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1、第三章第三章 人体运动的动力学人体运动的动力学3.1 3.1 动力学研力学研讨的的义务和内容和内容 解解释人体运人体运动形状形状发生改生改动的的缘由。由。对产生运生运动进展本展本质研研讨。其力学根底是牛。其力学根底是牛顿力学。力学。 3.1.1人体运人体运动中的力中的力力的概念力的概念影影响响力力的的作作用用效效果果的的三三个个要要素素：大大小小、方方向向和和作作用用点点。力的矢量性。力的矢量性。人体运人体运动的内力和外力的内力和外力外外力力与与内内力力的的相相对性性：假假设把把人人体体看看成成一一个个力力学学系系统，那那么么来来自自于于人人体体外外界界的的力力称称为外外力力。例例如如重重力力
2、、支支撑撑反反作作用用力力、摩摩擦擦力力等等。只只需需外外力力才才干干引引起起人人体体的的整体运整体运动。 人体运人体运动中所遭到的外力中所遭到的外力 a. a.重力重力 大大小小与与方方向向： ，方方向向：指指向向地地球球心心。 g=9.8m/s/sg=9.8m/s/s 重力与分量的关系；分量与重力与分量的关系；分量与质量和区量和区别。b.摩擦力摩擦力概念，和特性。概念，和特性。b1.静摩擦力和最大静摩擦力静摩擦力和最大静摩擦力b2.滑滑动摩擦力摩擦力c.弹性力性力概念：由物体概念：由物体发生形生形变产生的力。生的力。弹性力的胡克定律：性力的胡克定律：人体运人体运动中所遭到的外力在中所遭到的
3、外力在体育运体育运动中的运用。中的运用。 3.1.2关于内外力之间关系关于内外力之间关系n在跑、跳等动作中，人们普通都知道要跑得跟在跑、跳等动作中，人们普通都知道要跑得跟快、跳得更高更远就必需加大蹬地力量，实践快、跳得更高更远就必需加大蹬地力量，实践上人体所获得的动力并不是人的蹬地力，而是上人体所获得的动力并不是人的蹬地力，而是地面对人的反作用力，这就是人向后下用力而地面对人的反作用力，这就是人向后下用力而身体却向前上方运动的缘由。身体却向前上方运动的缘由。n要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必需加大人的蹬地要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必需加大人的蹬地力，这又取决于人体肌肉活
4、动引起的对地面作用力的大小。肌肉力，这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动是自动的，为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收活动是自动的，为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收缩的力量内力，以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力缩的力量内力，以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力外力，使人体运动形状发生变化。外力，使人体运动形状发生变化。n另外，实际中采取一些措施，利用外部条件在一定程度上也可提另外，实际中采取一些措施，利用外部条件在一定程度上也可提高地面对人体的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上钉子，起跑高地面对人体的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上钉子，起跑时用起跑器等时
5、用起跑器等。跳高起跳过程中的外力作用跳高起跳过程中的外力作用起跑过程中的外力作用起跑过程中的外力作用力力量量训练过程程中中人人体体肌肌肉肉收收缩抵抵抗抗负荷荷的的内内外外力力作作用用复习：人体的受力分析复习：人体的受力分析3.2牛顿定律及其运用牛顿定律及其运用掌握物体受力的分析方法掌握物体受力的分析方法n确定受力分析确定受力分析对象，取出隔离体象，取出隔离体n确定确定场力重力、力重力、电磁磁场力等力等n确定一切外力：确定一切外力：动力，阻力摩擦力、力，阻力摩擦力、空气阻力等，接触力等。空气阻力等，接触力等。n画受力分析画受力分析图abcd跑跑的的人人体体受受力力分分析析1.牛牛顿第三运第三运动
6、定律及其运用定律及其运用假假设物物体体A对物物体体B作作用用一一力力FAB，那那么么物物体体B同同时以以力力FBA反反作作用用物物体体A，两两力力的的大大小小相相等等，方方向向相相反反，并并在在同同不不断断线上。即：上。即：FAB=-FBA正确了解和运用牛顿第三定律应留意的几点：正确了解和运用牛顿第三定律应留意的几点：(1)作作用用力力和和反反作作用用力力分分别别作作用用在在不不同同的的物物体体上上，分分别别产产生生各各自自的的效效应应。它它们们不不同同于于一一对对平平衡衡力力。如如踢踢足足球球，脚脚对对球球的的作作用用力力为为F，作作用用在在球球上上，使使球球产产生生加加速速度度和和形形变变
7、。而而球球对对脚脚的的作作用用力力F，同同时时作作用用在在脚脚上上，使使脚脚产产生生向向后后，的的加加速速度度和和遭遭到到压压迫迫。虽虽然然二力大小相等，但作用在不同的物体上，产生不同的效果。二力大小相等，但作用在不同的物体上，产生不同的效果。(2)作作用用力力和和反反作作用用力力互互为存存在在条条件件。它它们总是是同同时产生生、同同时存在，同存在，同时消逝。消逝。(3)作作用用力力和和反反作作用用力力必必是是同同种种性性质的的力力。假假设作作用用力力是是摩摩擦擦力力，反反作作用用力力也也是是摩摩擦擦力力；假假设作作用用力力是是弹性性力力，反反作作用用力力一一定定也也是是弹性力。性力。(4)作
8、作用用力力与与反反作作用用力力等等值反反向向，沿沿同同不不断断线这一一规律律，不不受受相相互互作作用用的的两两物物体体的的运运动形形状状的的影影响响。不不论它它们处于于静静止止形形状状还是运是运动形状，相互作用力的上述形状，相互作用力的上述规律依然成立。律依然成立。第三运动定律在体育运动中的运用第三运动定律在体育运动中的运用n当人们进展各种运动时，作用力与反作用力当人们进展各种运动时，作用力与反作用力问题是普遍存在的。弄清它们的关系，才干问题是普遍存在的。弄清它们的关系，才干正确分析体育运动中各力的特点，结合牛顿正确分析体育运动中各力的特点，结合牛顿第二运动定律进展深化研讨。第二运动定律进展深
9、化研讨。 2.牛顿第一定律牛顿第一定律(惯性定律惯性定律)及其运用及其运用任任何何物物体体，在在不不受受力力作作用用时时，都都坚坚持持静静止或匀速直线运动形状。止或匀速直线运动形状。惯性性:物体具有物体具有坚持其原有持其原有“运运动形状的性形状的性质.牛顿定律在体育运动中的运用牛顿定律在体育运动中的运用1.长跑的匀速跑长跑的匀速跑2.举重等动作的衔接性举重等动作的衔接性3、牛、牛顿第二运第二运动定律及其运用定律及其运用要要使使物物体体运运动形形状状发生生变化化，就就必必需需对物物体体施施加加力力。当当物物体体遭遭到到的的合合外外力力不不为零零时，物物体体运运动的的加加速速度度与与合合外外力力成
10、成正正比比，与与其其质量量成成反反比比，加加速速度度的的方方向向与与合合外外力力的的方方向向一一致致，用用公公式式可可表表示示为：在运用牛在运用牛顿第二定律第二定律时应留意的几点：留意的几点：牛牛顿第第二二定定律律中中的的物物体体是是被被当当作作质点点。在在体体育育运运动中中对人人体体进展展研研讨时，也也不不例例外外，在在处置置多多环节衔接接体体的的动力力学学问题时，要要用用“隔隔离离物物体体法法，也也就就是是把把物物体体分分割割成成多多个个可可视为质点点的的物物体体，以便以便对每一每一质点直接运用牛点直接运用牛顿第二定律。第二定律。n牛牛顿第二定律反映的是加速度与力的矢量关系，指出加速度方第
11、二定律反映的是加速度与力的矢量关系，指出加速度方向永向永远与外力的方向一致。与外力的方向一致。n假假设物体同物体同时遭到假遭到假设干个外力的作用，那么物体的加速度就干个外力的作用，那么物体的加速度就由由这些外力的合力些外力的合力产生，其方向与合外力的方向一致。生，其方向与合外力的方向一致。n假假设将合外力分解将合外力分解为程度分力和垂直分力，那么，程度分力只程度分力和垂直分力，那么，程度分力只产生程度加速度，垂直分力只生程度加速度，垂直分力只产生垂直加速度。因此牛生垂直加速度。因此牛顿第二第二定律的分量式定律的分量式为： n力的力的单位位n力力的的单位位有有国国际单位位制制和和工工程程单位位制
12、制，本本书采采用用国国际单位位制制。在在国国际单位位制制中中，质量量的的单位位为“千千克克(kg)，加加速速度度的的单位位为“米秒米秒2(ms2)，力的，力的单位位为“牛牛顿(N)，即：，即：n1(N)1(kg)*(ms2)n在在体体育育动作作的的分分析析中中，也也常常用用“公公斤斤作作为力力的的单位位，在在用用牛牛顿第第二二定定律律计算算时，“公公斤斤应换算算为“牛牛顿。1(公公斤斤力力)9.8(牛牛顿)。n例题讲解：例题讲解：P63n作作业业P86：3，5，7，184、牛顿运动定律在体育运动中的运用实例、牛顿运动定律在体育运动中的运用实例向心力和离心力向心力和离心力向心加速度向心加速度向心
13、力向心力 向心力与离心力分析向心力与离心力分析支撑反作用力支撑反作用力n力的性力的性质n计算方法算方法GRa静态与动态支撑反作用力。讨论静态与动态支撑反作用力。讨论a, R, Ga, R, G的方向关系。的方向关系。 静态支撑反作用力 R=G=mg动态支撑反作用力 R=G+ma=(g+a)m a0 RG 超重 a0 RG 失重原地纵跳t1t2TtF0图6-1-7 CMJ垂直力与时间曲线3.3动量定理、动量守恒定律及其运用动量定理、动量守恒定律及其运用1.动量与冲量的概念量与冲量的概念动量矢量性量矢量性，单位：米位：米.千克千克/秒秒m.kg/s。冲量矢量性冲量矢量性单位：牛位：牛顿.秒秒N.s
14、冲量的几何含义：S=F*t tFS2.动量定理量定理 物体在运物体在运动过程中，在某段程中，在某段时间内内动量的量的改改动，等于所受所受合外力在，等于所受所受合外力在这段段时间内的冲内的冲量。即：量。即： n动量定理的矢量性。n例题：P73 3、动量定理在体育运动中的运用、动量定理在体育运动中的运用1在投在投掷工程中，工程中，为了添加器械的出手速度，即添加器了添加器械的出手速度，即添加器械的出手械的出手动量，量，应添加在最后用力添加在最后用力阶段段对器械的冲量。器械的冲量。这要求在要求在发扬最大力量的同最大力量的同时，延伸力的作用，延伸力的作用时间。2假假设要减少要减少对人体的冲力，就得延伸力
15、作用的人体的冲力，就得延伸力作用的时间，各种落地，各种落地缓激激动作就是典型的例子。作就是典型的例子。3运用运用动量定理量定理还可以可以计算人体运算人体运动中的一些力中的一些力学参数。学参数。在在腾跃工程中，用工程中，用测力台力台测出踏跳力随出踏跳力随时间的的变化曲化曲线，就可以求出人体所受的冲量，运用，就可以求出人体所受的冲量，运用动量定理，那么可求出人体量定理，那么可求出人体腾空的速度。空的速度。在另一些情况下，在在另一些情况下，在动作的作的电影影图片上可以片上可以计算算出人体或器械的运出人体或器械的运动速度。反速度。反过来，也可以来，也可以计算出相算出相应的平均冲力大小。的平均冲力大小。
16、4、动量守恒定律及其运用、动量守恒定律及其运用n任任何何物物质系系统在在不不受受外外力力作作用用或或所所受受外外力力之之和和为零零时，其其总动量量坚持持不不变。这就就是是动量量守恒定律。守恒定律。 n在在动量定理中，当量定理中，当Ft=0时得得n mVtmV1=0 n即：即： mVt=mV1人体肢体鞭打动作的环节动量传送人体肢体鞭打动作的环节动量传送M1V1=M2V2M1V3作作业P86P86： 8 8，1111，14 14 思索题1.人体动力学研讨的义务是什么人体动力学研讨的义务是什么?2.牛顿第一定律在体育运动中运用的表现有哪些牛顿第一定律在体育运动中运用的表现有哪些?3.举例阐明动量定理在体育运动中的运用举例阐明动量定理在体育运动中的运用?
