第二章 -第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》課件

第二章人體運(yùn)動實(shí)用力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)人體運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)制作：楊杰E-mail：第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》

任何物體的機(jī)械運(yùn)動都是在一定的空間和時(shí)間中進(jìn)行的。人體和器械的運(yùn)動也不例外。運(yùn)動學(xué)特征：如物體運(yùn)動的軌跡、路程、位移所描述的即空間特性。物體運(yùn)動的先后次序，延續(xù)時(shí)間等特點(diǎn)謂時(shí)間特性。

第二章人體運(yùn)動實(shí)用力學(xué)基礎(chǔ)

第一節(jié)人體運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》§1.人體的簡化

人體極為復(fù)雜，而人體的運(yùn)動更為復(fù)雜，因此必須把人體簡化，這樣可為分析人體動作提供方便。人體和器械進(jìn)行簡化處理，即近似地看成質(zhì)點(diǎn)或剛體多剛體系統(tǒng)。

人體的簡化質(zhì)點(diǎn)(只有質(zhì)量，不考慮其形狀和大小)剛體(相互間距離始終保持不變的許多質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)體，有體積，考慮其形狀和大小及質(zhì)量)第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》人體簡化為物理模型的實(shí)用性和局限性

將人體簡化為物理模型進(jìn)行力學(xué)研究，這對學(xué)習(xí)研究帶來很大方便，并且可以取得定量數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行分析，可以幫助我們認(rèn)識一些問題和規(guī)律。然而復(fù)雜人體簡化為質(zhì)點(diǎn)或剛體后，所得到的數(shù)據(jù)與材料反饋到人體應(yīng)用時(shí)還存在著較大的差距，為此需建立實(shí)體模型。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》實(shí)體模型的建立

人體是一個(gè)復(fù)雜的開放的系統(tǒng)。正確地反映出對人體運(yùn)動時(shí)起主要作用的力學(xué)因素，建立人體的實(shí)體模型，是運(yùn)動生物力學(xué)研究的方向。同一個(gè)實(shí)際對象，在研究不同物理現(xiàn)象時(shí)，很可能用不同模型代替。目前正處于體育動作研究工作的第一步——“各因素關(guān)系”，對某些動作在這方面研究已積累了一些材料，但很多動作還未進(jìn)行研究，故此建立人體實(shí)體模型將是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，我們同學(xué)們作為未來的體育工作者應(yīng)朝著這個(gè)方向努力，在運(yùn)動生物力學(xué)領(lǐng)域中會有所建樹。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》§2一、運(yùn)動的相對性及參考系

（一）運(yùn)動的絕對性和描述運(yùn)動的相對性

1.運(yùn)動的絕對性自然界一切物質(zhì)都是永恒地運(yùn)動著、變化著，所有自然現(xiàn)象都是物質(zhì)運(yùn)動的各種形式。從這種意義上來說運(yùn)動是絕對的。2.運(yùn)動的相對性物體的運(yùn)動取決于參考物體選取的性質(zhì)叫做運(yùn)動的相對性。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》（二）參考系與坐標(biāo)系

參考系：描述物體運(yùn)動時(shí)選作為參考的物體或物體群叫做參考系（或參照系）。

由運(yùn)動的相對性可知，選擇不同的參考系描述同一物體的運(yùn)動，往往會有不同的結(jié)果。通常取地面為參考系；體操運(yùn)動把體操器械作為參考系；為了拍攝記錄動作，設(shè)置桿作為參考系；人體某環(huán)節(jié)的運(yùn)動時(shí)，多選用人體總重心或鄰近環(huán)節(jié)作為參考系。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》

在運(yùn)動生物力學(xué)中，根據(jù)研究問題的性質(zhì)和方法的不同，可分為兩類不同的參考系：

慣性參考系：把相對于地球靜止的物體或相對于地球做勻速直線運(yùn)動的物體作為參考標(biāo)準(zhǔn)的參考系叫慣性參考系（又稱為：靜坐標(biāo)系或靜系）。非慣性參考系：把相對于地球作變速運(yùn)動的物體作為參考標(biāo)準(zhǔn)的參考系叫非慣性參考系（又稱為：動坐標(biāo)系或動系）。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》慣性參考系與非慣性參考系的缺點(diǎn)

雖然參考系能描述物體隨時(shí)間變化的位置的改變，但參考系只是定性地表明人體或器械是處于靜止或運(yùn)動狀態(tài)，卻不能對物體或器械進(jìn)行定量的描述。因此必須引進(jìn)一個(gè)精確的描述物體運(yùn)動位置變化的方法。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》

根據(jù)選定的參考系只能定性的描述物體的運(yùn)動情況，要定量的描述物體的位置變化，需要在參考系上標(biāo)定尺度，即建立坐標(biāo)系。坐標(biāo)系：直角坐標(biāo)系分一維、二維（平面）、三維（立體）三種。

概念：

坐標(biāo)系是指設(shè)置在參考系上的數(shù)軸，是參考系的數(shù)學(xué)抽象。它在性質(zhì)上起著參考系的作用，而在數(shù)量上又能精確描述。三要素是：參照原點(diǎn)、參照方向、參照單位。

(即數(shù)學(xué)里提到的原點(diǎn)、正方向、單位長度)第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》二維坐標(biāo)系一維坐標(biāo)系三維坐標(biāo)系第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》

二、人體運(yùn)動的分類和運(yùn)動學(xué)特征

（一）人體運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)特征Ⅰ.空間特征空間特征是表明人體在運(yùn)動時(shí)的空間位置以及描述人體運(yùn)動的范圍，包括路程和位移。路程是指人體從一個(gè)位置移到另一個(gè)位置時(shí)的實(shí)際運(yùn)動路線的長度，它是一個(gè)標(biāo)量，只有大小，沒有方向。位移是指人體運(yùn)動的起始點(diǎn)到終止點(diǎn)的直線距離，它是一個(gè)矢量，既有大小又有方向。

第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》1.直線運(yùn)動的位移和路程

在直線運(yùn)動中，路程數(shù)值的大小不一定等于位移數(shù)值的大小。例如，100m從起點(diǎn)跑到終點(diǎn)，其位移大小與路程大小是相等的。2.曲線運(yùn)動的路程和位移

在曲線運(yùn)動中，位移數(shù)值的大小并不等于路程數(shù)值的大小，一般小于路程。例如從起點(diǎn)繞400m田徑場內(nèi)跑一圈，經(jīng)過的路程為400m，而位移則等于零。跑200m內(nèi)道時(shí)，路程為200m，位移則為112.13m。位移是矢量，按三角形法則或平行四邊形法則合成。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》Ⅱ.時(shí)間特征1.時(shí)刻

時(shí)刻是人體或器械空間位置的時(shí)間量度，是時(shí)間上是一個(gè)點(diǎn)，它用于運(yùn)動的開始、結(jié)束和運(yùn)動過程中許多重要位相的瞬時(shí)。2.時(shí)間

時(shí)間是運(yùn)動結(jié)束時(shí)時(shí)刻與開始時(shí)刻之差值，運(yùn)動持續(xù)時(shí)間是運(yùn)動始末兩個(gè)時(shí)刻之間的時(shí)間間隔。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》Ⅲ.時(shí)空特征1.速度

速度是指人體所經(jīng)過的位移與通過這段位移所用時(shí)間之比，是描述人體運(yùn)動快慢的物理量。

2.

速率速率是指人體運(yùn)動所經(jīng)過的路程與通過這段路程所用的時(shí)間之比，是描述人體運(yùn)動快慢程度的物理量，只有大小不表明方向。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》（二）．人體運(yùn)動的分類1.人體簡化為質(zhì)點(diǎn)：可將人體運(yùn)動分為直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動；

2.人體簡化為剛體：可將人體運(yùn)動分為平動、轉(zhuǎn)動和復(fù)合運(yùn)動。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》平動：人體內(nèi)任意兩點(diǎn)的連線，在運(yùn)動過程中始終保持平行，而且長度不變。軌跡可以是直線也可以是曲線。

轉(zhuǎn)動：人體內(nèi)的各點(diǎn)都繞同一軸線（轉(zhuǎn)軸）作圓周運(yùn)動。例如；投擲鐵餅的旋轉(zhuǎn)動作。復(fù)合運(yùn)動：既有平動又有轉(zhuǎn)動的運(yùn)動。例如；走、跑、滑冰、滑雪都是一種復(fù)合運(yùn)動，在研究中通常將復(fù)合運(yùn)動分解為平動和轉(zhuǎn)動兩部分分別進(jìn)行討論，然后加以綜合，以達(dá)到簡化的。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》加速度第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》(三).運(yùn)動的合成與分解1、運(yùn)動的獨(dú)立性原理（運(yùn)動的疊加原理）：若一物體同時(shí)參與幾個(gè)運(yùn)動（稱為分運(yùn)動），則每一分運(yùn)動不受其他分運(yùn)動的影響。物體的運(yùn)動是由各個(gè)彼此獨(dú)立的分運(yùn)動疊加而成的。2、速度矢量的合成與分解。3、質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動。

(1)絕對速度：研究對象相對于靜參考系的速度稱絕對速度；

(2)相對速度：研究對象相對于動參考系的速度稱相對速度；

(3)牽連速度：動參考系原點(diǎn)相對于靜參考系的速度稱牽連速度。

其三者的關(guān)系是：第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》（四）運(yùn)動方法的描述(一)、運(yùn)動方程(1)勻變速直線運(yùn)動(2)自由落體(3)豎直上拋運(yùn)動（勻減速運(yùn)動）第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》（二）圖像法：描寫運(yùn)動的另一種方法是在坐標(biāo)紙上繪制曲線。

1、運(yùn)動軌跡曲線；2、位移時(shí)間曲線（S-T曲線）第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》3、速度時(shí)間曲線（勻速、勻變速、變速）；4、加速度（非勻速）曲線第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》5、各類曲線的特點(diǎn)：有直線，曲線之分，直線又有水平傾斜之分，傾斜程度表示變化快慢。因此，我們可根據(jù)不同項(xiàng)目、不同動作不同運(yùn)動員的曲線進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析（三）表格法：表格法就是把待求量及已知量用表格列出。第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》三、人體和器械的斜拋運(yùn)動（一）斜拋運(yùn)動的基本公式：1、沿豎直方向（沿Y軸）的位移公式：2、沿水平方向（沿X軸）的位移公式：3、在X方向上物體在任一時(shí)刻的速度為：在Y方向上物體在任一時(shí)刻的速度為：第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》（二）體育運(yùn)動中常見的斜上拋運(yùn)動1、拋點(diǎn)與落點(diǎn)在同一水平面上的斜上拋運(yùn)動。因?yàn)閅＝0，X＝S討論：（1）全程飛行時(shí)間T：最高點(diǎn)Vy=0。上拋、下落時(shí)間相等。（2）最大高度H：指拋體在豎直方向上達(dá)到的最大高度，他等于在t時(shí)間內(nèi)的豎直位移。（3）水平射程S：指拋點(diǎn)到落點(diǎn)的水平位移第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》第二章-第一節(jié)《運(yùn)動學(xué)》三．運(yùn)動學(xué)量的特征