第一章运动生物力学概论PPT资料课件

运动生物力学运动生物力学重庆文理学院体育系匡晶1运动生物力学重庆文理学院体育系匡晶1运动生物力学（SportBiomechanics）把体育运动中各项动作技术的研究课题，赋予生物学和力学的观点及方法，使复杂的体育动作技术奠基定最基本的生物学和力学的规律之上，并加以数学、力学、生物学及运动技术原理的形式加以定量描述。2运动生物力学（SportBiomechanics）（二）人体运动的形式（2）.曲线运动1圆周运动2斜抛物体运动1、直线运动和曲线运动（1）.直线运动1匀速直线运动2变速直线运动3（二）人体运动的形式（2）.曲线运动1、直线运动和曲抛射点高于落点的斜上抛l出手高度不同，初速度不同的情况下，最佳抛射角度是不同的。最佳抛射角度不应是指某一特定的角度。如：铅球投掷，有最佳角问题抛点与落点不在同一水平面上的斜上抛运动4抛射点高于落点的斜上抛出手高度不同，初速度不同的情况下，最佳五、运动学量的特性（一）瞬时性（二）矢量性（三）相对性（四）独立性5五、运动学量的特性（一）瞬时性5第六章第六章 人体运动的动力学人体运动的动力学人人体体运运动动的的运运动动学学是是研研究究人人体体在在时时间间、空空间间上上的的各各种种运运动动状状态态及及其其变变化化规规律律，但但没没有有阐阐明明变变化化的的原原因因。而而人人体体运运动动状状态态的的变变化化原原因因正正是是人人体体运运动动的的动动力力学学的的主要研究内容。主要研究内容。6第六章人体运动的动力学人体运动第六章第六章 人体运动的动力学人体运动的动力学重点：牛顿运动定律及其在体育运动中的应用。7第六章人体运动的动力学重点：7一、人体运动中的力一、人体运动中的力（一）（一）力的概念力的概念力是物体间的相互作用。力的作用离不开物体。力的作用可使物体产生加速度和产生形变。力力的的三三要要素素：力具有方向性，线段的长度代表力的大小，线段的起点代表力的作用点。（二）（二）人体运动的内力和外力人体运动的内力和外力如果把人体看作一个力学系统，那么，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、关节约束力等等。8一、人体运动中的力（一）力的概念力是物体间的相互作用。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。例如：举重运动员力大无比却无法自举其身。例如：骑自行车后座带一个同学，如后面那个同学用力推自行车，是否自行车会加快？9虽然可引起人体力学系统各部分之间的相互作用，如果把人体看成一个力学系统，那么来自人体外界作用于人体的力称为人体外力。只有外力可以引起人体整体运动状态的改变，如人体由静止状态改变为运动状态。10如果把人体看成一个力学系统，那么来自（三）人体在运动中所受到的外力相互接触的两物体，在接触面上发生的阻碍相对运动或相对运动趋势的相互作用力，称为摩擦力。摩擦力分为静摩擦力和滑动摩擦力。1.重力重力是指地球上的物体所受到的地球引力。公式：W=mg重力的大小也叫重量。物理学中，重量与质量是两个不同的概念。2.摩擦力11（三）人体在运动中所受到的外力相互接触的两物体，（2）滑动摩擦力：（1）静摩擦力：相互接触的二物体有相对滑动趋势，而又保持相对静止时，在接触面上产生阻止其出现相对滑动的力，称为静摩擦力。两物体即将即将滑动时的静摩擦力称为最大静摩擦力。当两个物体相互接触并发生相对滑动时，二物体的接触面上产生阻碍物体相对滑动的力，称为滑动摩擦力。体育运动中的应用（钉鞋、镁粉、润滑油等）公式：f=N受N和的影响nFmax=0N（0为静摩擦系数，为静摩擦系数，N为正压力）为正压力）12（2）滑动摩擦力：（1）静摩擦力3.弹力发生形变的物体，要恢复原来的形状而作用在与它相接触的物体上的力，叫做弹性力。以物体发生形变为先决条件。产生的弹性力可作用在人体上，加大人体运动的速度或动作幅度133.弹力发生形变的物体，要恢复原来的形二、牛顿运动定律及其应用（一）牛顿第一运动定律及其应用因此，力力是引起物体运动状态运动状态改变的原因。任何物体，在不受力作用时（物体所受合外力为零），都保持静止状态或匀速直线运动状态。根据定律得知，力不是引起和维持物体运动的原因。不受外力的作用，匀速直线运动的物体仍可保持匀速直线运动。14二、牛顿运动定律及其应用（一）牛顿第一运动定律及其应用保持一定的速度比改变速度要容易、省力的多，特别注意动作的连贯性，尽可能避免平凡地改变运动速度，以减少不必要的负荷。如举重，动作中途停顿，则会加大动作的难度，甚至会导致动作的失败。应用克服惯力，实际上是指改变物体的运动状态。15保持一定的速度比改变速度要容易、省力的多，特别注（二）牛顿第二运动定律及其应用当一个物体受到的合外力不为零时，其运动状态将发生变化，即产生加加速速度度，加速度与合外力成正比，与其质量成反比，加速度的方向与合外力的方向一致。用公式表示为：F=ma力的单位：牛顿1（N）=1（kg）1（m/s2）1（公斤力）=9.8（牛顿）16（二）牛顿第二运动定律及其应用例题1：l某滑冰运动员质量为50公斤，当不用力后，在20秒内滑行了32米停下（假设作匀速减速运动），求他在停下来的过程中，受到的平均阻力为多少？解：V0=2S/t=3.2(m/s)F=ma=50(-0.16)=-8(N)Vt=0答：SV0t+1/2at217例题1：某滑冰运动员质量为50公斤，当不用力后，在20秒内滑三、牛顿第三运动定律及其应用1两物体相互作用时，物体甲对物体乙的作用力F1与物体乙对物体甲的反作用力F2大大小小相相等等、方方向向相相反、沿同一直线反、沿同一直线，且分别作用于两个物体甲与乙，即：F1=-F2。例如：跑步时，着地脚以F1作用于地面，与此同时，地面则以F2作用于着地脚。18三、牛顿第三运动定律及其应用1两物体相互作用时，物体甲对物2.2.第三运动定律在体育运动中的应用第三运动定律在体育运动中的应用最重要的是提高肌肉收缩速度和力量，以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力，使人体运动状态发生变化。创造良好的作用条件鞋钉、起跑器192.第三运动定律在体育运动中的应用又如：运动员推铅球时，人对球，球对人的作用力大小相等，但铅球向前的加速度远大于人向后的加速度，运动员体重越大，这种效果越明显，这也是投掷运动员需要加大体重的力学原因。20又如：20四、动量定理、动量守衡定律及其应用F为常量。冲量的单位为“牛顿米/秒”（一）动量和冲量1.动量力学上就定义速度与质量的乘积作为物体运动量的量度，称为动量。动量是矢量，其方向与速度方向一致，单位为“千克米/秒”（kgm/s）。l2.冲量l在力学中，将作用于物体上的外力与外力的作用时间的乘积，定义为力的冲量：21四、动量定理、动量守衡定律及其应用F为常量。冲量的单位为“牛（二）动量定理物体在运动过程中，在某段时间内动量的改变量K等于所受合外力在这段时间内的冲量I。即：K=I由F=ma得：即：物体动量的增量等于其所受的冲量22（二）动量定理物体在运动过程中，在某段时间例题1：质量为0.3千克的棒球，以10米/秒的速度朝向运动员飞来。被棒打击后以15米/秒的速度反向运动，设棒与球的接触时间为0.001秒，求：（a）棒给球的冲量；（b）球所受的平均冲力。解：Ft=mVt-mV0=0.3(-15-10)=-7.5（公斤米/秒）答：F=7.5/0.001=7500（牛顿）23例题1：质量为0.3千克的棒球，以10米/秒的速度朝向运动员（四）动量守衡定律及其应用任何物体系统任何物体系统在不受外力作用或所受外力和为零时，其总动量保持不变。设质量分别为m1,m2的两个小球，在极光滑的玻璃槽中（摩擦力小到可忽略不计），沿同一直线作同方向运动。初速度分别为V1，V2，如两球发生碰撞，碰撞时间为t，碰撞后速度分别为U1,U2(图2-37）。在整个过程中，两球所受合外力为零。mV2-mV1=0即：mV2=mV1=常数F1t=m1U1-m1V1F2t=m2U2-m2V2F1=-F2m1U1-m1V1=-(m2U2-m2V2)m1U1+m2U2=m1V1+m2V2V1V2F1F2m1m2U1m1U2m224（四）动量守衡定律及其应用任何物体系统动量定理在体育运动中的应用1.超越器械超越器械在投掷项目中，为了增加器械的出手速度，即增加器械的出手动量，应增加在最后用力阶段对器械的冲量。正确的作法是，在保证发挥肌肉最大用力的同时，通过延延长长力力的的作作用用距距离离来来延延长长作作用用时时间间。要要求求在在最最后后用用力前使身体尽可能超越器械力前使身体尽可能超越器械。2.缓冲动作若要减少对人体的冲力，就得延延长长作作用用的的时时间间，各种落地缓冲动作就是典型的例子。25动量定理在体育运动中的应用1.超越器械在投掷项系统的总动量守恒l是指系统内各物体的动量矢量和不变，但系统内的动量可以互相传递。l例如，运动中的鞭打动作，通过大关节带动小关节，借助近侧环节的制动，使近侧环节的动量向远侧传递，从而增大远侧环节或运动器械的运动速度。26系统的总动量守恒是指系统内各物体的动量矢量和不变系统所受的合外力为零，则系统的总动量保持不变。系统的内力只能使动量在系统内部个物体之间传递转移。某环节动量的改变量传递到其它环节。排球扣球等鞭打动作、27系统所受的合外力为零，则系统的总动量保持不变思考题：1。试述超越器械的生物力学原理？28思考题：282929xiexie!xiexie!谢谢！谢谢！xiexie!谢谢！