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1、第四章 综合实验实验九踏跳动力学参数测量（陆阿明）一、实验目的通过对跳远、跳高两项运动技术踏跳动作的动力学参数测量，进一步掌握体育运动中动力学参数的测量方法，并运用测量结果对踏跳动作技术进行初步的分析。二、实验原理人体在完成整体运动时，通过人体各环节的肌肉用力给外界物体以力的作用，外界物体则以反作用力作用于人体，使人体产生整体位移。由于环节肌肉用力是变化的，因而其反作用力也是变化的。通过三维测力系统，可测量跳远和跳高踏跳时的地面反作用力。详细测量原理见第三章的“三维测量平台”。三、实验仪器和材料三维力测试系统（包括测力平台（需要埋入地下）、放大器、记录输出设备），实验室需要留有足够的助跑和缓冲
2、空间，落地缓冲用海绵包或沙坑。四、实验方法与步骤1.测试者简要讲解力测试系统的组成，启动预热并调整力测试系统，确定采样频率、采样时间等参数。2.被试者测量3-7步助跑距离（根据实验室大小确定），作好标记，练习几次以保证较为自然完成动作时踏跳脚能在测力平台中央位置踏跳。3.正式测试，被试者分别完成3-7步的助跑跳远踏跳和助跑跳高踏跳动作（背越式）。4.采样结束后存盘，打印两次踏跳的Fzt曲线，并记录以下的动力学特征参数。动力学参数跳远踏跳跳高踏跳FxFyFzMxMyMzIxIyIz五、实验结果讨论（1）比较两种踏跳技术的动力学参数的大小，并结合运动技术的目标说明其力学意义。（2）计算两种踏跳离地
3、瞬间用力反向与水平面之间的夹角，说明其数值的力学意义。实验十 人体静态平衡能力的测量（赵焕彬、王海涛）一、实验目的掌握人体静态平衡能力的测试与评价原理和方法。二、实验原理 静态姿势(直立不动姿势) 是指人在站立时尽量保持不动,事实上人在静止站立时始终绕自己的平衡点不停地晃动,它是自我意识无法控制的,称生理性姿势动摇。人体平衡的维持主要依赖于前庭、视觉和本体感觉系统的输入及中枢神经系统的整合,研究人体平衡功能的稳定及其控制对运动医学、康复医学以及老年医学均有重要的意义。三、实验器材人体平衡能力测试系统、秒表、方木条（长30厘米、高宽各3厘米）。四、实验方法与步骤(一) 单足支撑站立(鹤立)测验
4、本测验适用于10岁以上至大学年龄的男、女学生。 受试者由双足直立姿势开始，单足提踵前脚掌站立，另一腿屈膝上提，使其脚掌贴于支撑腿的膝内侧，两臂姿势不限，计单足独立的持续时间，支撑腿的前脚移动即停表。 取三次测验中的最佳成绩，参考下表的评定标准予以评定。 亦可令受试者将非支撑腿伸直前伸，使脚掌离地面约10厘米，两手插腰，睁眼或闭眼维持平衡。支撑脚可全脚掌着地，亦可提踵，闭眼或提踵可加大动作难度，(二) 踩木测验 方法分为两种，即足长轴与方木条长轴垂直交叉呈十字的十字踩木测验，与足长轴与方木条长轴平行的纵向踩水测验。左右两足各测3次，计单足站在方木条上维持身体平衡的时间。 累计两种测验各6次的时间
5、，即为测验成绩。可按下表的标准评定。单足支撑站立评定标准男大学生成绩水平男大学生50以上优28以上37-49良23-2725-36中8-225-24下3-74以下差2以下十字踩木测试评定标准男大学生成绩水平男大学生225以上优180以上165-224良140-17965-164中60-13915-64下15-5914以下差14以下纵向踩木测验评定标准男大学生成绩水平男大学生346以上优336以上306-345良301-335221-305中206-300181-220下166-205180以下差165以下（三）平衡台测试1. 开机，预热。2. 将受试者基本情况输入到计算机中。3. 进行采样参数
6、的设置。4. 传感器清零。5. 按系统提示进行平衡测试。6. 数据存盘。7. 进行数据分析。五、实验结果与讨论 不同项目人体静态平衡能力的差异。实验十一 步态的动力学测量（王小虹）一、实验目的1通过测量，了解正常速度走的动力学特点，2掌握三维测力系统的使用方法。二、实验原理 正常速度走的动作中力随着时间大小和方向都是变化的，三维测力系统把力分解为空间直角坐标系中的X，Y，Z三个坐标轴方向的力分别测定，还可以测定对三个坐标轴方向的力矩，比较全面的反映了力随着时间的变化特点。测力系统的力传感器分为电阻应变片式的和压电晶体式的两种。三、实验仪器与材料 三维测力系统（包括三维测力平台，计算机系统和软件
7、），打印纸四、实验方法与步骤1 启动软件，设置测试参数，2 用正常速度走，左脚和右脚各踏上测力平台面上一次，分别记录和保存数据。3 分析数据和曲线五、实验结果与讨论1X，Y，Z方向力-时间曲线各有何特点， 2曲线上的波峰和波谷各代表步态的哪个动作阶段， 3前后方向上的冲量图有何特点， 4力矩-时间曲线有何特点， 5比较左右脚力-时间曲线、冲量图及力矩-时间曲线的异同。实验十二 步态的运动学测定（王小虹）一、实验目的1通过测量，了解正常速度走的运动学学特点，2掌握平面影像测量方法。二、实验原理 按照运动生物力学影像测量的要求拍摄走的动作，并解析录像资料获取走的动作中各步态阶段的人体运动学参数，分
8、析这些运动学参数了解走的主要运动学特征。三、实验仪器与材料摄像机，三角架，标杆，比例尺，影像解析系统四、实验方法与步骤1从侧面拍摄走的动作（1）确定拍摄范围（2个复步），在拍摄范围两端设立标杆，（2）确定拍摄距离（是拍摄范围的5.5倍以上，摄像机高度为垂直拍摄范围中部，在此位置放置三角架，固定摄像机，（3）调整摄像机，调整焦距以使得成像大小位置合适，设定电子快门不大于1/500秒，调整完成固定不动，（4）拍摄走动作，拍摄两个复步， 2拍摄比例尺。（在与拍摄动作完全相同的条件下） 3解析录像资料，从中获取反映步态运动学特征的参数 （1）进入分析软件， （2）剪辑录像资料，选定要分析的片段， （3
9、）按照一定的模型，点关节点， （4）输入比例尺， （5）显示、打印反映步态运动学参数数据、和曲线五、实验结果与讨论1前蹬、垂直支撑、后蹬等各动作阶段的速度特征，2上述各动作阶段的髋关节、膝关节角度随着时间变化的特点，3上述各动作阶段的人体重心变化特点。实验十三 走的足底压力分布测定（王小虹）一、实验目的1了解走的足底压力变化及分布特点，2掌握使用足底压力测试系统测定足底压力的方法。二、实验原理足底压力测试系统是一种测定足底压力、压强、压力中心及运动中压力分布随着时间变化特征的测试系统，由于采用了在鞋垫或压力平板中密布力传感器的方式，并采用了较高的采样速度，该系统可以精确测定在运动中足的压力分布
10、特征。数据通常采用存储卡存储方式保存或有线传输或无线发射方式然后接收保存方式。三、实验仪器与材料 足底压力测试系统，计算机系统及测试、分析软件，打印纸等四、实验方法与步骤1测试走的足底压力（1）按要求安装好压力传感器鞋垫，连好接线，仪器，（2）测定足底压力2取得数据、曲线、图表以及图像等（1）打开相关软件，（2）读取测试数据，（3）显示、打印压力-时间曲线，压强-时间曲线，压力实时分布图（分为若干阶段），（4）分析上述资料。五、实验结果与讨论1 压力-时间曲线有何特点，左右脚有何异同？2 压力峰值，波形变化特点，左右脚有何异同？3 压强-时间曲线有何特点，左右脚有何异同？4 步态各动作阶段压力
11、分布特点5 压力中心变化有何特点，左右脚有何异同？实验十四 等速肌力测量（赵焕彬、王海涛）一、实验目的掌握等速肌肉力量的测试与评价原理和方法。二、实验原理肌肉的收缩受外界条件的制约和神经系统的控制，表现为静力性(等长)收缩和动力性(包括等张和等速)收缩形式。动力性收缩又分等张收缩、等速收缩和张力、速度皆变的收缩三种式。等张和等速收缩又各分为向心(主动)和离心(被动)两收缩形式。等速(等动)收缩肌力测试是在给定转动速度和选定运动范围的条件下，测定被测环节在所测范围内各个角度下的力矩(力矩曲线)。等速测试法不同于等长、等张测试的肌肉力量测试、评定方法。与等长、等张测试相比，等速测试的显著特点是运动
12、速度相对稳定，不会产生爆发式运动的现象，且在整个运动过程中所产生的阻力与作用的肌力成正比，即肌肉在运动全过程中的任何一点都能产生最在的力量。三、实验器材等速肌力测试系统。四、实验方法与步骤1. 测试方法(1) 开机，根据具体测试情况进行调机并安装相应组件。(2) 将预定好的实验参数设置输入到计算机中。(3) 登记受试者的姓名、性别、年龄、籍贯，并对受试者进行编号。(4) 测量受试者的身高、体重、某些环节的长度和围度、准备活动前后的心率等指标。(5) 带领受试者做全身性准备活动以提高其心肺功能，具体活动内容可根据测试自行设计，例如慢跑、扩胸、踢腿、摆臂、体前后屈等。(6) 引导受试者做专项准备活
13、动以提高其适应能力，活动内容的设计应符合测试要求。例如测踝关节屈伸肌群的力量时，要做使踝关节屈伸肌群充分活动的各种动作。(7) 准备活动完毕后，对受试者固定，同时进行必要的讲解。在每次正式测试前，要求测试对象进行两、三次热身练习，以掌握动作要领。(8) 通常按照如下顺序进行测试：等速向心收缩测试、等速离心收缩测试、等长收缩测试、等张收缩测试。(9) 测试速度的选择请参考下表(CYBEX 6000型测力仪测试速度建议)（10）测试完立即将数据存盘，并检查有无丢失数据。发现遗漏，立即补充。然后再给受试者解开固定肢体的绑带。（11）打印测试报告。2. 测试注意事项(1) 控制好准备活动和讲解测试内容
14、、方法的时间，把握好实验各个步骤的衔接。(2) 测试过程中严格监督受试者的身体姿态和关节运动轴线与测力仪连杆运动轴线的重合。(3) 尽量准确的测量受试者的身高、体重、肢体的围度和长度、安静时心率等，最好测3次取平均值。(4) 在实验讲解中，着重强调实验的重要性，要求受试者一定要尽力完成每一个动作，并在每一个动作的进行中不断给予精神鼓励，使受试者始终尽最大力量完成动作；同时在每一个动作将要开始时给予提醒及手势。(5) 在实验中，考虑到受试者对专业术语不甚了解，尤其是关键词“屈、伸、离心、向心”等。所以我们采用口头语对其进行讲解，并同时给予动作示范，使受试者能迅速掌握动作要领。五、实验结果与讨论 试叙等速肌力随速度增加的变化规律，不同关节等速肌力的特点。CYBEX 6000型测力仪测试速度建议测试与训练形式慢速力矩曲线测试（/s）快速力矩和耐力测试（/s）普通受试者能力强的受试者肩关节屈/伸、外展/内收、旋内/旋外、绕环60180240或300肘关节屈/伸60180240前臂旋前/旋后30或60120180腕关节屈/伸、外展/内收30或6012
