体育力学参考资料

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1、1 转动惯量：是衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量，与物体（人体）的质量，质 量分布。 2 人体（质心）重心：质心是物体的质量中心。重心是物体各组成部分所受重力能合力 作用 3 环节相对质量：各环节的绝对质量与人体总质量之比，人体各环节的质量叫各环节力 的 绝对质量 4 环节半径系数：近侧端关节中心至环节质心（重心）的距离与环节长度的比值 5 频率：是动作重复性的质量，频率就是单位，时间内重复进行的动作次数 6 时刻：是人体位置的时间量度，是时间坐标轴上一个点（它用于运动的开始，结束和 运 动过中许多重要相位的瞬时 7 角位移：是指人体运动的空间物理量，人体整体或环节绕某周转动时转过的角度。

2、 8 位移：表示人体在整个运动过程中位置总的变化，既有大小又有方向，是对运动的直 线 量度 9 角速度：人体在单位时间内转动的角度，用此表示物体转动的快慢与转向 10. 速率：有人体运动所经过的路程与通过这段路程所用时间之比，是描述人体运动快慢 度的物理量 11加速度：指单位时间内人体运动速度的变化量，是描述人体运动变化快慢的物理量 12. 非惯性参考系：是指以相对于地球的变速运动物体，或有说以相对于惯性参考系做变 速运动的物体参考系 13. 惯性参考系:是指以地球或相对于地球静止不动的物体或作匀速直线运动的物体作为参 考系 14. 参考系：指为了描述人体运动所选定的作为参考标准到物体或物体群

3、 15. 数据平滑:以实验为主的运动生物力为研究中，原始数据大多是借助于实验手段直接测 量得到 16. 力：物体的相互作用 17. 力矩：使物体（人体）转动状态发生改变的原因，不仅跟力的大小有关，还跟力的作 用或和转轴的垂直距离有关 18. 冲量与动量：冲量，作用于物体上的外力与外力的作用时间的乘积;动量：用以描述物 体在一定状态下具有的运动量，质量与速度的乘积 19. 功率:是单位时间内的功量，表示做功快慢的物理量，其量值为外力对物体做功以及做 功所花的时间 20. 牛顿第二定律：当一个物体受到的合外力不为零时，物体运动的加速度和合外力成正 比，与其质量成反比，加速，方向与合外力的方向一致

4、21. 转动定律：刚体绕固定轴转动时，转动惯量与角加速的乘积作用于刚体上的合外力矩 22. 鞭打动作：人们把这种在克服阻力或者自体位移过程中，肢体依次加速与制动，使末 端环节产生加速度和动作形式 23. 动量定理：物体在运动过程中，在某阶段时间内动量的改变量 P 于所受合外力在这 段时间内的冲量 I，即 P=I 24. 相向运动：人体在腾空状态，由于肌群的收缩使身体部分同时相反方向转动 25. 稳定角：支撑面的任意一点与重心连线与重力线之间的夹角 26. 稳定平衡：人体在外力作用下偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体自然回复平衡位 置，而不需要过肌肉收缩恢复平衡 27. 支撑面：是由各支撑面部位

5、的表面及它们所包围的面积 28. 质点：不考虑物体本身的形状和大小，并把质量看作集中在一点时，就将这种物体看成“质点” 29. 刚体：在外力的作用下。其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体 填空题：1人体运动学参数包括（时间参数） （空间参数） （时空参数） 。 2人体运动研究中，步频，步时等参数量属于（时间）特征，人体质心的速度及膝关节运 动的角速度参量属于（时空）特征。 3影响人体转动惯量的因素有（质量） ， （动轴位置） ， （质量分布） 。 4影响力的作用效应的因素有力的（方向） ， （大小） ， （作用点） 。 5教练员在岸边得划船运动员划船速度是 3 米/秒，在这测试中，选择的

6、参考系是（岸边） ,根据参考系的定义，这一参考系是（惯性）参考系。 6跳水运动员空中转动角速度变化，是运动员通过身体姿态变化调整身体的（转动惯性） 所致。 7短跑中，摆动腿充分折叠可调节摆动腿的（转动惯性） ，以提高摆动角速度。 8人体在原地纵跳中，设人体的质量为 M，地面动态支撑反力为 R，若蹬伸过程中加速 度为 a，则地面动态支撑力的表达式为（R=mg+ma） 。 9运动员跑弯道时，身体质心的加速度可分解两个部分，一是（向心加速度） ，此加速度 指向圆心，二是（切向加速度） 。 10 （向心）速度引起了速度方向变化， （切向）加速度引起速度大小的变化。 11研究短跑运动员 100 米速度的

7、分配规律，可采用（一）维坐标，研究跳远运动员的起 跳动作，一般用（二）维坐标，研究武术运动员空中翻转动作应该采用（三）维坐标。 13体操运动员在单杠上做前空翻 2 周下，在直体离杠前的转动轴是（单杠） ，离杠后在空 中屈体翻转的转动轴是（额状轴）：空中转动时转动惯量较之离杠时（小） ，从而转动速度 （增大） 。 14人体跑动中，推动人体前进的力是地面（摩擦力） 。 15两足球运动员以相同的速度跑动，在对抗中体重大的运动员要占优势，这是由于体重 大的运动员的（动量）大的原因。 16力矩在时间上的累积称为（冲量矩） 。 17三维测量力台与关节等速度测力装置都是用于力量测量的设备，测力台测得力是（外

8、 力） ，等速测量装置测得的力是人体的（内力） 。 18身体环节的摆动方要目的是：一是增加身体活动的（协调性） ，保持身体平衡，二是增 加（动作效果） 19 “仰卧摆腿起坐”的动作时利用（动量矩的转移）原理而实现的。 20 “单杠上摆动屈伸上”的动作是利用（动量矩转移）原理而实现的。 21人体平衡的力学条件是（合外力为零） （合外力矩为零） 。简答题： 1.简要说明人体运动学研究的基本技术手段及其研究的最基本内容。 答：目前常用的运动学参数的采集手段有角度传感器，加速度传感器和摄影测量，由于摄 影测量具有非接触的特点且采集的运动学参数比较齐全，在训练和科研中广泛应用。 完成摄影解析后，解析系统

9、就会自动产生所有人体运动关节点（或器械）的原始坐标 数据。进一步得到更多的运动学数据，如角度、速度、加速度等。2.简要说明跳高运动中，摆臂与摆腿对起跳技术的影响。答：在跳跃类项目中，肢体的摆动动作与起跳动作存在合理的配合关系，从力学分析来看， 摆腿和摆臂动作在跳高项目中具有重要的意义。 （1）协调人体动作，维持身体平衡。 （2）摆动所产生的惯性力可反射性地加大地面对人体的支撑反作用力。 （3）摆动的结果提高了起跳离地瞬间的身体重心的高度。 （4）摆动动作的，可促进摆动肢体的动量矩向全身的转移，增加了躯干和起跳腿向上的速 度。3.运用所学的力学原理，说明短跑运动员跑动中加快摆动腿摆动角速度的基本

10、方法。 答：加快摆动的速度，可提高步频：（1）增加摆动腿的转动力矩。 （2）减小转动肢体的转 动惯量。 因此，在加大摆腿力量和幅度的基础上，要缩短转动半径，半径越短，则转 动惯量越小，因而角加速度越大，即转动越快。4.写出动量定理的表达式，并分析投掷运动员增大出手速度的基本力学原理。 答：Ft=M1V2-M1V1 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，通过延长力的作用距离来延长作用的时间，要求在最后用力前使身体尽 可能超越器械。5.试分析拔河相持不下时，作用于人体上的力，并写出平衡的力学方程

11、。 答：Fx=0 F-f=0Fy=0 N-G=0M0=0 FxH-GxL=0 6.计算图示人体的稳定系数。(高 1 米，宽 0.8，重心 70KG，手臂 20 千克） 答： 稳定力矩 Mw=70*0.4=28（kgf*m）k=70*0.4/20*1=28/20=1.4倾倒力矩 Mq=20*1.0=20（kgf*m）稳定系数 k=Mw/Mq=1.48. 简述鞭打动作的基本概念及其力学原理。 人们这种在克服阻力或自体位移的过程中，肢体依次加速与制动， 使末端环节产生极大速度的动作形式称为鞭打动作 （1）.动距的传递。 物体之间动量传递是通过它们的相互作用力的冲实现的。 （2）.肌肉活动的顺序性。

12、鞭打时，一般由大肌群首先活动，然后肌肉一次活动直至肢体末端的肤肌活动结束。 （3）.肌肉的预先拉长。 在完成鞭打动作时，人体环节通常先向相反方向运动。 （4）.肢体转动惯量的可变性。 鞭打动作可以利用肢体转动的可变性来增大鞭打效果。9.为何动量矩守恒定律，利用动量矩守恒原理，分析跳水运动员在空中加大身体转动速度 的原理。 当合外力矩为 0 时，其动量矩保持不变。 当 M=0 时， Jw=恒矢量 动量矩守恒定律表明，当刚体的动量矩，转动惯量 J 与角速度 W 在量值上成反比。 根据人体转动惯量具有可变性的特点，人体处于腾空状态时，可以通过调整肢体的位置， 改变质量分布，进而调整人体相对基本轴的转

13、动惯量，以达到控制人体转动角速度的目的。跳水运动员在空中，因身体减小转动半径，减小转动惯量，从而加大身体转动速度。11.简要说明影响人体转动惯量的基本因素。 J=mR 平方 由上式可知，物体（人体）的转动惯量与物体（人体）的质量，质量分布和 转轴位置半径有关。12.写出动量的表达式，并分析人体缓冲动作中减小地面冲击力的力学原理。 F(f2 f1 )=MV2 MV1 即 MV 2-M1 一定，因此，与动员完成落地动作所需地面平均冲力的冲量也是一定。 所以，F 与 P 成反比例关系， 尽量减小地面对人体的平均冲力，防止伤害事故发生， 就得尽可能设法延长人体与地面的落地接触时间，具体到动作上就是要屈膝缓冲， 下肢肌肉做退让性收缩，以加长力的作用距离，增长的作用时间，从而达到减小 F 的目的。13.如下图所示，运动员自然悬垂在单杠上，试画出作用于人体的力，并列出力的平衡方程。平衡力学条件； （1）F=0 （合外力） （2）M=0 (合内力） Ft1=Ft2sin-Ft2sin=0 Ft2=Ft2cos+Ft2cos=014.简述影响人体平衡的基本因素 1.支撑面 支撑面具有各支撑部位的表面及它们所包围的面积，支撑面越大，物体平衡的稳定性就越 好。 2 垂心高度 垂心越低，稳定性越好。 3 体重，身体质量 重力矩越大，稳定性就越好。