運動生物力學(xué)課程教學(xué)大綱

1、風(fēng)從水上走過，留下粼粼波紋；駱駝從沙漠上走過，留下深深的腳印 ；哨鴿從天空飛過，留下串串歡韻；歲月從樹林穿過，留下圈圈年輪。啊，朋友，我們從時代的舞臺走過，將給社會留下些什么？花從春走過，留下縷縷花香；葉從夏走過，留下片片蔭涼；風(fēng)從秋走過，留下陣陣金浪；雪從冬走過，留下種種希望。啊，朋友，我們從人生的四季走過，將給人生留下些什么 運動生物力學(xué)課程教學(xué)大綱一、說明（一）課程定義：運動生物力學(xué)是研究體育運動中人體（包括器械）機械運動規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)，本課程介紹其中與體育運動技術(shù)（包括體育健身運動）最密切相關(guān)的部分，課程名稱為“運動生物力學(xué)”。（二）編寫依據(jù)：本大綱按照學(xué)院對本科課程教學(xué)改革的要求

2、，以課程內(nèi)容改革為中心，關(guān)注社會對體育專業(yè)人才的基本需求和特殊需求、全民健身、青少年體質(zhì)健康等問題，并結(jié)合運動生物力學(xué)課程特點、我院體育專業(yè)學(xué)生的實際情況而制定。（三）目的任務(wù)：大學(xué)本科體育類專業(yè)學(xué)習(xí)運動生物力學(xué)主要是用于運動技術(shù)（包括體育健身運動）的分析和評價；分析運動技術(shù)是以采集到的運動技術(shù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)；評價運動技術(shù)是以人體運動基本原理為依據(jù)、同時以優(yōu)秀運動員相關(guān)數(shù)據(jù)為參照。這些知識除了可以用于競技運動以外，還可以用于全民鍵身鍛練、青少年健康鍛練的動作分析和指導(dǎo)。本課程適用于運動訓(xùn)練專業(yè)、以及其它體育類專業(yè)等。（四）課程編碼：20080726。（五）學(xué)時數(shù)與學(xué)分：本課程36學(xué)時，2學(xué)分。二、

3、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配教學(xué)安排教學(xué)基本內(nèi)容J講授討論實踐實驗小計第一章運動生物力學(xué)導(dǎo)論44第二章運動技術(shù)數(shù)據(jù)6410第三章運動生物力學(xué)基本原理8210第四章運動技術(shù)分析（選學(xué)基礎(chǔ)知識及部分實例）10212合計28836注：八個實驗教學(xué)內(nèi)容根據(jù)學(xué)生實際情況選擇其中4項，占8個學(xué)時，并鼓勵有興趣的學(xué)生利用業(yè)余時間到中心實驗室完成其它實驗內(nèi)容。三、教學(xué)內(nèi)容與知識點第一章運動生物力學(xué)導(dǎo)論知識點：運動生物力學(xué)在體育學(xué)科體系中的地位和作用；運動生物力學(xué)四個基本概念（運動生物力學(xué)，運動技術(shù)原理（又稱動作技術(shù)原理），最佳運動技術(shù)，運動技術(shù)分析（又稱運動技術(shù)診斷）；運動生物力學(xué)的三個熱點問題（運動技術(shù)分析服務(wù)于競技

4、體育，競技體育的需求帶動了相關(guān)儀器設(shè)備和測量技術(shù)的發(fā)展，全民健身體育為運動技術(shù)分析提供了更大的活動空間）；運動生物力學(xué)的五項基本任務(wù)（研究人體形態(tài)結(jié)構(gòu)、機能的力學(xué)特性，為運動員選材提供依據(jù)；揭示運動技術(shù)原理，為有意識的利用人體運動規(guī)律提供支持；進(jìn)行運動技術(shù)診斷，為體育參加者制定最佳運動技術(shù)解決方案；對體育器械進(jìn)行力學(xué)性能測試，為優(yōu)化運動器械提供力學(xué)依據(jù)；對動作結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，為預(yù)防運動創(chuàng)傷和促進(jìn)康復(fù)提供輔助方案）；運沒有落日般的瑰麗，沒有流云般的飄逸，但可以有水晶般的清純與透明。沒有大山般的巍峨，沒有湖水般的輕柔，但可以有巖石般的堅毅與穩(wěn)重。沒有大海般的浩瀚，沒有瀑布般的飛瀉，但可以有泥土般

5、的樸素與隨和。風(fēng)從水上走過，留下粼粼波紋；駱駝從沙漠上走過，留下深深的腳印 ；哨鴿從天空飛過，留下串串歡韻；歲月從樹林穿過，留下圈圈年輪。啊，朋友，我們從時代的舞臺走過，將給社會留下些什么？花從春走過，留下縷縷花香；葉從夏走過，留下片片蔭涼；風(fēng)從秋走過，留下陣陣金浪；雪從冬走過，留下種種希望。啊，朋友，我們從人生的四季走過，將給人生留下些什么動技術(shù)分析基本工作步驟專論。第二章運動技術(shù)數(shù)據(jù)知識點：運動學(xué)數(shù)據(jù)對運動技術(shù)分析的意義（關(guān)節(jié)位置、關(guān)節(jié)角度、位移、角位移、速度、角速度、加速度、角加速度）；動力學(xué)數(shù)據(jù)對運動技術(shù)分析的意義（動力曲線、沖量）；運動學(xué)數(shù)據(jù)的采集及應(yīng)用（影像測量原理，影像數(shù)字化基礎(chǔ)

6、，影像測量方法，影像測量相關(guān)問題討論，運動學(xué)數(shù)據(jù)的其它測量方法）；動力學(xué)數(shù)據(jù)的采集及應(yīng)用（力傳感器，測力臺，平衡臺，足底壓力鞋墊，電阻應(yīng)變片的應(yīng)用，動力曲線分析舉例，步態(tài)動力曲線，跳躍動力曲線，投擲鉛球最后用力動作曲線）；實驗教學(xué)：實驗一：在圖片上測算人體總重心；實驗二：運動技術(shù)錄像解析教學(xué)軟件的使用；實驗三：三維測力臺測力實驗；實驗四：人體靜態(tài)平衡穩(wěn)定能力的測定；實驗五：應(yīng)變片粘貼實驗；第三章運動生物力學(xué)基本原理知識點：人體運動的基本形式（人體的線運動，人體的角運動，復(fù)合運動）；勻變速直線運動；斜拋運動；體育動作分析常用運動曲線（“運動軌跡”曲線，“速度-時間”曲線，“加速度-時間”曲線）；

7、動量定理（含動量守恒定理）；動量定理在體育運動中的應(yīng)用（投擲類，打擊類，蹬伸類，緩沖類）；動量矩定理（含動量矩守恒定理）；動量矩定理在體育運動中的應(yīng)用（定軸轉(zhuǎn)動動作特點，定點轉(zhuǎn)動動作特點，騰空后轉(zhuǎn)動動作的特點，翻轉(zhuǎn)動作類，相向動作類，扭轉(zhuǎn)動作類，局部肢體繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動類）；穩(wěn)定性原理及其應(yīng)用；流體力學(xué)原理及其應(yīng)用（流體力學(xué)基本知識，伯努利定律，馬格努斯效應(yīng)）；骨受力特征（受力形式，人體承受外力極限能力的比較，肌肉活動對骨受力形式的影響，體育運動對骨結(jié)構(gòu)的影響）；肌肉力學(xué)特征（肌肉力學(xué)模型、肌肉力量訓(xùn)練、肌肉松馳現(xiàn)象）；杠桿原理（人體杠桿分類，人體關(guān)節(jié)杠桿類型舉例）；復(fù)杠桿原理；關(guān)節(jié)運動順序性原理；

8、鞭打動作原理。實驗教學(xué)：實驗六：一維平衡板測量人體重心；實驗七：縱跳實驗（肌肉松馳現(xiàn)象或慣性力現(xiàn)象）。第四章運動技術(shù)分析知識點：運動技術(shù)分析的概念（運動技術(shù)分析或運動技術(shù)診斷，運動技術(shù)分析的作用舉例）；運動技術(shù)要素；運動技術(shù)要素的數(shù)據(jù)形式及其作用（動作姿勢，動作幅度，動作變化率，用力方式，力的作用效果，動作協(xié)調(diào)性，肌電圖數(shù)據(jù)）；選用運動技術(shù)要素的要點（依據(jù)運動技術(shù)任務(wù)和特征選擇要素，突出主要運動技術(shù)要素，各運動技術(shù)要素的優(yōu)化組合）；劃分運動技術(shù)環(huán)節(jié)（關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，技術(shù)環(huán)節(jié)相互聯(lián)系）；確定運動技術(shù)分析的對象、地點和測量方法；數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)分析；運動技術(shù)分析中主要問題討論（運動技術(shù)模式問題，運動技

9、術(shù)診斷問題，技術(shù)訓(xùn)練的針對性問題）；主要體育項目運動技術(shù)分析舉例（跑的運動技術(shù)分析；跳的力學(xué)原理及主要技術(shù)環(huán)節(jié)分析（跳遠(yuǎn)，跳高）；投擲運動技術(shù)分析；舉重運動技術(shù)分析；競技體操運動技術(shù)分析（含9個常用技術(shù)動作分析）；游泳運動技術(shù)分析。實驗教學(xué)：實驗八：動態(tài)力的應(yīng)變測試方法。四、考核（一）考核形式：采用筆試答卷（閉卷）考試與平時學(xué)習(xí)情況相結(jié)合。（二）成績計算采用百分制評分。平時成績占20%,實驗教學(xué)成績占20%平時成績以任課教師上課和作業(yè)完成記錄為依據(jù)進(jìn)行量化后評分，要求不缺勤，聽課認(rèn)真，按時完成作業(yè)；實驗教學(xué)成績以實驗報告為評分依據(jù)?？荚嚦煽冋?0%,以學(xué)生考試卷面成績?yōu)橐罁?jù)。五、教材與參考教材

10、（一）教材運動生物力學(xué)（運動技術(shù)分析與評價），劉北湘編著，成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社2008年2月出版。（二）參考教材（1）電子教材運動生物力學(xué)（運動技術(shù)分析與評價）教學(xué)資源，劉北湘制作，教材的隨書贈品。（2）運動生物力學(xué)研究方法與實驗石玉琴等編成都：西南財經(jīng)大學(xué)出版社1995年1版。（3）運動生物力學(xué)體育院校函授教材，石玉琴等編北京：人民體育出版社1999年12月第1版。（4）運動生物力學(xué)體育學(xué)院通用教材北京：人民體育出版社1990年第1版實驗一在圖片上測算人體總重心【實驗?zāi)康摹? .了解在影像上測算人體總重心的基本原理。2 .掌握測算人體總重心的方法?！緦嶒炘怼渴紫冗x定人體模型，即把人體看

11、著是由1416個剛體環(huán)節(jié)組成的多剛體系統(tǒng)。本實驗選取布拉溫-菲舍爾的14個剛體的人體模型。再根據(jù)選定的人體模型，確定人體的慣性參數(shù)值。應(yīng)用合力矩定理：合力對某坐標(biāo)軸之矩等于各個分力對同一坐標(biāo)軸之矩的代數(shù)和，計算出人體總重心的位置。,14X=£PiXi即JI14y=£Piyi式中：P為各環(huán)節(jié)的相對重量，xyi為各環(huán)節(jié)重心的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，X、Y為人體總重心的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)?！緦嶒炂鞑摹? .人體圖片一張2 .直尺一把3 .計算器一個【實驗步驟】1 .在圖片上建立直角坐標(biāo)系OXY2 .在實驗報告紙上畫好如下表格，并根據(jù)所選定的布拉溫-菲舍爾人體模型，分別將其各環(huán)節(jié)重心至近側(cè)端的

12、百分比和各環(huán)節(jié)相對重量等人體慣性參數(shù)值，填入表格中的“百分比”欄和“環(huán)節(jié)相對重量”欄。環(huán)節(jié)名稱環(huán)節(jié)長度環(huán)節(jié)重心至近側(cè)端長環(huán)節(jié)重心坐標(biāo)環(huán)節(jié)相對重量(P)PXiRyi百分比實長Xiyi頭-0.0706軀干0.440.4270上左0.470.0336臂右0.470.0336刖左0.420.0228臂右0.420.0228手左-0.0084右-0.0084大腿左0.440.1158右0.440.1158小腿左0.420.0527右0.420.0527足左0.440.0179右0.440.0179合計1.00003 .在圖片上標(biāo)出人體肩、肘、腕、慨、膝、踝關(guān)節(jié)中心點的位置；用線段連接相鄰關(guān)節(jié)中心點成“人

13、體棍圖”（踝關(guān)節(jié)和腳尖用線段相連）。4 .在圖片上測量人體各環(huán)節(jié)的長度（以毫米為單位），并將數(shù)據(jù)填入表格中的“環(huán)節(jié)長度”一欄。5 .用人體環(huán)節(jié)的長度值乘以百分比值，得到實長值，填入表格中的“實長”一欄。6 .以人體近側(cè)端關(guān)節(jié)點為起點，在環(huán)節(jié)連線上用“實長”值量取該環(huán)節(jié)重心的所在位置，并作上標(biāo)記。7 .確定頭和手的重心位置，并作上標(biāo)記。側(cè)面觀時，頭的重心在耳廓上緣中點；正面觀時，頭的重心在兩眉中間。手的重心在中指的掌指關(guān)節(jié)處。8 .測量各環(huán)節(jié)重心的橫坐標(biāo)值Xi和縱坐標(biāo)值yi,分別填入表格中的Xi欄和yi欄中。9 .用各環(huán)節(jié)的橫坐標(biāo)值Xi和縱坐標(biāo)值y分別乘以相應(yīng)環(huán)節(jié)的相對重量，將其乘積值分別填入表

14、格中的PiXi欄和Pyi欄中。10 .將表格中所有的Pxi值相加，所有的Pyi值相加，分別填入表格中的“合計”欄中，合計欄中的兩個數(shù)據(jù)就是人體總重心的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。11 .根據(jù)人體總重心的橫坐標(biāo)值和縱坐標(biāo)值，在圖片上標(biāo)定出人體總重心的位置?！咀⒁馐马棥? .注意人體各關(guān)節(jié)點的位置判斷，盡量減小位置判斷誤差。2 .測量工具的精度要達(dá)到mma。實驗二運動技術(shù)錄像解析教學(xué)軟件的使用【實驗?zāi)康摹? .掌握運動技術(shù)影像數(shù)字化的基本方法。2 .掌握獲取運動技術(shù)的運動學(xué)數(shù)據(jù)的方法，并會計算人體重心的位移、速度和人體關(guān)節(jié)角度、人體關(guān)節(jié)角速度等運動學(xué)參數(shù)?！緦嶒炘怼渴褂眠\動技術(shù)錄像解析教學(xué)軟件，可以解析出靜

15、態(tài)圖片和運動技術(shù)影像中人體總重心的位置、人體總重心的速度、人體的關(guān)節(jié)角度和人體關(guān)節(jié)角速度等運動學(xué)數(shù)據(jù)。下面分別介紹其解析原理。(1)、人體總重心的位置與在圖片上測算人體總重心的原理相同。(2)、人體的關(guān)節(jié)角度兩個相鄰環(huán)節(jié)間的夾角就是人體的關(guān)節(jié)角度，因此通過兩個相鄰環(huán)節(jié)的三個關(guān)節(jié)點的坐標(biāo)(三個關(guān)節(jié)點構(gòu)成任意三角形)，應(yīng)用余弦定理便可求出關(guān)節(jié)角度。例如：假設(shè)肩關(guān)節(jié)坐標(biāo)為(xi,yi),肘關(guān)節(jié)坐標(biāo)為(X2,y2),腕關(guān)節(jié)坐標(biāo)為(X3,y3),則肘關(guān)節(jié)夾角為222rab-c二-arccos2ab22a=(X2-Xi)(y2-y1)式中b=(x3-x2)(y3-y2)c=.(Xi-X3)2(yi-y3)

16、2(3)、人體總重心的位移、速度根據(jù)攝像機的拍攝頻率f及實際拍攝某一動作的運動技術(shù)影像的幀數(shù)N,可以計算該動Ni一作所用的時間：&=(秒)。f根據(jù)計算出的第i張圖片和第N張圖片的人體的總重心位置坐標(biāo)(X,Y),可以計算人體總重心在該動作過程中的位移、速度。人體總重心在該動作過程中的位移量為：S=X2Y2=(Xn-Xi)2(Yn-Yi)2其中Xn、Yn為第N張圖片的人體總重心坐標(biāo)，Xi、Y為第i張圖片的人體總重心坐標(biāo)。VyY-t從第一張圖片到第N張圖片間的平均速度為:/S十/XV=丁或Vx=丁t:t(4)人體關(guān)節(jié)角速度根據(jù)計算出的第i張圖片的某一個人體關(guān)節(jié)角度R和第N張圖片的同一個人體關(guān)

17、節(jié)角度也，可以求出從第一張圖片到第N張圖片間該關(guān)節(jié)處相鄰兩環(huán)節(jié)的相對平均角速度為:NT二-Lt【實驗器材】1 .計算機一臺(需安裝了運動技術(shù)錄像解析教學(xué)軟件)2 .靜態(tài)圖片若干張3 .運動技術(shù)影像一套【實驗步驟】一、靜態(tài)圖片解析1 .啟動計算機。2 .雙擊桌面上的“LBXBIOMAC軟件圖標(biāo)，運行錄像解析軟件。這時屏幕上出現(xiàn)如下界面。3 .單擊“數(shù)據(jù)采集”按鈕，在其下拉列表中選擇“靜態(tài)圖片關(guān)節(jié)點”子菜單。4 .單擊“數(shù)據(jù)表”按鈕，建立存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表文件。注意數(shù)據(jù)表文件名必須是“？?_b.dbf”形式。5 .單擊“打開圖片”按鈕，從圖片庫中選定要解析的人體靜態(tài)圖片。6 .單擊“開始取點”按鈕，

18、按照屏幕提示用鼠標(biāo)依次單擊進(jìn)行打點操作。7 .單擊“計算重心”按鈕，解析軟件計算人體重心。8 .單擊“重心位置”按鈕，屏幕上顯示出該靜態(tài)圖片的人體重心位置。9 .單擊“存儲數(shù)據(jù)”按鈕，計算機保存該靜態(tài)圖片的人體各關(guān)節(jié)點和人體總重心的數(shù)據(jù)。10 .單擊“瀏覽數(shù)據(jù)”按鈕，屏幕上顯示該靜態(tài)圖片的人體各關(guān)節(jié)點和人體總重心的數(shù)據(jù)。11 .單擊“退出”按鈕，返回最初的界面。單擊“數(shù)據(jù)處理”按鈕，在其下拉列表中選擇“計算關(guān)節(jié)角度”子菜單，按照屏幕提示進(jìn)行相應(yīng)的操作，即可求出人體靜態(tài)圖片的各關(guān)節(jié)角度。二、運動技術(shù)錄像解析1 .啟動計算機。2 .雙擊“LBXBIOMAC軟件圖標(biāo)，運行錄像解析軟件。這時屏幕上出現(xiàn)

19、，運動技術(shù)錄像解析教學(xué)軟件界面及其相應(yīng)菜單。3 .單擊“數(shù)據(jù)采集”按鈕，在其下拉列表中選擇“技術(shù)錄像關(guān)節(jié)點”子菜單。4 .單擊“數(shù)據(jù)表”按鈕，建立存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表文件。注意數(shù)據(jù)表文件名必須是“？_b.dbf”形式。5 .單擊“影像文件”按鈕，打開比例尺圖片，先用鼠標(biāo)分別雙擊比例尺的起點和終點，再單擊“比例倍數(shù)”按鈕，運動技術(shù)圖片的放大倍數(shù)就存儲到了計算機。6 .打開運動技術(shù)圖片，選定第一幀圖片。7 .單擊“開始取點”按鈕，按照屏幕提示用鼠標(biāo)依次單擊進(jìn)行打點操作。8 .單擊“計算重心”按鈕，解析軟件計算人體重心。9 .單擊“重心位置”按鈕，屏幕上顯示出第一幀圖片的人體重心位置。10 .單擊“存儲

20、數(shù)據(jù)”按鈕，計算機保存第一幀圖片的人體各關(guān)節(jié)點和人體總重心的數(shù)據(jù)。11 .單擊“進(jìn)一步”按鈕，第二幀圖片出現(xiàn)在屏幕上，重復(fù)操作步驟710,解析完第二幀圖片。再單擊“進(jìn)一步”按鈕，重復(fù)進(jìn)行上面的操作，直至解析完最后一幀圖片。12 .單擊“退出”按鈕，返回最初的界面。單擊“數(shù)據(jù)處理”按鈕，在其下拉列表中分別選擇“計算關(guān)節(jié)角度”、“計算關(guān)節(jié)角速度”和“計算重心速度”等子菜單，按照其屏幕提示進(jìn)行相應(yīng)的操作，即可求出運動技術(shù)影像中人體關(guān)節(jié)角度、人體關(guān)節(jié)角速度和人體總重心的速度等運動學(xué)數(shù)據(jù)。【注意事項】注意人體各關(guān)節(jié)點的位置判斷，盡量減小位置判斷誤差。實驗三三維測力臺測力實驗【實驗?zāi)康摹苛私鉁y力臺的工作原

21、理，知道人體運動的動力學(xué)測定的基本方法。能認(rèn)識測出的力時間曲線。【實驗原理】根據(jù)所采用的傳感器的不同，三維測力臺可分為以石英壓電晶體為傳感器和以電阻應(yīng)變片為傳感器兩大類別。本實驗以石英壓電晶體為傳感器的測力臺為例進(jìn)行其工作原理說明。(B)圖1以石英為傳感器的三維測力臺(A)測力臺面(B)石英壓電晶體傳感器測力臺為長方形，由踏板和底座兩部分構(gòu)成，二者之間由安裝在四個角的圓柱形傳感器支撐著，每個圓柱形傳感器又由三片環(huán)狀的石英壓電晶體疊加在一起。如圖1所示。這三片壓電晶體由于其切割方向各不相同，分別對X、Y、Z這三個不同方向的力產(chǎn)生壓電效應(yīng)。例如，最上方的那個環(huán)，當(dāng)受到X方向的作用力fx時，就應(yīng)為壓

22、電效應(yīng)而在圓環(huán)的上下兩個表面產(chǎn)生電荷，而對丫、Z方向的力則無此效應(yīng)。類似，中間的環(huán)和最下面的環(huán)只分別對Z、丫方向的力由壓電效應(yīng)。由于電荷量合力的大小成正比，通過對電荷量的測定，就可以得到相應(yīng)方向力的數(shù)值。由于壓力產(chǎn)生的電荷隨時間的延長會發(fā)生電荷泄漏現(xiàn)象，所以壓電式測力臺嚴(yán)格地說是不可用于測靜態(tài)力的。由于壓電信號產(chǎn)生的電荷是十分微弱的，因此，由三維測力臺輸出的信號必須經(jīng)過一個電荷放大器才能輸入計算機?！緦嶒炂鞑摹? .三維測力臺2 .計算機3 .信號放大器【實驗步驟】1 .了解熟悉本試驗的硬件設(shè)施包括測力臺、配套計算機、電荷放大器等。2 .檢查各連接線是否接好，開啟計算機，進(jìn)入測力臺的工作軟件界

23、面。3 .熟悉測力臺工作軟件的各項操作。4 .進(jìn)行人體不同縱跳三維力的測量，并分析所測得的三維力一一時間曲線的意義及其與具體動作的關(guān)系?！咀⒁馐马棥啃璐┻\動鞋進(jìn)行不同動作的縱跳。實驗四一維平衡板測量人體重心【實驗?zāi)康摹空莆杖梭w一維重心的測量原理與方法，鞏固加深對人體平衡力學(xué)條件的掌握，驗證人體重心隨動作變化的移動規(guī)律。【實驗原理】本實驗主要根據(jù)靜力學(xué)中的力矩平衡原理建立力矩平衡方程，進(jìn)行求解確定重心的位置。人體靜躺在一維平衡板上時（如圖2所示），人體和板著一系統(tǒng)處于平衡。根據(jù)靜力學(xué)中物體平衡的力學(xué)條件：合外力、合外力矩均為零。因此板、人的重力和支撐反作用力的和外力矩為零?，F(xiàn)已腳跟處B點為轉(zhuǎn)軸列

24、力矩平衡方程可得：VMBF=0即：R *L -W *d1.R*L=0211.L1.d（R*LR*L）=一（RR）W2W2上式中：、L為板長（AB）、W為人體體重、RD為B點到人體重心的水平距離（重心的絕對高度）為體重計的示數(shù)、R'為一維重心板的自重圖2一維平衡板測量人體重心示意圖【實驗器材】1 .磅秤2 .一維重心板3 .體重計4 .身高計【實驗步驟】1 .利用身高、體重計分別測出受試者的身高和體重，并做好記錄。2 .將平衡板水平置于磅秤和支點上，調(diào)節(jié)一維重心板兩端的高度，使之保持水平(注意讀取反映板自重的磅秤讀數(shù)R0和平衡板兩支點間的距離L,則板自重R=2R0)。3 .令受試者以標(biāo)準(zhǔn)

25、解剖學(xué)姿勢的仰臥于一維重心板上，雙腳緊貼在B端的抵足板，兩臂平放于體側(cè)，保持安靜。4 .測試者紀(jì)錄磅秤的讀數(shù)。5 .改變兩臂、兩腿的位置，記錄相應(yīng)的讀數(shù)。(1)雙臂上舉(2)單腿上舉6 .按公式計算所測量的幾種情況下人體一維重心的位置，相互比較，并討論說明重心位置變化的原因?！咀⒁馐马棥? .裸腳或穿襪子進(jìn)行測量，足底要與擋板緊密接觸。2 .應(yīng)穿輕質(zhì)服裝。實驗五縱跳實驗【實驗?zāi)康摹客ㄟ^對不同縱跳動作起跳高度的測量，分析明確不同動作對縱跳高度的影響，并根據(jù)實驗的測試結(jié)果來分析驗證肌肉力學(xué)中的有關(guān)理論和有關(guān)人體活動的力學(xué)原理?！緦嶒炘怼靠v跳板工作原理：通過對人體對縱跳板接觸情況的測量，從而測出人

26、體騰空時間，據(jù)12h=-gT2算出人體縱跳高度。根據(jù)縱跳高度的不同，利用以下原理進(jìn)行分析說明人體縱跳高8度產(chǎn)生差異的原因。肌肉力學(xué)原理：下蹲時，人體的伸慨、膝關(guān)節(jié)肌群被動拉伸，儲存了彈性勢能，如立即進(jìn)行蹬伸動作，則可充分利用此部分彈性勢能，可以增強起跳動作效果。反之，如有停頓，肌肉會產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，會使下蹲過程中儲存的彈性勢能耗散，影響起跳高度。人體運動原理：人體局部肢體的加速擺動，可以增大地面對人體的反作用力，可以增加起跳高度?！緦嶒炂鞑摹靠v跳板【實驗步驟】1 .接通縱跳板電源，調(diào)試縱跳板使之進(jìn)入正常工作狀態(tài)。2 .讓受試者在縱跳板上完成三種不同姿勢的縱跳，分別記錄縱跳板電子顯示屏上顯示的人體

27、跳起高度數(shù)據(jù)。(1)從站立開始不擺臂縱跳。(2)從站立開始加擺臂自由縱跳。(3)由站立開始加擺臂作下蹲后稍停片刻(23s),然后起跳。3 .分析討論三種不同縱跳高度產(chǎn)生不同的原因。【注意事項】不同的縱跳方式均須用全力起跳。實驗六人體靜態(tài)平衡穩(wěn)定能力的測定【實驗?zāi)康摹? .驗證影響人體穩(wěn)定的因素一一支撐面的大小等因素與穩(wěn)定度的關(guān)系。2 .掌握操作平衡功能測定儀的方法【實驗原理】平衡功能測定儀主要是用二維平衡臺測人站在臺上力的變化。二維平衡臺采用對角設(shè)置2個壓力傳感器，每個角均可測量二個方位的力即水平方向的力X和前后方向的力Y,二個角的二維力進(jìn)行組合，可計算出總的二維力大小，方向及作用點(通常算為

28、壓力中心)。再將二維力數(shù)據(jù)輸入計算機顯示器上顯示出X、Y軸方向人體重力曲線幅值大小與時間對應(yīng)的變化關(guān)系?！緦嶒炂鞑摹科胶夤δ軠y定儀【實驗步驟】1 .把學(xué)生分為10人1組，再實驗教師指導(dǎo)下進(jìn)行。2 .把二維平臺與計算機聯(lián)接后，打開電源開關(guān)。3 .雙擊重心測量軟件，顯示器顯示X、Y軸的二個圖框4 .點擊文件，打開個人檔案，添加個人資料5 .點擊設(shè)置1）顯示設(shè)置，在顯示圖形中選分別顯示又Y與時間關(guān)系2）顯示內(nèi)容：選運動軌跡顏色設(shè)置自定，運動軌跡的寬度設(shè)置自定，顯示運動軌跡方框中打3）顯示運動目標(biāo)：目標(biāo)顯示形狀設(shè)置自定，運動目標(biāo)顏色設(shè)置自定，在目標(biāo)方框中打4）坐標(biāo)軸樣式，選X、Y方向坐標(biāo)，坐標(biāo)軸線寬和

29、顏色自定5）選擇完畢確定6 .測量時間設(shè)置，根據(jù)運動項目確定，確定完畢點OK7 .重量設(shè)置，用二維平臺稱體重或輸入體重，完畢點OK8 .點擊開始平衡的測量受試者可用并腿站立和分腿站立測試平衡。還可根據(jù)受試者參加的運動項目的不同，可設(shè)計不同姿勢。例如，檢測射擊運動員出發(fā)前5秒鐘，人槍的穩(wěn)定情況就可采用兩腳開立的手持槍的射擊姿勢，在運動員開始瞄準(zhǔn)時，就點擊開始重心測量，5秒鐘自動結(jié)束檢測。計算機保留5秒鐘測試的數(shù)據(jù)和波形供分析用9 .點擊打印，計算機將打印出X、Y軸向曲線圖及數(shù)據(jù)?！咀⒁馐马棥渴茉囌弑M量心平氣和保持平衡。實驗七應(yīng)變片粘貼實驗【實驗?zāi)康摹? .了解電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)原理。2 .掌握

30、電阻應(yīng)變粘貼的方法?！緦嶒炘怼窟\動員使用體育器械時的作用力可通過貼在器械上的應(yīng)變片電量變化反映出來，也就是通過電量變化來測非電量的力。這種途徑是通過應(yīng)變片或者應(yīng)變傳感器來實現(xiàn)的，在體育運動中使用器械的情況下都是采用這種應(yīng)變測力的方法。這里用電阻應(yīng)變片的測力為例。是以用力大小和電阻變化率呈線性關(guān)系測得電阻的變化去獲得用力的大小。本實驗用田徑起跑器作為測試元件，電阻應(yīng)變片用粘合劑牢固地粘貼在起跑器的支撐桿上、下表面各一片（見圖1）。當(dāng)人體對起跑器蹬力，使其電阻應(yīng)變片隨同支撐桿器材變形，兩枚電阻片上面R感受的是拉應(yīng)變，下面R2電阻片感受的是壓應(yīng)變。若測出電阻絲的電阻改變所帶來的電壓或電流變化，即可

31、測得器材受力部位的應(yīng)力。p|p圖1起跑器電阻應(yīng)變片粘貼位置AB臂R及BC實驗粘貼應(yīng)變片采用半橋測量法。所謂半橋測量法，就是電橋四個橋臂中2。既當(dāng) R一 Ri + AR; R-R2+臂R2為電阻應(yīng)變片，其它兩臂為電橋盒內(nèi)固定電阻值，見圖AR;AR=AR=0時，電橋的輸出電壓變化量與電阻變化率之間的關(guān)系為:dvDB =A(RiR2RR2沒有落日般的瑰麗，沒有流云般的飄逸，但可以有水晶般的清純與透明。沒有大山般的巍峨，沒有湖水般的輕柔，但可以有巖石般的堅毅與穩(wěn)重。沒有大海般的浩瀚，沒有瀑布般的飛瀉，但可以有泥土般的樸素與隨和。K 植相等,則:dVDB=AK(e 1- £ 2)如果兩臂的電阻

32、的靈敏參數(shù)圖2半橋測量法連接示意圖由于電阻應(yīng)變片是上、下各粘貼的一片，應(yīng)變片粘貼的方向一樣，因此，半橋接法的輸出電壓變化量與兩臂感受的應(yīng)變代數(shù)差成正比，兩臂所感受的應(yīng)變大小相等，但符號相反，這時AR2/R2=-AR/Ri或£2=£i,則舊2dvDB=2A=2ARR2dvdb-2A彳-2A；2上式表明，此方法提高了輸出電壓，橋臂系數(shù)為2倍?！緦嶒炂鞑摹? .應(yīng)變片。2 .田徑起跑器。3 .電烙鐵，烙鐵架，焊錫膏，焊錫絲，錘刀，絕緣膠布，凡士林油，封口膠帶，502膠,酒精棉球，細(xì)導(dǎo)線，一次性手套，剪刀，夾鐐，萬用表，放大鏡，聚四氟乙烯薄膜，方盤?！緦嶒灢襟E】1 .將學(xué)生分為2人

33、1組，在實驗教師指導(dǎo)下參與實驗。2 .應(yīng)變片布置：學(xué)生首先對測試件，應(yīng)力分布規(guī)律加以了解，確定電阻應(yīng)變片粘貼在起跑器的支撐桿上的什么位置。3 .清洗測試件：在起跑器支撐桿粘貼應(yīng)變片位置的上下面沿軸向用錘刀將漆面鋰干凈，再用砂布在軸向成45°方向交叉打磨，并用酒精清洗干凈。4 .檢查應(yīng)變片：檢查應(yīng)變片的基紙有無破損,引線有無斷裂，用萬用表測試電阻應(yīng)變片的電阻為120歐姆。5 .涂膠：將試件的測試點表面和應(yīng)變片基底上均勻涂抹502號膠。6 .貼片：將涂好膠的應(yīng)變片的引線朝上，把電阻應(yīng)變片粘貼到所確定的位置上，蓋上一張聚四氟乙烯薄膜，左手的中指和食指通過濾紙，用手指順軸向滾動壓除氣泡和多余

34、的膠液，但注意不要移動電阻片的位置和方向，引線不要粘在試件上，電阻應(yīng)變片上蓋一塊聚四氟乙烯薄膜，用手指初步施加壓力，5分鐘后取下聚四氟乙烯薄膜，讓它自然固化24小時即可進(jìn)行實驗。7 .復(fù)查：注意貼片偏差在許可范圍內(nèi)，用放大鏡觀察電阻應(yīng)變片粘貼有無氣泡，再用萬用表電阻擋測量引線，測量電阻應(yīng)變片有無短路或斷路。8 .接線：各用二張電阻應(yīng)變片的一根引線擰在一起，使二張電阻應(yīng)變片形成串聯(lián)，再用準(zhǔn)備好的導(dǎo)線，通過電阻應(yīng)變片的引線和導(dǎo)線焊接，并加以固定。9 .防護(hù)：短期防潮需在安裝好的應(yīng)變片和引線上涂中性凡士林油或絕緣膠帶，長期防潮需涂石蠟，松香和黃油的混合劑；防機械劃傷用環(huán)氧樹脂，氟丁橡膠，清漆等處理。

35、這些措施都是保證應(yīng)變片工作性能穩(wěn)定可靠。10 .以上工作完成后，將起跑器和各種實驗用品清理干凈?！咀⒁馐马棥? .貼應(yīng)變片的地方要清理干凈。2 .貼好以后一定要檢查。實驗八動態(tài)力的應(yīng)變測試方法【實驗?zāi)康摹? .了解動態(tài)應(yīng)變儀的構(gòu)成和原理2 .掌握動態(tài)應(yīng)變儀測試操作方法【實驗原理】體育運動中一般用動態(tài)應(yīng)變測力方法測試人體作用在器械上的力的情況，動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)是通過測量電量變化間接得到人作用在器械上的力的情況。一個完整的動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)由電橋盒、測量電路、顯示電路、電源四個部分組成。非電量測量（應(yīng)變片）圖1.動態(tài)力的測試系統(tǒng)測試原理：電阻應(yīng)變片隨同器械變形而引起的變化，通過動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)測量出來，動態(tài)應(yīng)變系統(tǒng)是采用四臂電橋（即惠斯頓電橋）的零讀數(shù)法來測量的，現(xiàn)將工作原理簡述如下：如圖2中，被測試部位采用測量電橋完成，電橋四個橋臂ABBCCD和DA的電阻分別為R、R2、R3和R4o當(dāng)在對角節(jié)點A、C上接上電壓為UAc的直流電源時，另一對角節(jié)點B、D的輸出端電壓Ubd為Ubd=UAb-Uad=I1R1-I4R4由于 Ii=UAc /R1+R，I4=UR3R4故得:U BD=U ACRR3-R2&(R1 R2XR3 R4)當(dāng)電橋平衡時，Ubd=O于是得電橋平衡條件為R1R=RR電橋的四