運(yùn)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)12 力是一個(gè)物體對(duì)另一力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用，是使物體個(gè)物體的作用，是使物體產(chǎn)生形變或線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改產(chǎn)生形變或線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。變的原因。 力矩則是力和力臂的力矩則是力和力臂的乘積，是使物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)乘積，是使物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。改變的原因。第1頁/共61頁3 若將人體整體看做若將人體整體看做一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，則人體一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，則人體內(nèi)部各部分的相互作用內(nèi)部各部分的相互作用，稱為內(nèi)力。外界作用，稱為內(nèi)力。外界作用于人體的力稱為外力。于人體的力稱為外力。（一）內(nèi)力與外力的概念（一）內(nèi)力與外力的概念 外力：外力：重力、支撐反作用力重力、支撐反作用力等。等。內(nèi)力：內(nèi)力：骨骼肌張力、

2、關(guān)節(jié)約骨骼肌張力、關(guān)節(jié)約束力、韌帶張力等，其中骨束力、韌帶張力等，其中骨骼肌的張力是人體內(nèi)力中的骼肌的張力是人體內(nèi)力中的主動(dòng)力。主動(dòng)力。第2頁/共61頁4運(yùn)動(dòng)中的內(nèi)力和外力的關(guān)系運(yùn)動(dòng)中的內(nèi)力和外力的關(guān)系2 2、內(nèi)力可以改變外力的大小、內(nèi)力可以改變外力的大小 3 3、外力可用來增強(qiáng)內(nèi)力、外力可用來增強(qiáng)內(nèi)力 人體整體人體整體人體環(huán)節(jié)人體環(huán)節(jié)骨骼肌張力骨骼肌張力外力外力內(nèi)力內(nèi)力1 1、內(nèi)力與外力是相對(duì)的、內(nèi)力與外力是相對(duì)的第3頁/共61頁5第4頁/共61頁6跳高起跳過程中的外力作用跳高起跳過程中的外力作用第5頁/共61頁7起跑過程中的外力作用起跑過程中的外力作用第6頁/共61頁8力量訓(xùn)練過程中人體肌

3、肉收縮抵抗負(fù)荷的力量訓(xùn)練過程中人體肌肉收縮抵抗負(fù)荷的內(nèi)外力作用內(nèi)外力作用第7頁/共61頁9第8頁/共61頁10第9頁/共61頁11mgG 第10頁/共61頁12NfmmNfkk第11頁/共61頁13XKFe 人體運(yùn)動(dòng)中所受到的外力在人體運(yùn)動(dòng)中所受到的外力在體育運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)用。體育運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)用。 第12頁/共61頁14第13頁/共61頁15第14頁/共61頁16第15頁/共61頁17第16頁/共61頁18第17頁/共61頁19n3）各內(nèi)臟器官的摩擦力 例如胃腸蠕動(dòng)時(shí)候腸袢間的摩擦力（盡管很?。?，心臟搏動(dòng)時(shí)與肺、縱隔和胸廓間的摩擦力等。4）內(nèi)臟器官和固定裝置間的阻力 如胃腸蠕動(dòng)與腹膜、腸系膜、大血管

4、間的阻力，食管的蠕動(dòng)與縱隔間的阻力等。5）血液淋巴液在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的流體阻力，在分流時(shí)產(chǎn)生的湍流等。第18頁/共61頁201.1.合力與分力合力與分力 一個(gè)力如果它產(chǎn)生的效一個(gè)力如果它產(chǎn)生的效果與幾個(gè)力共同作用的效果相同，則這果與幾個(gè)力共同作用的效果相同，則這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就叫這個(gè)力的分力。就叫這個(gè)力的分力。2.2.力的合成力的合成 求幾個(gè)已知力的合力，叫求幾個(gè)已知力的合力，叫力的合成。力的合成。3.3.力的分解力的分解 力的分解是力的合成的逆力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。運(yùn)算。（四）力的合成與分解（四）力的合成與分解平行四邊形平行四邊形

5、法則是力的法則是力的合成與分解合成與分解的基礎(chǔ)的基礎(chǔ)第19頁/共61頁21n第20頁/共61頁22abcd第21頁/共61頁23當(dāng)當(dāng)骨骼肌在某一平面產(chǎn)生力作骨骼肌在某一平面產(chǎn)生力作用時(shí)，可將肌力分解為兩個(gè)垂用時(shí)，可將肌力分解為兩個(gè)垂直分量：一個(gè)沿著骨軸線作用直分量：一個(gè)沿著骨軸線作用，另一個(gè)垂直骨軸線。前者起，另一個(gè)垂直骨軸線。前者起穩(wěn)固關(guān)節(jié)的作用，因而叫穩(wěn)固穩(wěn)固關(guān)節(jié)的作用，因而叫穩(wěn)固分量，后者是使骨產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的分量，后者是使骨產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的分量，所以叫轉(zhuǎn)動(dòng)分量分量，所以叫轉(zhuǎn)動(dòng)分量。第22頁/共61頁241、力的時(shí)間累積效應(yīng)、力的時(shí)間累積效應(yīng) 作用于物體的合外力與其作用時(shí)間的乘積（作用于物體的合外力

6、與其作用時(shí)間的乘積（Ft ），），稱為力的沖量。而將運(yùn)動(dòng)物體或人體具有稱為力的沖量。而將運(yùn)動(dòng)物體或人體具有的的“運(yùn)動(dòng)量運(yùn)動(dòng)量”，即質(zhì)量與速度的乘積（，即質(zhì)量與速度的乘積（m v），），稱稱為動(dòng)量。為動(dòng)量。 動(dòng)量定理：物體動(dòng)量的增量等于其所受的沖量。動(dòng)量定理：物體動(dòng)量的增量等于其所受的沖量。 （五）力的時(shí)間和空間累積效應(yīng)（五）力的時(shí)間和空間累積效應(yīng)第23頁/共61頁25vmK tFI第24頁/共61頁26S=F*t tFS第25頁/共61頁27IK 0vmvtFt第26頁/共61頁282、若要減少對(duì)人體的沖力，就得延長(zhǎng)力作用的時(shí)間，、若要減少對(duì)人體的沖力，就得延長(zhǎng)力作用的時(shí)間，各種各種落地緩沖動(dòng)

7、作落地緩沖動(dòng)作就是典型的例子。就是典型的例子。 0vmvtFt第27頁/共61頁292、力的空間累積效應(yīng)、力的空間累積效應(yīng) 力與力作用方向上移動(dòng)距離的乘積（力與力作用方向上移動(dòng)距離的乘積（FS），），稱稱力對(duì)物體作了功。力作用方向與其引起的物體運(yùn)動(dòng)力對(duì)物體作了功。力作用方向與其引起的物體運(yùn)動(dòng)方向改變一致，力對(duì)物體所做的功為正功。物體的方向改變一致，力對(duì)物體所做的功為正功。物體的運(yùn)動(dòng)方向與力的作用方向相反，這時(shí)力所做的功為運(yùn)動(dòng)方向與力的作用方向相反，這時(shí)力所做的功為負(fù)功。功的國(guó)際單位是焦耳（負(fù)功。功的國(guó)際單位是焦耳（J）。）。 第28頁/共61頁30第29頁/共61頁31 力矩（力矩（M M）是

8、作用于物體或人體的合力（是作用于物體或人體的合力（F F）與支點(diǎn)到與支點(diǎn)到力作用線距離（力作用線距離（d d）的乘積，即的乘積，即M=FM=F。 一種情況：即大小相等，方向相反，作用線互相平行一種情況：即大小相等，方向相反，作用線互相平行但不重合的兩個(gè)力作用在同一物體上，雖然其合力為零，但不重合的兩個(gè)力作用在同一物體上，雖然其合力為零，但物體同樣會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這一對(duì)力稱為力偶，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力但物體同樣會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這一對(duì)力稱為力偶，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩稱為力偶矩。矩稱為力偶矩。 另一種情況：物體在無支撐情況下受到力的作用，這另一種情況：物體在無支撐情況下受到力的作用，這個(gè)力若不通過物體的重心，也會(huì)引起物體的轉(zhuǎn)

9、動(dòng)，這個(gè)力個(gè)力若不通過物體的重心，也會(huì)引起物體的轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)力稱為偏心力，由其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩稱為偏心矩。稱為偏心力，由其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩稱為偏心矩。 力矩、力偶矩和偏心矩是人體或物體轉(zhuǎn)動(dòng)的條件。力矩、力偶矩和偏心矩是人體或物體轉(zhuǎn)動(dòng)的條件。 第30頁/共61頁32 根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)的特征，可將人體運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)化為：質(zhì)點(diǎn)根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)的特征，可將人體運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)化為：質(zhì)點(diǎn)、剛體和多剛體系統(tǒng)等運(yùn)動(dòng)模型。、剛體和多剛體系統(tǒng)等運(yùn)動(dòng)模型。1 1、質(zhì)點(diǎn)：、質(zhì)點(diǎn)：具有一定質(zhì)量，具有一定質(zhì)量，忽略其大小形態(tài)的幾何點(diǎn)。忽略其大小形態(tài)的幾何點(diǎn)。 研究地球繞太陽運(yùn)動(dòng)，研究地球繞太陽運(yùn)動(dòng)，地球可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)地球可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn) 研究地球的

10、自轉(zhuǎn)，研究地球的自轉(zhuǎn)，地球就不能當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)地球就不能當(dāng)作質(zhì)點(diǎn) 第31頁/共61頁332 2、剛體、剛體 是由相互間距離始終保是由相互間距離始終保持不變的許多質(zhì)點(diǎn)組成的連持不變的許多質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)體，它有一定形狀、占據(jù)續(xù)體，它有一定形狀、占據(jù)空間一定位置，是由實(shí)際物空間一定位置，是由實(shí)際物體抽象出來的力學(xué)簡(jiǎn)化模型體抽象出來的力學(xué)簡(jiǎn)化模型。在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中，把人。在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中，把人體看作是一個(gè)多剛體系統(tǒng)。體看作是一個(gè)多剛體系統(tǒng)。第32頁/共61頁34第33頁/共61頁35v牛頓第一定律：任何物體在不受外力作用（或所受合外力為牛頓第一定律：任何物體在不受外力作用（或所受合外力為零）時(shí)，物體將保持靜

11、止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。物體的這零）時(shí)，物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。物體的這種性質(zhì)稱為慣性。種性質(zhì)稱為慣性。v牛頓第二定律：物體加速度（牛頓第二定律：物體加速度（a a）的大小與物體所受合外力的大小與物體所受合外力（F F）的大小成正比，與物體的質(zhì)量（的大小成正比，與物體的質(zhì)量（m m）成反比，即成反比，即F=maF=ma。v牛頓第三定律（作用力與反作用力）：兩個(gè)物體相互作用時(shí)牛頓第三定律（作用力與反作用力）：兩個(gè)物體相互作用時(shí)，物體甲對(duì)物體乙的作用力，物體甲對(duì)物體乙的作用力，F(xiàn)1F1與與F2F2大小相等、方向相反、沿大小相等、方向相反、沿同一直線，即同一直線，即F1 = -F2F

12、1 = -F2。 第34頁/共61頁36 運(yùn)動(dòng)中很多動(dòng)作可以借助慣性完成，巧妙地利用運(yùn)動(dòng)中很多動(dòng)作可以借助慣性完成，巧妙地利用慣性，不但省力且減少能量消耗，減少運(yùn)動(dòng)性疲勞。慣性，不但省力且減少能量消耗，減少運(yùn)動(dòng)性疲勞。因此，人體活動(dòng)中保持動(dòng)作的連貫性和動(dòng)作間的連續(xù)因此，人體活動(dòng)中保持動(dòng)作的連貫性和動(dòng)作間的連續(xù)性能起到省力的作用。性能起到省力的作用。 例如，康復(fù)治療中偏癱患者自主從仰臥位到側(cè)臥例如，康復(fù)治療中偏癱患者自主從仰臥位到側(cè)臥位，可以利用健側(cè)肢體的慣性完成體位轉(zhuǎn)換例子。位，可以利用健側(cè)肢體的慣性完成體位轉(zhuǎn)換例子。（一）運(yùn)動(dòng)中合理利用慣性可以省力（一）運(yùn)動(dòng)中合理利用慣性可以省力第35頁/共

13、61頁37 指在人體在克服外界阻力負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要遵循由指在人體在克服外界阻力負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要遵循由大肌群首先活動(dòng)，逐步過渡到中小肌群活動(dòng)。大肌群首先活動(dòng)，逐步過渡到中小肌群活動(dòng)。 因?yàn)榇蠹∪耗墚a(chǎn)生較大的力或力矩，有利于克服阻因?yàn)榇蠹∪耗墚a(chǎn)生較大的力或力矩，有利于克服阻力物體的慣性，可以有效預(yù)防運(yùn)動(dòng)開始時(shí)的中小肌群的力物體的慣性，可以有效預(yù)防運(yùn)動(dòng)開始時(shí)的中小肌群的損傷。損傷。 例如，搬動(dòng)較重物體時(shí)應(yīng)用下蹲通過大腿的肌群用例如，搬動(dòng)較重物體時(shí)應(yīng)用下蹲通過大腿的肌群用力來克服重物的慣性，而不應(yīng)用彎腰通過腰部肌群的用力來克服重物的慣性，而不應(yīng)用彎腰通過腰部肌群的用力克服重物的慣性。由于腰部肌群的力量

14、弱，彎腰搬重力克服重物的慣性。由于腰部肌群的力量弱，彎腰搬重物易導(dǎo)致腰部肌的急性損傷。物易導(dǎo)致腰部肌的急性損傷。（二）克服重物慣性需要遵循骨骼肌活動(dòng)順序原理（二）克服重物慣性需要遵循骨骼肌活動(dòng)順序原理第36頁/共61頁38 運(yùn)動(dòng)中，要使人體運(yùn)動(dòng)速度增加或減小，需要運(yùn)動(dòng)中，要使人體運(yùn)動(dòng)速度增加或減小，需要外界對(duì)人體的作用力增加或減小。根據(jù)作用力與反外界對(duì)人體的作用力增加或減小。根據(jù)作用力與反作用力定律，外界物體對(duì)人體的作用力增加或減小作用力定律，外界物體對(duì)人體的作用力增加或減小時(shí)，人體對(duì)外界的作用力也需要增加或減小。時(shí)，人體對(duì)外界的作用力也需要增加或減小。（三）增加人體對(duì)外界的作用力可以增大外界

15、對(duì)人（三）增加人體對(duì)外界的作用力可以增大外界對(duì)人體的反作用力體的反作用力第37頁/共61頁39 一個(gè)物體如果受到幾個(gè)力的作用，這幾個(gè)力稱為力一個(gè)物體如果受到幾個(gè)力的作用，這幾個(gè)力稱為力系。力系平衡的條件因力系的不同而有所差異，力系通系。力系平衡的條件因力系的不同而有所差異，力系通常有以下常有以下4 4種情況。種情況。 1. 1.共點(diǎn)、共線力系共點(diǎn)、共線力系 2. 2.平面匯交力系平面匯交力系 3. 3.平面平行力系平面平行力系 4. 4.空間一般力系空間一般力系 （一）力系的平衡條件（一）力系的平衡條件第38頁/共61頁40平衡重心與支撐點(diǎn)關(guān)系平衡穩(wěn)定程度上支撐平衡下支撐平衡混合支撐平衡穩(wěn)定平

16、衡有限穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡隨遇平衡人體平衡的類型人體平衡的類型（二）人體平衡的類型（二）人體平衡的類型第39頁/共61頁41（二）人體平衡的類型（二）人體平衡的類型一級(jí)平衡一級(jí)平衡二級(jí)平衡二級(jí)平衡三級(jí)平衡三級(jí)平衡第40頁/共61頁42 穩(wěn)定性是指人體和物體抵抗各種干擾作用保持穩(wěn)定性是指人體和物體抵抗各種干擾作用保持平衡的能力。平衡的能力。1 1、靜態(tài)穩(wěn)定性、靜態(tài)穩(wěn)定性 人體靜止時(shí)抵抗各種干擾的能力人體靜止時(shí)抵抗各種干擾的能力。2 2、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性 人體重心偏移平衡位置后，干擾人體重心偏移平衡位置后，干擾因素除去時(shí)，人體仍能恢復(fù)到初始平衡范圍。因素除去時(shí)，人體仍能恢復(fù)到初始平衡范圍。（一

17、）穩(wěn)定性（一）穩(wěn)定性第41頁/共61頁431 1. .影響人體下支撐穩(wěn)定性影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素的因素支撐面大小支撐面大小: :支撐面大，支撐面大，穩(wěn)定度大；支撐面小，穩(wěn)穩(wěn)定度大；支撐面小，穩(wěn)定度小。定度小。重心的高低重心的高低: :在支撐面不在支撐面不變的情況下，人體的重心變的情況下，人體的重心位置低，穩(wěn)定度大；重心位置低，穩(wěn)定度大；重心位置高，穩(wěn)定度小。位置高，穩(wěn)定度小。（二）影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素與評(píng)價(jià)指標(biāo)（二）影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素與評(píng)價(jià)指標(biāo)第42頁/共61頁44第43頁/共61頁45第44頁/共61頁46v人體重心位置，人體重心位置隨人體姿勢(shì)變化而改變?nèi)梭w重心位置，人體重

18、心位置隨人體姿勢(shì)變化而改變。第45頁/共61頁47第46頁/共61頁48第47頁/共61頁49并足訓(xùn)練并足訓(xùn)練。第48頁/共61頁50FhGr第49頁/共61頁512 2、人體下支撐穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)、人體下支撐穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)（1 1）穩(wěn)定角：穩(wěn)定角是指重力作用線和重心至支）穩(wěn)定角：穩(wěn)定角是指重力作用線和重心至支撐面邊緣相應(yīng)點(diǎn)的連線間的夾角。撐面邊緣相應(yīng)點(diǎn)的連線間的夾角。 重心高度相同，支撐面重心高度相同，支撐面越大，穩(wěn)定角越大；支撐越大，穩(wěn)定角越大；支撐面相同，重心越高，穩(wěn)定面相同，重心越高，穩(wěn)定角越小。穩(wěn)定角越大，物角越小。穩(wěn)定角越大，物體的穩(wěn)定度越大，體的穩(wěn)定度越大，第50頁/共61頁5

19、2第51頁/共61頁53第52頁/共61頁54（2 2）穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩）穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩之比值。穩(wěn)定系數(shù)表明物體依靠重力抵抗平衡受破之比值。穩(wěn)定系數(shù)表明物體依靠重力抵抗平衡受破壞的能力，穩(wěn)定系數(shù)大于壞的能力，穩(wěn)定系數(shù)大于1 1時(shí)，物體能抵抗外來翻倒時(shí)，物體能抵抗外來翻倒力矩，平衡不被破壞；穩(wěn)定系數(shù)小于力矩，平衡不被破壞；穩(wěn)定系數(shù)小于1 1時(shí)，物體抵抗時(shí)，物體抵抗不住外來的翻倒力矩，平衡將遭到破壞，即物體會(huì)不住外來的翻倒力矩，平衡將遭到破壞，即物體會(huì)翻倒。翻倒。 第53頁/共61頁55FhGr穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算FhGrMMK傾穩(wěn)第54頁/共61頁56FhGrMMK傾穩(wěn)第55頁/共61頁57q人體不能絕對(duì)靜止：人體的呼吸、循環(huán)運(yùn)動(dòng)使得人