第二章 -第一節(jié)《運動學(xué)》課件

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

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

第二章人體運動實用力學(xué)基礎(chǔ)

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

人體極為復(fù)雜，而人體的運動更為復(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。人體和器械進行簡化處理，即近似地看成質(zhì)點或剛體多剛體系統(tǒng)。

人體的簡化質(zhì)點(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)《運動學(xué)》人體簡化為物理模型的實用性和局限性

將人體簡化為物理模型進行力學(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)和資料進行分析，可以幫助我們認識一些問題和規(guī)律。然而復(fù)雜人體簡化為質(zhì)點或剛體后，所得到的數(shù)據(jù)與材料反饋到人體應(yīng)用時還存在著較大的差距，為此需建立實體模型。第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》實體模型的建立

人體是一個復(fù)雜的開放的系統(tǒng)。正確地反映出對人體運動時起主要作用的力學(xué)因素，建立人體的實體模型，是運動生物力學(xué)研究的方向。同一個實際對象，在研究不同物理現(xiàn)象時，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，但很多動作還未進行研究，故此建立人體實體模型將是一項艱巨的任務(wù)，我們同學(xué)們作為未來的體育工作者應(yīng)朝著這個方向努力，在運動生物力學(xué)領(lǐng)域中會有所建樹。第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》§2一、運動的相對性及參考系

（一）運動的絕對性和描述運動的相對性

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

參考系：描述物體運動時選作為參考的物體或物體群叫做參考系（或參照系）。

由運動的相對性可知，選擇不同的參考系描述同一物體的運動，往往會有不同的結(jié)果。通常取地面為參考系；體操運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)的運動時，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)《運動學(xué)》

在運動生物力學(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)《運動學(xué)》慣性參考系與非慣性參考系的缺點

雖然參考系能描述物體隨時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動狀態(tài)，卻不能對物體或器械進行定量的描述。因此必須引進一個精確的描述物體運動位置變化的方法。第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》

根據(jù)選定的參考系只能定性的描述物體的運動情況，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、參照方向、參照單位。

(即數(shù)學(xué)里提到的原點、正方向、單位長度)第二章-第一節(jié)《運動學(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)《運動學(xué)》

二、人體運動的分類和運動學(xué)特征

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

第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》1.直線運動的位移和路程

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

在曲線運動中，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，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)《運動學(xué)》Ⅱ.時間特征1.時刻

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

時間是運動結(jié)束時時刻與開始時刻之差值，運動持續(xù)時間是運動始末兩個時刻之間的時間間隔。第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》Ⅲ.時空特征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間之比，是描述人體運動快慢的物理量。

2.

速率速率是指人體運動所經(jīng)過的路程與通過這段路程所用的時間之比，是描述人體運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)《運動學(xué)》（二）．人體運動的分類1.人體簡化為質(zhì)點：可將人體運動分為直線運動和曲線運動；

2.人體簡化為剛體：可將人體運動分為平動、轉(zhuǎn)動和復(fù)合運動。第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》平動：人體內(nèi)任意兩點的連線，在運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)的各點都繞同一軸線（轉(zhuǎn)軸）作圓周運動。例如；投擲鐵餅的旋轉(zhuǎn)動作。復(fù)合運動：既有平動又有轉(zhuǎn)動的運動。例如；走、跑、滑冰、滑雪都是一種復(fù)合運動，在研究中通常將復(fù)合運動分解為平動和轉(zhuǎn)動兩部分分別進行討論，然后加以綜合，以達到簡化的。第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》加速度第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》(三).運動的合成與分解1、運動的獨立性原理（運動的疊加原理）：若一物體同時參與幾個運動（稱為分運動），則每一分運動不受其他分運動的影響。物體的運動是由各個彼此獨立的分運動疊加而成的。2、速度矢量的合成與分解。3、質(zhì)點的復(fù)合運動。

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

1、運動軌跡曲線；2、位移時間曲線（S-T曲線）第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》3、速度時間曲線（勻速、勻變速、變速）；4、加速度（非勻速）曲線第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》5、各類曲線的特點：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)不同項目、不同動作不同運動員的曲線進行運動學(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)《運動學(xué)》三、人體和器械的斜拋運動（一）斜拋運動的基本公式：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刻的速度為：在Y方向上物體在任一時刻的速度為：第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》（二）體育運動中常見的斜上拋運動1、拋點與落點在同一水平面上的斜上拋運動。因為Y＝0，X＝S討論：（1）全程飛行時間T：最高點Vy=0。上拋、下落時間相等。（2）最大高度H：指拋體在豎直方向上達到的最大高度，他等于在t時間內(nèi)的豎直位移。（3）水平射程S：指拋點到落點的水平位移第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》第二章-第一節(jié)《運動學(xué)》三．運動學(xué)量的特征