第一章 第三節(jié) 人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)課件

第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

1.掌握動(dòng)力學(xué)基本概念，如力、應(yīng)力和應(yīng)變、強(qiáng)度和剛度、彈性和塑性、蠕變、應(yīng)力松弛等。掌握梅脫、心臟的功能能力、運(yùn)動(dòng)能力和靶心率的概念。2.熟悉牛頓的三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律；熟悉人體的功能關(guān)系在制定運(yùn)動(dòng)處方中的重要作用。3.了解人體簡(jiǎn)化后的主要運(yùn)動(dòng)形式，以及動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律。學(xué)習(xí)目標(biāo)第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

一、動(dòng)力學(xué)相關(guān)概念

1.動(dòng)力學(xué)是研究人體運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)系的學(xué)科。人體受力可分為動(dòng)力和制動(dòng)力。如果力的方向與人體運(yùn)動(dòng)（速度）方向相同，就稱此力為人體動(dòng)力，反之則稱為人體制動(dòng)力。

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)一、動(dòng)力學(xué)相關(guān)概念2.力

如果把人體看作一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，則人體受力可分為內(nèi)力、外力。二者互相作用產(chǎn)生適應(yīng)、協(xié)調(diào)和平衡。

只有外力才能引起人體的整體運(yùn)動(dòng)。

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)（1）外力主要有：1）人體重力2）支撐反作用力3）摩擦力4）慣性力5）流體阻力第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)1）

重力大小與方向：方向：指向地球心。g=9.8m/s/s

（1）外力第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

2）支撐反作用力當(dāng)人體對(duì)支撐點(diǎn)施加作用力時(shí)，支撐點(diǎn)對(duì)人體的反作用力叫支撐反作用力。靜力支撐反作用力：其大小與人體體重相同，方向相反。動(dòng)力支撐反作用力：大于人體體重。例如加速起蹲。

（1）外力第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)（1）外力3）摩擦力b1.靜摩擦力b2.滑動(dòng)摩擦力b3.滾動(dòng)摩擦力第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)（1）外力4）慣性力

指變速運(yùn)動(dòng)物體對(duì)施力物體的反作用力。大?。簃×a

方向：與加速度方向相反

舉例：推鉛球時(shí)手對(duì)鉛球的推力使得鉛球產(chǎn)生了加速度，同時(shí)鉛球?qū)κ值姆醋饔昧κ瞧滟|(zhì)量對(duì)加速度的阻力，即慣性力。

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)（1）外力5）流體阻力指人體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)所承受的流體阻力。大?。号c流體密度、運(yùn)動(dòng)速度和人體的正面面積成正比。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)（1）外力6）器械的其他阻力肢體推動(dòng)運(yùn)動(dòng)器械進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，除要克服器械重力外，還需要克服器械的慣性力、摩擦力或彈力所產(chǎn)生的阻力，其大小與肢體的推力大小相等，方向相反。

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)意義：

各種外力經(jīng)常被用來(lái)作為康復(fù)訓(xùn)練/治療的負(fù)荷，選擇的負(fù)荷要求與肢體運(yùn)動(dòng)的方向和力量相適應(yīng)，這是增強(qiáng)肌力訓(xùn)練的方法學(xué)基礎(chǔ)。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)（2）內(nèi)力定義：

是指人體內(nèi)部各組織器官間相互作用的力。各種內(nèi)力總要相互適應(yīng)，以維持最佳活動(dòng)，同時(shí)也不斷和外力相抗衡以適應(yīng)人體生活的需要。1）肌拉力2）各組織器官間的被動(dòng)阻力3）各內(nèi)臟器官的摩擦力4）內(nèi)臟器官和固定裝置間的阻力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。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)（2）內(nèi)力

1）肌拉力這種力通過(guò)其在骨骼上的附著點(diǎn)，可以維持人體姿勢(shì)，引起人體內(nèi)部各部分、各環(huán)節(jié)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。是人體內(nèi)力中最重要的主動(dòng)力。

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)（2）內(nèi)力

2）各組織器官間的被動(dòng)阻力當(dāng)一肢體做屈曲或伸展運(yùn)動(dòng)時(shí)，其相反方向的組織受到牽拉，尤其是拮抗肌的張力，此時(shí)必須做相應(yīng)松弛，以保證運(yùn)動(dòng)的完成。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)（2）內(nèi)力

3）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。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)3.力的三要素

大小、方向和作用點(diǎn)。力是一種矢量，力的相加、相減為矢量的合成和分解，遵循平行四邊形法則。

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4）應(yīng)力

指人體結(jié)構(gòu)內(nèi)某一平面對(duì)外部負(fù)荷的反應(yīng)，用單位面積上的力表示（N/cm2）。

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)5）應(yīng)變：指人體結(jié)構(gòu)內(nèi)某一點(diǎn)受載時(shí)所發(fā)生的變形稱為應(yīng)變。

大小：變化的長(zhǎng)度/原始長(zhǎng)度*100%

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強(qiáng)度:是人體承受負(fù)荷時(shí)抵抗破壞的能力。用極限應(yīng)力表示。強(qiáng)度是衡量材料本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標(biāo)。

剛度:是人體在受載時(shí)抵抗變形的能力。

剛度的大小取決于材料的幾何形狀和材料的種類6）強(qiáng)度和剛度第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

7）彈性和彈性限度

彈性：物體受外力后發(fā)生變形，外力（在一定限度內(nèi)）一旦撤去，物體能恢復(fù)原有的體積和形狀的性質(zhì)，叫彈性。

彈性限度：亦稱“彈性極限”。物體受到外力作用，在內(nèi)部所產(chǎn)生的抵抗外力的相互作用力不超過(guò)某一極限值時(shí)，若外力作用停止，其形變可全部消失而恢復(fù)原狀，這個(gè)極限值稱為“彈性限度”。

（記錄）（插入資料）特點(diǎn)：應(yīng)力與應(yīng)變成正比，外力功轉(zhuǎn)變成彈性能。

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8）塑性

定義：物體受外力后發(fā)生變形，當(dāng)外力超過(guò)彈性限度時(shí)，即使撤去外力，也不能恢復(fù)原狀而保持變形的性質(zhì)，即發(fā)生了永久變形，叫塑性。塑性材料變形不可恢復(fù)，特點(diǎn)是應(yīng)力與應(yīng)變呈非線性關(guān)系，外力作用下外力功轉(zhuǎn)變成變形能。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)9）粘彈性材料

既具有彈性材料的力學(xué)性質(zhì)，又具有粘性材料的力學(xué)性質(zhì)的材料，叫粘彈性材料。粘彈性是引起能量消耗的重要原因。人體的骨、軟骨、肌肉、血管壁、皮膚都是粘彈性材料。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

10）粘彈性材料的特點(diǎn)

蠕變：若令應(yīng)力保持一定，物體的應(yīng)變隨時(shí)間的增加而增大，這種現(xiàn)象稱為蠕變。a.它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過(guò)彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，它在應(yīng)力小于彈性極限時(shí)也能出現(xiàn)。b.應(yīng)力越大，蠕變的總時(shí)間越短；應(yīng)力越小，蠕變的總時(shí)間越長(zhǎng)。

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)2010年，貝克漢姆跟腱斷裂，無(wú)緣世界杯，揮淚告別綠茵場(chǎng)第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)多次應(yīng)力性骨折，告別賽場(chǎng)第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

10）粘彈性材料的特點(diǎn)

蠕變：應(yīng)力松弛：當(dāng)物體突然發(fā)生應(yīng)變時(shí)，若應(yīng)變保持一定，則相應(yīng)的應(yīng)力將隨時(shí)間的增加而下降，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)理解應(yīng)力松弛將一根彈性繩繃緊，兩端固定則繩中具有一定的張力，如果這跟繩由于這個(gè)張力的作用變長(zhǎng)了一點(diǎn)點(diǎn)，那么繩就變松弛了，則這個(gè)繩中的張力就減小了，這就是很好理解的應(yīng)力松弛。物理本質(zhì)是結(jié)構(gòu)在力的作用下發(fā)生塑性變形，這種變形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力減小。就叫應(yīng)力松弛。舉例：打包帶變松橡皮筋變松第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

10）粘彈性材料的特點(diǎn)

蠕變：應(yīng)力松弛：滯后：若物體承受周期性的加載和卸載，則加載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線常與卸載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線不重合，這種現(xiàn)象稱為滯后。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律牛頓第一定律：物體如果不受到任何力或所受合外力為零，將保持其靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它描述的是平動(dòng)中人體和器械的慣性本質(zhì)。應(yīng)用：由于保持一定的速度比改變速度省力得多，所以進(jìn)行耐力訓(xùn)練如長(zhǎng)途慢跑或快走的時(shí)候，提倡用穩(wěn)定的速度。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律：1.

動(dòng)量與沖量的概念

①

動(dòng)量（矢量性）

，單位：米.千克/秒（m.kg/s）。②

沖量（矢量性）單位：牛頓.秒（N.s）

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)動(dòng)量定理

物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在某段時(shí)間內(nèi)所受合外力的沖量，等于它在這段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量。即：

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)動(dòng)量定理在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

1．在投擲項(xiàng)目中，為了增加器械的出手速度，即增加器械的出手動(dòng)量，應(yīng)增加在最后用力階段對(duì)器械的沖量。這要求：①發(fā)揮最大力量②延長(zhǎng)力的作用時(shí)間

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)動(dòng)量定理在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

2．若要減少對(duì)人體的沖力，就得延長(zhǎng)力作用的時(shí)間，各種落地緩沖動(dòng)作就是典型的例子。

第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)任何物質(zhì)系統(tǒng)在不受外力作用或所受外力之和為零時(shí)，其總動(dòng)量保持不變。這就是動(dòng)量守恒定律。

在動(dòng)量定理中，當(dāng)Ft=0時(shí)得

mVt—mV1=0即：

mVt=mV1動(dòng)量守恒定律第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)在人體：我們認(rèn)為，人體是由多環(huán)節(jié)組成的生物系統(tǒng)，各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)量的矢量和等于人體的總動(dòng)量。當(dāng)人體整體所受外力為零時(shí)，人體內(nèi)力可改變各個(gè)環(huán)節(jié)的相對(duì)位置，使環(huán)節(jié)的動(dòng)量發(fā)生相互傳遞，但不能改變?nèi)梭w的總動(dòng)量。

動(dòng)量守恒定律總動(dòng)量=各肢體環(huán)節(jié)的矢量和第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)人體肢體鞭打動(dòng)作的環(huán)節(jié)動(dòng)量傳遞（舉例）M1V1=M2V2M1>M2V1<

V2第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)三、人體運(yùn)動(dòng)中的功能關(guān)系第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)何謂運(yùn)動(dòng)處方？指根據(jù)個(gè)體的年齡、性別、健康情況、傷病診斷、功能評(píng)定結(jié)果、運(yùn)動(dòng)史等，為患者或健身活動(dòng)者，以處方形式制定的，包括活動(dòng)內(nèi)容、運(yùn)動(dòng)量、注意事項(xiàng)等內(nèi)容的訓(xùn)練計(jì)劃，稱為運(yùn)動(dòng)處方。(即訓(xùn)練計(jì)劃）第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

運(yùn)動(dòng)處方的要素運(yùn)動(dòng)處方的要素

運(yùn)動(dòng)處方的要素：任何一類運(yùn)動(dòng)處方都應(yīng)包括這五項(xiàng)內(nèi)容：①運(yùn)動(dòng)形式；②運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度；（最為重要）③運(yùn)動(dòng)頻率；④持續(xù)時(shí)間；⑤注意事項(xiàng)及微調(diào)整特別是前四項(xiàng)內(nèi)容，又稱為運(yùn)動(dòng)處方四要素。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)如何確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度？老年人、慢性患者與健康人應(yīng)該區(qū)分對(duì)待。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的要點(diǎn)決定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的四個(gè)步驟第一、預(yù)估最大心率：最大心率=220-年齡第二、檢測(cè)靜息心率：測(cè)量休息時(shí)每分鐘的心率第三、決定心率保留值：心率保留值=最大心率-靜息心率

第四、估算訓(xùn)練強(qiáng)度： 為了安全而有效的進(jìn)行心肺耐力訓(xùn)練，可依個(gè)人的最大心率的百分比加以設(shè)定。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)例如：上限為85%，目標(biāo)為70%，下限為50%：

˙訓(xùn)練強(qiáng)度上限(85%)=心率保留值x85%+靜息心率˙訓(xùn)練強(qiáng)度目標(biāo)(70%)=

心率保留值x70%+靜息心率˙訓(xùn)練強(qiáng)度下限(50%)=心率保留值x50%+靜息心率第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)思考：為一個(gè)20歲的青年設(shè)定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度目標(biāo)區(qū)。（假設(shè)其靜息心率為68次/分）第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)˙估算最大心率=220-20=200次/分

˙估算心率保留值=200-68=132次/分

˙估算訓(xùn)練強(qiáng)度上限=(132x0.85)+68=180次/分

˙估算訓(xùn)練強(qiáng)度目標(biāo)=(132x0.70)+68=160次/分

˙估算訓(xùn)練強(qiáng)度下限=(132x0.50)+68=134次/分心率區(qū)間（134，180）次/分，目標(biāo)：160次/分第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的要點(diǎn)（老年人，簡(jiǎn)易）庸氏（Jungmann）公式如年齡50歲以上、有慢性病史的中老年人步行運(yùn)動(dòng)最高心率一般每分鐘應(yīng)不超過(guò)（170-年齡）。舉例：如某人55歲，步行鍛煉時(shí)每分鐘最高心率應(yīng)不超過(guò)（170-55），即115次。第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)耐量試驗(yàn)（如：使用功率自行車、跑臺(tái)等），對(duì)心臟的功能能力（functionalcapacity,F.C.）進(jìn)行評(píng)定以后，再確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)能力（exercisecapacity,E.C.）和靶心率（targetheartrate,THR）。確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度（心血管疾病患者）第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)第一章第三節(jié)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)耐量試驗(yàn)相關(guān)概念：1.梅脫（MET）能量代謝當(dāng)量。每公斤體重從事1分鐘活動(dòng)，消耗3.5毫升的氧