第二讲
人体运动的基本知识
第一节 人体运动中的参数 * 标量
只有大小没有方向的物理量叫标量。 如:温度、时间 * 矢量
既有大小又有方向的物理量叫矢量。力、位移、速度等力学中的大多数物理量都是矢量。 矢量的合成遵循平行四边形法则。 第一节 人体运动中的参数 * 运动学参数 时间参数 空间参数 时空参数
1.时间参数
(1)时刻
是人体位置的时间量度,是时间上的一个点。 (2)时间
是运动结束时刻与运动开始时刻之差值,过程量。
第一节 人体运动中的参数 (3)频率
是动作重复性的度量。
频率就是单位时间内重复进行的动作次数。
第一节 人体运动中的参数 2.空间参数 (1)路程
指人体从一个位置移到另一个位置时,人体 运动的实际路线的长度。 标量 (2)位移
表示人体在整个运动过程中位置总的变化, 是矢量,是对运动的直线量度。 举例:100m、400m.
第一节 人体运动中的参数 (3)角位移(转动角)Φ
定义:描述人体转动的空间物理量,人体整体或关节绕某轴转动时转过的角度。 方向:逆时针转动的为正,顺时针转动为负 单位:弧度(red)、角度、周。 第一节 人体运动中的参数 第一节 人体运动中的参数 3.时空参数 (1)速度 (V ) 速度=位移/时间,
是描述人体运动快慢和方向的物理量,矢量 (2)速率
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速率=路程/时间之比,
是描述人体运动快慢程度的物理量,标量
第一节 人体运动中的参数
飞行速度最快的球——羽毛球 第一节 人体运动中的参数 (3)角速度(ω)
指人体在单位时间内转过的角度.矢量 角速度ω=角位移Ф/时间t
表示物体转动的快慢与转动方向。 单位red/s。
第一节 人体运动中的参数 (4)加速度
指单位时间内人体速度的变化量,是描述人体运动速度变化快慢的物理量,用a表示。 ① 直线运动中,速度方向在同一条直线上;
② 曲线运动中,由于速度大小和方向均会发生改变,将a分解为两个分量,一个沿法线方向称法向加速度(an),一个沿切线方向称切向加速度(at) 。
第一节 人体运动中的参数 第一节 人体运动中的参数 (5)角加速度
表示人体转动时角速度变化的快慢,用β表示。指转动中角速度的时间变化率。 人体所有环节的运动均是绕关节轴的转动,因此我们常用角加速度来表征环节运动状态的变化情况。
* 人体运动中的量的特征: 瞬时性 矢量性 相对性 独立性
第一节 人体运动中的参数
* 描述人体运动参数注意问题
1.质点 是指具有质量、但可以忽略其大小、形状和内部结构而视为几何点的物体,是由实际物体抽象出来的力学简化模型。
第一节 人体运动中的参数
1.质点的运动包括直线运动和曲线运动。
2.直线运动又分为匀速直线运动和变速直线运动,后者在运动中比较多见。
3.曲线的运动方向始终在变化,具有矢量性。曲线运动又常分为圆周运动和斜抛物体运动。 4.斜抛物体作为质点,在运动中形成的轨迹是一条抛物线。
第一节 人体运动中的参数 2.刚体
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是由相互间距离始终保持不变的许多质点组成的连续体,它有一定形状、占据空间一定位置,是由实际物体抽象出来的力学简化模型。
在运动生物力学中,把人体看作是一个多刚体系统。 第一节 人体运动中的参数 * 人体的运动形式
(1)平动:指运动过程中,身体上的任意两点的连线始终保持等长和平行。
其运动轨迹是直线或曲线,人体平动时,身体上各点的位移、速度和加速度都一致,可简化成质点处理。
第一节 人体运动中的参数 第一节 人体运动中的参数
* (2)转动:指运动过程中,身体上的各点都围绕同一直线(即轴)作圆周运动,称转动。 转动时人体各点距离轴的距离不同,所以其线速度也不同,只能简化成刚体来处理。
第一节 人体运动中的参数 第一节 人体运动中的参数
(3)复合运动:人体的绝大部分运动包括平动和转动,两者结合的运动称为复合运动。 如骑自行车时,躯干可近似地看作平动,下肢各关节围绕关节轴进行多级转动。 研究中通常把复合运动分解为平动和转动,使问题大大简化。 人体的机械运动都是在一定的空间和时间中进行的。
第一节 人体运动中的参数 * 人体的运动有三个面:
水平面:与地面平行的面,把人体分为上下两部分;
额状面:与身体前或后面平行的面,把人体分成前后两部分; 矢状面:与身体侧面平行的面,把人体分为左右两部分。
第一节 人体运动中的参数
* 人体的运动有三个轴:
横轴(与地面平行且与额状面平行的轴)
纵轴(额状面与矢状面相交叉形成的、上下贯穿人体正中的轴)
矢状轴(与地平面平行且又与矢状面平行的轴,在水平方向上前后贯穿人体)
第一节 人体运动中的参数 * 人体运动的始发姿势
在康复医学中,为人体运动的始发姿势,即:身体直立,面向前,双目平视,双足并立,足尖向前,双上肢下垂于体侧,掌心贴于体侧。其中手的姿势(又名中立位)是手的掌心贴于躯干两侧,是唯一有别于解剖学中的人体基本姿势的,应提起注意。
第一节 人体运动中的参数 * 自由度
关节面的形态及结构决定了关节可能活动的轴,自由度与关节活动轴有关,关节轴有几个活动方向,就有几个自由度。
例如,髋关节可作屈伸、内收外展、内旋外旋三个轴的运动,有三个自由度。 凡具备两个以上自由度的关节均可产生环绕动作。 肢体一般环绕关节轴来进行旋转活动。
关节轴(即活动轴)可反映肢体活动范围和运动方式。
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第三讲
人体运动的基本知识
在运动技术研究中,不仅需要掌握各种动作在时间、空间上所表现出来的差异特征,而且更需要了解产生这些差异的内在原因。
第二节 人体运动中的动力学 * 学习目标:
1.掌握动力学基本概念,如力、应力和应变、强度和刚度、弹性和塑性、蠕变、应力松弛等。掌握梅脱、心脏的功能能力、运动能力和靶心率的概念。
2.熟悉牛顿的三个运动定律;熟悉人体的功能关系在制定运动处方中的重要作用。 3.了解人体简化后的主要运动形式,以及动量定理和动量守恒定律。 第二节 人体运动中的动力学 一.概念
第二节 人体运动中的动力学
2.力(force)是物体间的相互作用。
力三要素:力的大小、力的方向、力的作用点。 第二节 人体运动中的动力学 二.人体内力
内力:若将人体看作一个力学系统,则人体内部各部分相互作用的力称为人体内力。
如: 肌肉张力、韧带张力、组织粘滞力、关节约束力、各内脏器官的摩擦力、血液淋巴液的流体阻力等等。
第二节 人体运动中的动力学
* 内力虽然可引起人体力学系统各部分之间的相互作用,但不能引起人体整体运动状态的改变。
第二节 人体运动中的动力学 * 三.人体外力
若将人体确定为研究对象,即人体力学系统,那么外界对人体作用的力称人体外力。 它可以引起人体由静止状态改变为运动状态。
第二节 人体运动中的动力学 * 四.人体内力与外力的关系
1.内力与外力的区别
内力和外力的区分是相对的。如何确定某个力是内力或是外力,取决于研究对象。由于研究对象的不同,同一个力既可看作内力又可看作外力。
2.内力与外力的相互关系
人体内力不能直接引起人体整体的运动,但可以通过人体与外界环境的相互作用,这时人体内力的合效应可以引起人体特定外力,从而使人体发生整体运动。
第二节 人体运动中的动力学
* 举例:跳远的起跳蹬地动作,这时人体依靠下肢肌肉收缩力(人体内力)使下肢诸关节伸,在此过程中人体给地面以作用力,同时地面以支撑反作用力(人体外力)作用于人体,从而改
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