒力乘以對傾倒支點力臂的乘積。,恢復(fù)力矩和傾倒力矩,2.力偶：通常把兩個大小相等、方向相反、作用線互相平行、但不在同一條直線上

43、的一對力稱為力偶。它作用在剛體上，能改變剛體的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。 力與力偶臂的乘積稱為力偶矩。使物體產(chǎn)生逆時針方向轉(zhuǎn)動的力偶矩，取正值，反之取負值。,3.力的平移定理,剛體上的力可以平行于自身移動到任一點，但需要添加一力偶，其力偶矩等于原力對于新作用點的力矩。這樣，就可以把力平移到重心上去分析，并且不需要改變對人體的作用效果；但是，必須附加上一個力偶，此力偶等于原力對重心之距。這種方法可以簡化受力圖，對運動的受力分析有重要意義。設(shè)有力F作用于A點，如何使力平移后與原來的力等效呢？,力的平移,現(xiàn)在任選O點并在這一點加反向的兩個力F和F”，使其大小均等于F，作用線與F平行。由于F和F”為一平衡力系，故F、

44、F、F”的作用與F單獨的作用等效。 但F和F”可視為一力偶，因此作用于A點的力F可用作用于O點的F和力偶矩M=Fd來代替。,（二）人體平衡的條件,人體平衡的力學(xué)條件是合外力為0，合外力矩為0。兩個基本點條件同時滿足，人體才能平衡。 平衡穩(wěn)定性反映了物體維持原有平衡狀態(tài)和抵抗傾倒的能力，對于康復(fù)治療對象來講很重要。 與平衡有關(guān)的因素: 支撐面； 重心； 人體的重心垂直投影線越遠離支撐面的邊緣，則穩(wěn)定性越大。,穩(wěn)定角,是重心垂直投影線和重心至支撐面邊緣相應(yīng)點的連線間的夾角。 穩(wěn)定角是影響人體平衡穩(wěn)定性的力學(xué)因素。某方向上的穩(wěn)定角越大，人體在該方向上的穩(wěn)定程度越大，即在某方位上平衡穩(wěn)定性的儲備能力越

45、大。它綜合反映支撐面積大小、重心高低和重心垂直投影線在支撐面內(nèi)的相對位置對平衡穩(wěn)定性的影響。,平衡角,等于某方位平面上穩(wěn)定角的總和。它可以說明物體在某方位上總的穩(wěn)定程度， 通常稱為穩(wěn)度，即物體失去平衡的難易程度。,一個物體是否失去平衡，取決于該物體重心垂直投影線是否落在支撐面內(nèi)。物體開始傾斜時，隨著物體的傾斜，重力產(chǎn)生一個使物體恢復(fù)到原來平衡位置的恢復(fù)力矩，它等于重力乘以重力對傾倒支點的力臂。傾倒力矩為傾倒力乘以對傾倒支點力臂的乘積。傾倒過程中，如恢復(fù)力矩大于傾倒力矩，即重力作用線在支撐面內(nèi)，則恢復(fù)力矩使物體恢復(fù)到原位置。,傾倒過程中，如傾倒使得重力作用線通過支點時，則恢復(fù)力矩為0，重力矩起著

46、加劇傾倒的作用。 穩(wěn)定系數(shù)為傾倒力開始作用時穩(wěn)定力矩與傾倒力矩的比值。當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)大于1時，物體本身重力產(chǎn)生的恢復(fù)力矩足以對抗傾倒，當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)小于1時，物體恢復(fù)力矩對抗不了傾倒力矩，物體傾倒，平衡破壞。所以，物體越重，其穩(wěn)定力矩越大，抗傾倒的能力越強。,二、 人體重心,整個人體所受重力的合力的作用點，叫人體重心。它位于身體正中面上第三骶椎上緣前方7厘米處，大約在身高的55%56%。 重心移動的幅度取決于身體移動的幅度和移動部分的質(zhì)量。如上肢上伸時重心上移，下蹲時重心下移，大幅度體前屈或作“橋式動作”可以引起重心移出體外。,人體重心,為了訓(xùn)練平衡功能差的患者的平衡能力，開始訓(xùn)練時，可以先練習(xí)坐位（重心低支撐面較大）平衡，完成后練習(xí)立位平衡時，可先分開雙腿以加大支撐面使重心比較低，練習(xí)靜態(tài)和動態(tài)平衡，達到一定效果后，再逐漸過渡到并足訓(xùn)練。,三、人體平衡的特點,由于人體的呼吸和循環(huán)的存在，肌張力也不恒定，重心在一定范圍內(nèi)波動，因此人體平衡是相對的靜態(tài)平衡。,當(dāng)