第二章、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)教案1

1、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)教案班 次上課日期節(jié) 次上課時(shí)數(shù)累計(jì)時(shí)數(shù)教學(xué)場(chǎng)所09體教1班2011年9月8日3-42課時(shí)18課時(shí)12-40909體教2班2011年9月9日3-42課時(shí)18課時(shí)13-207授課內(nèi)容第二章 人體慣性參數(shù) 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù) 教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生明確運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)參數(shù)的特征量及特性。掌握人體慣性參數(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)、的基本特性以及各類參數(shù)的采集方法。教學(xué)重點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的概念、公式以及其在運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的采集教學(xué)方法講授教學(xué)法：采用提問的方式對(duì)上節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行回顧，對(duì)本堂課進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，講解中展開相關(guān)內(nèi)容，補(bǔ)充有關(guān)材料，通過語言向?qū)W生系統(tǒng)連貫地傳授知識(shí)、技能，發(fā)展學(xué)生智力。討論教學(xué)法：在教師

2、指導(dǎo)下，讓學(xué)生獨(dú)立地閱讀教材、收集資料，并進(jìn)行群體性的討論。討論教學(xué)法以學(xué)生自己的活動(dòng)為中心，可以激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探討以及對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，達(dá)到師生互動(dòng)。案例教學(xué)法：教師通過對(duì)教材中的典型事例進(jìn)行分析，使學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法。課前復(fù)習(xí)、提問班級(jí)學(xué)生姓名題 目09體教1班楊亞輝運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的發(fā)展前景？09體教2班景潔濤在海拔高的地方舉辦奧運(yùn)會(huì)，對(duì)哪些項(xiàng)目有影響？09體教2班鄺鵬飛為什么體操運(yùn)動(dòng)員會(huì)選擇身材比較矮小的？ 教學(xué)內(nèi)容：l 教學(xué)常規(guī)：師生問好、登記考勤等l 導(dǎo)入部分：復(fù)習(xí)：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)學(xué)科概述；提問問題：運(yùn)動(dòng)生物力 學(xué)的發(fā)展前景？ 宣布本節(jié)課內(nèi)容，提出問題：大家知不知

3、道自己的頭有多重？討論：怎么才能知道自己的頭的重量？引發(fā)學(xué)生興趣。 舉例解決學(xué)生問題，引出本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)（古代一科學(xué)家，最早用六具冰凍的男尸研究人體，他把男尸的頭全部割下來，放在體重計(jì)上稱重量，這就是最早的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究?，F(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)推算出人的頭占體重的百分比，所以要想知道頭的重量，只需要用體重乘以這個(gè)百分?jǐn)?shù)）；然后以火亮運(yùn)動(dòng)為例，說明無論是重量，還是時(shí)間，力等等，都是我們今天要講的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。l 主要部分：第一節(jié).人體慣性數(shù)參數(shù) 一、 人體慣性參數(shù)特征（一）人體慣性參數(shù)特征量 1. 質(zhì)量(m)：衡量物體平動(dòng)慣性大小的物理量，是恒量、是標(biāo)量。 絕對(duì)質(zhì)量 人體各環(huán)節(jié)的質(zhì)量叫做各環(huán)節(jié)的絕對(duì)質(zhì)量。

4、例 相對(duì)質(zhì)量=絕對(duì)質(zhì)量/人體質(zhì)量。例 ² 提問：姚明為什么在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上顯得比較笨拙？（質(zhì)量越大的物體，慣性越大，靜止的時(shí)候不容易啟動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)候不容易停下來）² 討論：體操運(yùn)動(dòng)員程菲的上肢相對(duì)質(zhì)量大，還是籃球運(yùn)動(dòng)員姚明的上肢的相對(duì)質(zhì)量大？ 2. 重量(G) 環(huán)節(jié)絕對(duì)重量：人體環(huán)節(jié)的重量稱為環(huán)節(jié)絕對(duì)重量; 環(huán)節(jié)相對(duì)重量：環(huán)節(jié)絕對(duì)重量與人體總重量之比叫做環(huán)節(jié)相對(duì)重量例 重量與質(zhì)量的關(guān)系：G=m*g(重力加速度）提問：在海拔高的地方舉辦奧運(yùn)會(huì)，對(duì)哪些項(xiàng)目有影響？（海拔越高，重量加速度越下，地球?qū)θ梭w的吸引力越小，對(duì)于跳高，跳遠(yuǎn)的項(xiàng)目來說，容易取得好成績(jī)，所以墨西哥奧運(yùn)會(huì)上，有很多成

5、績(jī)打破世界記錄。）3人體質(zhì)心（重心） 人體總質(zhì)心：人體整體質(zhì)量分布的中心。 人體重心：人體各環(huán)節(jié)所受地球引力的合力作用點(diǎn)。² 質(zhì)心和重心物理意義不同，計(jì)算結(jié)果一致。 縱長(zhǎng)環(huán)節(jié)的質(zhì)心（重心）大致位于縱軸上，靠近近側(cè)端關(guān)節(jié)。 4環(huán)節(jié)質(zhì)心（重心）位置 環(huán)節(jié)質(zhì)心（重心）半徑系數(shù):即近側(cè)端關(guān)節(jié)中心至環(huán)節(jié)質(zhì)心（重心）的距離與環(huán)節(jié)長(zhǎng)度的比值。 5. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(I) 衡量物體（人體）轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量。 設(shè)物體（人體）轉(zhuǎn)動(dòng)部分由n個(gè)微小質(zhì)量mi構(gòu)成，微小質(zhì)量距轉(zhuǎn)軸的距離分別為xi。質(zhì)量是衡量平動(dòng)物體慣性大小的物理量，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是衡量轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量。² 思考：質(zhì)量大小與平動(dòng)的關(guān)系？轉(zhuǎn)動(dòng)

6、慣性大小與轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)系？n 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響因素：例 1. 質(zhì)量分布對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響： 討論：為什么體操運(yùn)動(dòng)員會(huì)選擇身材比較矮小的？怎么區(qū)分生雞蛋和熟雞蛋？2. 轉(zhuǎn)動(dòng)軸對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響：例 轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置不同，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑R也不同。轉(zhuǎn)動(dòng)位置越遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I越大。鏈球鏈球?qū)D(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑大，（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）大，轉(zhuǎn)動(dòng)困難。（提問：為什么鏈球旋轉(zhuǎn)起來比較困難）引申：1.空翻類運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員身高普遍較矮，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就小，容易轉(zhuǎn)動(dòng),所以體操運(yùn)動(dòng)員人矮小。 2.空翻類動(dòng)作難度的判定與運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作姿勢(shì)有關(guān)，直體難于屈體；屈體難于團(tuán)身。6. 回轉(zhuǎn)半徑（轉(zhuǎn)動(dòng)半徑R） 假設(shè)繞某轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體全部集中在離軸某一距離的一

7、點(diǎn)上，用這一點(diǎn)來代表整個(gè)物體的質(zhì)量，這時(shí)它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如果恰好與原物體相對(duì)此軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相等，則稱這個(gè)距離為回轉(zhuǎn)半徑（R），也叫轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，用公式表示為：（二）人體慣性參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化（環(huán)節(jié)的劃分方法）人體環(huán)節(jié)包括頭、軀干、四肢等。由于這些環(huán)節(jié)在人體運(yùn)動(dòng)過程中相互間位置不斷的調(diào)整和改變，會(huì)直接影響環(huán)節(jié)質(zhì)心和人體質(zhì)心的位置，因此確定環(huán)節(jié)的劃分方法十分重要。 環(huán)節(jié)劃分方法有兩種：一種是以人體的結(jié)構(gòu)功能為依據(jù)，分割環(huán)節(jié)的切面通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，并以關(guān)節(jié)中心間的連線作為環(huán)節(jié)的長(zhǎng)度；另一種是以人體體表骨性標(biāo)志點(diǎn)作為劃分環(huán)節(jié)的參考標(biāo)志，并以此確定環(huán)節(jié)長(zhǎng)度。² 第一種符合運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但在人體測(cè)量時(shí)不易準(zhǔn)確確定

8、劃分點(diǎn)；而后一種劃分方法盡管易于測(cè)量，但不如前者能更好地滿足運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的基本要求。（三）人體慣性參數(shù)的特性1. 人體重心位置 影響因素有6個(gè)：² 性別：女子重心的相對(duì)高度比男子低0.5%-2%。（女子下身比較肥胖）例 ² 年齡：隨著年齡的增長(zhǎng)相對(duì)重心高度會(huì)下降（討論：一歲左右的孩子為什么容易摔倒？下肢力量薄弱，重心比較高）例 ² 運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)對(duì)人體重心產(chǎn)生影響：滑冰、足球和短跑等下肢肌肉肥厚運(yùn)動(dòng)員的相對(duì)重心位置較低，而體操、游泳、賽艇等上肢肌肉肥厚運(yùn)動(dòng)員的相對(duì)重心位置較高。 討論：籃球運(yùn)動(dòng)員的相對(duì)重心位置較高嗎？² 體型：人體肌肉和骨骼的發(fā)達(dá)程度以及脂

9、肪積蓄 程度，都影響人體整體的質(zhì)量分布。² 姿勢(shì)：當(dāng)環(huán)節(jié)向某方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，身體重心隨之向該方向移動(dòng)，在某些情況下，特別是當(dāng)前屈后仰時(shí)，身體總重心甚至移出體外。² 生理與心理：由于人體在變換姿勢(shì)或心理緊張時(shí)，內(nèi)臟器官及其肌肉質(zhì)量的位移、血液的重新分布等原因，使得人體總重心的位置不會(huì)固定不變。但是，這種變化是很小的，一般不會(huì)超過身高的1%。2. 人體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量特點(diǎn) 具有可變性、瞬時(shí)性 人體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量會(huì)隨著各環(huán)節(jié)的質(zhì)量及其在空間分布情況和轉(zhuǎn)軸位置的變化而變化。（可變性） 利用人體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的可變性，可以通過變換轉(zhuǎn)動(dòng)軸或通過改變姿勢(shì)來改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以完成各種動(dòng)作。例如：跳水 對(duì)人體某一姿勢(shì)

10、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算和測(cè)量，只能說明某一瞬間的情況。（瞬時(shí)性）二、人體慣性參數(shù)模型（一）人體慣性參數(shù)測(cè)量方法 主要分三類：尸體測(cè)量法，活體測(cè)量法，數(shù)學(xué)模型計(jì)算法。 1. 尸體測(cè)量法 測(cè)量方法采用稱重法和懸掛法（如右圖）。樣本數(shù)量少，加之切割技術(shù)的復(fù)雜、方法不統(tǒng)一，因而所得到的結(jié)果在推廣時(shí)必然會(huì)受到限制。2活體研究 活體研究的傳統(tǒng)方法有：水浸法、稱重法、數(shù)學(xué)模型法、放射性同位素法、CT 法、MRI（核磁共振）法等許多新的研究方法。 (1)水浸法 根據(jù)阿基米德原理， 優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單易行，費(fèi)用少 缺點(diǎn)是：誤差較大，精度不夠(2)稱重法（平衡板法） 利用力矩平衡方程 簡(jiǎn)便易行和直接測(cè)量人體整體和環(huán)節(jié)重量參數(shù)的

11、優(yōu)點(diǎn)。(3)放射性同位素法（又稱射線掃描法） 具有諸多優(yōu)點(diǎn)，并且將軀干分為三段，實(shí)驗(yàn)樣本量大，所得結(jié)果已為運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)工作者廣泛應(yīng)用。 (4)CT 法（利用計(jì)算機(jī) X 射線斷層照相術(shù)） 鄭秀瑗等利用計(jì)算機(jī) X 射線斷層照相術(shù)，計(jì)算面積 ；水浸法測(cè)出體積，用天平稱重最后計(jì)算出每一種組織與器官的平均密度；尸體解剖法確定人體各環(huán)節(jié)劃分的分界點(diǎn)。 (5)核磁共振成像法（MRI法） 利用原子核中電子運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)現(xiàn)象，透過電腦重組而將磁場(chǎng)情形轉(zhuǎn)換成密度不同的影像，將人體組織結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出來。比CT更精細(xì)。 3. 數(shù)學(xué)模型計(jì)算法 用幾何圖形來模擬人體環(huán)節(jié)，如：將頭部模擬成正橢圓球，將軀干模擬成正橢圓柱，將四肢模擬

12、成平截正圓錐體等。（二）人體慣性參數(shù)模型1. 布拉溫-菲舍爾模型 1889年德國(guó)學(xué)者布拉溫和菲舍爾的研究成果。2. 松井秀治模型 日本松井秀治于1958年的研究成果（分男女）。3. 昌特勒模型 這是由美國(guó)宇宙醫(yī)學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)空軍等單位共同完成的。美國(guó)國(guó)家技術(shù)情報(bào)服務(wù)處于1975年公布。4. 扎齊奧爾斯基模型 前蘇聯(lián)B.M.扎齊奧爾斯基和B.H.謝魯楊諾夫于1978年用放射性同位素掃描的方法對(duì)100名青年學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，得到的。5. 中國(guó)人參數(shù)模型 鄭秀瑗等人采用CT法首次獲得了中國(guó)正常人體的慣性參數(shù)，填補(bǔ)了空白。把環(huán)節(jié)劃分為9個(gè)部分第二節(jié) 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)一、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)特征 人體的運(yùn)動(dòng)是在一定的時(shí)

13、間和空間維度上進(jìn)行的，人體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)是對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的定量描述，研究人體或器械運(yùn)動(dòng)的軌跡、速度、和加速度等。從而揭示人體運(yùn)動(dòng)或器械的外部狀況，對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行外顯特征的比較。（一） 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù) 時(shí)間參數(shù)、空間參數(shù)、時(shí)空參數(shù) 1時(shí)間參數(shù)（時(shí)刻、時(shí)間、頻率）（1）時(shí)刻 是人體位置的時(shí)間量度，是時(shí)間上的一個(gè)點(diǎn)。（2）時(shí)間 是運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻與運(yùn)動(dòng)開始時(shí)刻之差值，過程量。例 ² 時(shí)間與時(shí)刻的區(qū)別？² 博爾特百米跑領(lǐng)先記錄9秒69，是時(shí)間還是時(shí)刻？分析博爾特百米跑² 百米記錄打破情況：² 國(guó)籍² 姓名² 比賽成績(jī)² 日期 ² 牙買加&#

14、178; 博爾特² 9.69² 2008年8月16日² 牙買加² 博爾特² 9.72² 2008年6月1日² 牙買加² 鮑威爾² 9.74² 2007年9月9日² 牙買加² 鮑威爾² 9.77² 2006年8月18日² 牙買加² 鮑威爾² 9.77² 2006年6月11日² *美國(guó)² 賈斯汀-加特林² 9.77² 2006年5月12日² 牙買加² 鮑威爾&#

15、178; 9.77² 2005年6月14日² +美國(guó)² 蒂姆-蒙哥馬利² 9.78² 2002年9月14日² 美國(guó)² 格林² 9.79² 1999年6月16日² 加拿大² 多諾萬-貝利² 9.84² 1996年7月27日² 美國(guó)² 伯勒爾² 9.85² 1994年6月7日² 美國(guó)² 劉易斯² 9.86² 1991年8月25日² 美國(guó)² 伯勒爾² 9.90&#

16、178; 1991年6月14日² 美國(guó)² 劉易斯² 9.92² 1988年9月24日² 美國(guó)² 史密斯² 9.93² 1983年7月3日² 美國(guó)² 史密斯² 9.95秒² 1968年10月14日² 德國(guó)² 哈里² 10.0秒² 1960年6月21日² 美國(guó)² 威利-威廉姆斯² 10.1² 1956年8月3日² 美國(guó)例 ² 杰西-歐文斯² 10.20² 193

17、6年6月20日例 ² 加拿大² 威廉斯² 10.30² 1930年8月9日例 例 討論：人類百米的極限是多少？（3）頻率 是動(dòng)作重復(fù)性的度量，頻率就是單位時(shí)間內(nèi)重復(fù)進(jìn)行的動(dòng)作次數(shù)。頻率=次數(shù)/單位時(shí)間 例如：步頻、心率2空間參數(shù) ：路程、位移、角位移（1）路程 指人體從一個(gè)位置移到另一個(gè)位置時(shí)，人體運(yùn)動(dòng)的實(shí)際路線的長(zhǎng)度。 標(biāo)量（2）位移 例 表示人體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中位置總的變化， 是矢量，是對(duì)運(yùn)動(dòng)的直線量度。 提問：繞 400m.操場(chǎng)跑一圈，位移是多少？路程是多少？（3）角位移（轉(zhuǎn)動(dòng)角） 定義：描述人體轉(zhuǎn)動(dòng)的空間物理量，人體整體或環(huán)節(jié)繞某軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)過的角

18、度。 方向：逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的為正，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為負(fù) 單位：弧度（rad）、角度、周。 1 弧度=2/半徑 2弧度=360度=1周3時(shí)空參數(shù) （1）速度 (V ) 速度=位移/時(shí)間,是描述人體運(yùn)動(dòng)快慢和方向的物理量,矢量（2）速率 例 例 例 例 速率=路程/時(shí)間之比， 是描述人體運(yùn)動(dòng)快慢程度的物理量，標(biāo)量例 例 飛行速度最快的羽毛球（3）角速度（） 指人體在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度。矢量。 角速度=角位移/時(shí)間t 表示物體轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢與轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 單位red/s。（4）加速度 指單位時(shí)間內(nèi)人體速度的變化量，是描述人體運(yùn)動(dòng)速度變化快慢的物理量，用a表示。 直線運(yùn)動(dòng)中，速度方向在同一條直線上。 曲線運(yùn)動(dòng)中，由

19、于速度大小和方向均會(huì)發(fā)生改變，將a分解為兩個(gè)分量，一個(gè)沿法線方向稱法向加速度（an），一個(gè)沿切線方向稱切向加速度(at) 。an =v2/r（5）角加速度 指人在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度。表示人體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)角速度變化的快慢，用表示。指轉(zhuǎn)動(dòng)中角速度的時(shí)間變化率。如：轉(zhuǎn)動(dòng)人體在某一時(shí)刻（t1）角速度為1；在時(shí)刻（t2）角速度為2 ，則 =/t=(2-1)/ (t2 - t1) 。（二） 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)相對(duì)性特征（參照系） 在研究問題時(shí)，涉及到位移、速度、加速度等都是相對(duì)于選定的參照系而言，只有確定了參照系，這些量才有確定的意義，這一性質(zhì)特征可概括為相對(duì)性。 當(dāng)我們?cè)诿枋鋈梭w的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，一般需要選定一個(gè)或若干

20、個(gè)物體作為參考標(biāo)準(zhǔn)，觀察人體與這個(gè)選定物體相對(duì)位置的變化情況，如果相對(duì)位置沒有變化，說明人體是靜止的；如果相對(duì)位置發(fā)生了變化，說明人體是運(yùn)動(dòng)的。1參照系又稱參考系 參照系：指為了描述人體運(yùn)動(dòng)所選定的作為參考標(biāo)準(zhǔn)的物體或物體群。 （1）慣性參照系 指以地球或相對(duì)于地球靜止不動(dòng)的物體、或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體作為參照系，通又稱為靜參照系。相對(duì)于地球都是靜止不動(dòng)的，均可稱為慣性參照系。（2）非慣性參照系 指以相對(duì)于地球作變速運(yùn)動(dòng)物體，或者說以相對(duì)于慣性參照系做變速運(yùn)動(dòng)的物體作為參照系，通常稱為動(dòng)參照系。 在人體完成各種體育動(dòng)作時(shí)，有時(shí)需要研究局部肢體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，在大多數(shù)情況下，是以人體軀干或身體重

21、心作為參照系，因?yàn)樵谕瓿审w育動(dòng)作時(shí)，人體軀干或身體重心的位置不斷改變的，因此他們屬于非慣性參照系。2坐標(biāo)系 為了定量表示人體或器械的位置相對(duì)于參考系發(fā)生變化，就要用坐標(biāo)系。 坐標(biāo)系是具有參照原點(diǎn)、參照方向、參照單位的參照系。常用的有3種：（1）一維坐標(biāo)系 最簡(jiǎn)單的是一維坐標(biāo)坐標(biāo)軸用OX表示。100m跑、游泳均朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)等一般可近似看作在一維坐標(biāo)上的運(yùn)動(dòng)。適用于游泳，跑步等整體動(dòng)作的分析（2）二維坐標(biāo)系 二維坐標(biāo)系又稱平面坐標(biāo)系，若人體在空間的運(yùn)動(dòng)是在一個(gè)平面上，這個(gè)運(yùn)動(dòng)可以有兩個(gè)方向。由原點(diǎn)引出兩根互成直角的軸分別為ox軸和oy軸。 在平面問題中還可用極坐標(biāo)系，它不用坐標(biāo)軸的刻度，而是取固

22、定于參照系上的一點(diǎn)為原點(diǎn)O，稱極點(diǎn)。由此引出一條射線稱極軸，這就組成極坐標(biāo)系。（3） 三維坐標(biāo)系 三維坐標(biāo)系又稱空間坐標(biāo)。判斷人體的運(yùn)動(dòng)要從3個(gè)方向上看，由原點(diǎn)引出3條互相垂直的坐軸，分別用OX、OY、OZ表示 （三） 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的瞬時(shí)性特征 瞬時(shí)性是指人體在某一時(shí)刻或通過運(yùn)動(dòng)軌跡某一點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)量可以了解運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)的特征與指標(biāo)，比平均指標(biāo)有了更詳細(xì)的認(rèn)識(shí)。 1瞬時(shí)速度與平均速度 瞬時(shí)速度是人體在某一時(shí)刻或通過運(yùn)動(dòng)軌跡某一點(diǎn)時(shí)的速度。瞬時(shí)速度是通過某一位置時(shí)的速度，比這個(gè)位置稍前或稍后一點(diǎn)都不一定以這個(gè)速度運(yùn)動(dòng)，只有通過這個(gè)位置時(shí)刻人體才是此速度。在體育實(shí)踐中，瞬時(shí)速度是不可缺

23、少、必須重視，只有通過了解瞬時(shí)速度才可以知道動(dòng)作的臨界狀態(tài)的特征。 平均速度只能概括地粗糙地描述人體運(yùn)動(dòng)的快慢和移動(dòng)的指向。要精確地了解人體在某一時(shí)刻或某一位置的運(yùn)動(dòng)情況需要運(yùn)用瞬時(shí)速度來描述。2瞬時(shí)加速度與平均加速度 瞬時(shí)加速度是指人體運(yùn)動(dòng)在某一時(shí)刻或某一位置的加速度。 平均加速度為某一時(shí)間間隔內(nèi)速度的變化率。² 在運(yùn)動(dòng)技術(shù)分析中，用瞬時(shí)速度或瞬時(shí)加速度來描述運(yùn)動(dòng)特征尤顯重要。人體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)特征是運(yùn)動(dòng)技術(shù)的關(guān)鍵，而不是平均值。但在長(zhǎng)距離項(xiàng)目，為了制訂比賽策略、進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)安排時(shí)，常常取一定距離段的平均速度或平均加速度作為指標(biāo)。二、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的采集 20世紀(jì)80年代一般采用高速電影攝影機(jī)

24、進(jìn)行實(shí)地拍攝，缺點(diǎn)是從現(xiàn)場(chǎng)拍攝到結(jié)果分析整個(gè)過程時(shí)間較長(zhǎng)。反饋時(shí)間長(zhǎng)。 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)包括位移、角位移、速度、角速度、加速度、角加速度等。1攝影（像）方法² 平面定點(diǎn)定機(jī)攝影（像）測(cè)量方法 它是將攝影（像）機(jī)固定在三角架上，在攝影機(jī)的空間位置、攝距（拍攝距離）、機(jī)高、取景范圍、焦距、光圈等按規(guī)定選用合適并固定不變的條件下，拍攝人體和物體的平面運(yùn)動(dòng)的方法。² 平面跟蹤攝像方法 是把攝像機(jī)架在三角架上后，采用非固定連接方法，攝像機(jī)可在三角架上左右、上下轉(zhuǎn)動(dòng)。拍攝時(shí)，攝像機(jī)的主光軸始終對(duì)準(zhǔn)受測(cè)體，跟蹤受測(cè)體的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。 適用范圍： 可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)范圍大、動(dòng)作周期距離長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，例如

25、三級(jí)跳遠(yuǎn)、撐竿跳高運(yùn)動(dòng)的全程、賽艇的一個(gè)劃槳周期等。優(yōu)點(diǎn): 1.測(cè)量范圍大; 2.測(cè)量體在畫面上成像較大。缺點(diǎn): 1.方法復(fù)雜、難度大 （分段拍攝比例尺、變化的速度不易跟蹤）； 2.測(cè)量誤差可能較大 （比例尺、速度的原因）。² 立體攝像測(cè)量方法 采用兩臺(tái)或多臺(tái)攝像機(jī)，從不同角度對(duì)同一研究對(duì)象進(jìn)行同步拍攝，然后把兩臺(tái)或多臺(tái)攝像機(jī)所拍攝的平面錄像進(jìn)行數(shù)字化并把二維像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成實(shí)際空間的三維坐標(biāo)，計(jì)算有關(guān)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。（1）攝像機(jī)的選擇 根據(jù)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目特征和技術(shù)分析的需要選擇錄像拍攝系統(tǒng)。錄像拍攝系統(tǒng)從拍攝上可分為常速和高速。 常速錄像拍攝系統(tǒng)：是指拍攝的錄像信號(hào)和通常電視信號(hào)的拍攝速度一樣

26、，即25幀/秒，般的家用數(shù)碼錄像機(jī)都是常速錄像攝影機(jī)。如目前常用的有JVC、SONY、Panasonic等品牌的數(shù)碼攝像機(jī)，選用時(shí)要盡量考慮像素較高的攝像機(jī)，以提高錄像解析時(shí)的精度。高速錄像拍攝系統(tǒng)：凡拍攝速度高于常速的都稱為高速錄像拍攝系統(tǒng)。 由于高速錄像拍攝系統(tǒng)的價(jià)格一般較高，常速攝像機(jī)具有較合理的性能價(jià)格比，被國(guó)內(nèi)較多的學(xué)校和科研單位采納。（2）拍攝方法 根據(jù)項(xiàng)目特征和技術(shù)分析要求確定拍攝范圍； 把攝像機(jī)固定在三角架上，對(duì)攝影機(jī)的攝距（拍攝距離）、機(jī)高、取景范圍、焦距等按要求 選用合適并固定； 拍攝比例尺。比例尺一般用膨脹系數(shù)小的木材制成，其長(zhǎng)度誤差率應(yīng)小于1%，通常用1米長(zhǎng)、 5-10厘米寬的白色比例尺，其兩端線外漆成黑色。將比例尺置于運(yùn)動(dòng)平面上進(jìn)行拍攝。 拍攝所選定的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，并做好記錄。（3）平面拍攝注意事項(xiàng) 攝像機(jī)主光軸應(yīng)與運(yùn)動(dòng)平面垂直，對(duì)準(zhǔn)拍攝區(qū)域的中心。攝像機(jī)的機(jī)高一般應(yīng)與取景高度的中點(diǎn)等高，在拍攝人體整體運(yùn)動(dòng)技術(shù)時(shí)，機(jī)高大體上與人體髖關(guān)節(jié)等高即可。另外，在場(chǎng)地條件允許的情況下應(yīng)將攝像機(jī)安放在人體主要運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)一側(cè)。 攝像機(jī)盡可能遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)平面，通常拍攝距離應(yīng)為拍攝范圍的56倍。 背景顏色應(yīng)與人體顏色有較大的反差，使圖像較清晰。 正確確定拍攝速度。 正式拍攝前，需拍攝比例尺。 拍攝時(shí)要作好備忘記錄，如運(yùn)動(dòng)員參數(shù)、成績(jī)、比例尺長(zhǎng)度、拍攝距離、機(jī)高等。2圖像解析與