第一章《人體運動學》總論課件

人體運動學人體運動學第一章人體運動學總論第一節(jié)運動學概念第二節(jié)人體運動的形式和原理第三節(jié)人體運動的動力學第四節(jié)人體運動的靜力學第五節(jié)人體轉動力學第一章人體運動學總論第一節(jié)運動學概念第一節(jié)運動學概念第一節(jié)運動學概念學習目標1.掌握人體運動學、功能解剖學、生物力學、運動生物力學，質點、剛體，軌跡、位移、路程的定義；直線運動和曲線運動，人體運動的速度和加速度，平動、轉動和復合運動等基本概念熟悉時程、速率、角加速度、角位移等概念了解速度與速率的區(qū)別，運動的量的特點2.掌握運動的相對性的原理，人體運動的三個面和三個軸，和康復醫(yī)學中人體運動的始發(fā)姿勢熟悉兩種參考系的定義，自由度的概念3.了解人體運動學發(fā)展簡史4.熟悉人體運動學的內容、方法、與康復治療學的關系和意義學習目標1.掌握人體運動學、功能解剖學、生物力學、運動生物力運動學（kinesiology）是理論力學的一個分支學科，它是運用幾何學的方法來研究物體的運動，主要研究質點和剛體的運動規(guī)律運動學為動力學、機械原理(機械學)提供理論基礎，也包含有自然科學和工程技術等多個學科所必需的基本知識，包括物體的運動在空間和時間等方面的差異運動學（kinesiology）人體運動學概念人體運動學是研究人體活動科學的領域。是通過位置、速度、加速度等物理量描述和研究人體和器械的位置隨時間變化的規(guī)律或在運動過程中所經過的軌跡，而不考慮人體和器械運動狀態(tài)改變的原因本課程所講的人體運動學，主要指人體的功能解剖學、生物力學和部分運動生物力學的內容人體運動學概念人體運動學是研究人體活動科學的領域。是通過位置研究運動器官的結構是如何適應其生理功能的學科，為功能解剖學研究生物體機械運動的規(guī)律，以及力與生物體的運動、生理、病理之間關系的學科為生物力學研究運動中人體和器械運動力學規(guī)律的學科，為運動生物力學研究運動器官的結構是如何適應其生理功能的學科，為功能解剖學在研究人體運動時，是以牛頓力學理論為基礎的在運動生物力學中，把人體簡化為質點、質點系、剛體和多剛體系等力學模型，而使研究的問題大大簡化但是人體是生命體，因此在研究人體運動學時，還要盡可能地考慮人的生命特征，才能正確地研究人體的運動在研究人體運動時，是以牛頓力學理論為基礎的運動學基本概念只有大小沒有方向的物理量叫標量如溫度、時間。其運算是簡單的代數(shù)運算既有大小又有方向的物理量叫矢量力、位移、速度等力學中的大多數(shù)物理量都是矢量其計算有自己的規(guī)律矢量的合成遵循平行四邊形法則矢量的乘積有點積和叉積：點積的結果是標量，數(shù)值大小等于兩個矢量大小的積乘以它們夾角的余弦值，即A·B=︱A︱︱B︱Cosθ叉積的結果是矢量，大小等于兩個矢量大小的積乘以它們夾角的正弦值：︱A︱︱B︱Sinθ，方向由右手法則判斷。所以矢量的叉積又叫矢量的矢積運動學基本概念只有大小沒有方向的物理量叫標量運動的獨立性若運動同時參與幾個分運動，則每個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人體運動的合成和分解，其理論基礎就是運動的獨立性原理人體運動學中量的特性：瞬時性，矢量性、相對性和獨立性運動的獨立性若運動同時參與幾個分運動，則每個分運動不受其他分描述人體運動時間的物理量時刻是人體位置的時間量度，用于運動的開始、結束和運動過程中許多重要位相的瞬間時間是人體運動持續(xù)時間的量度，是指人體運動從某時刻到另一時刻所經過的時間間隔。描述人體的運動在時間方面的概念主要包括運動的次序、持續(xù)時間、速度和加速度描述人體運動時間的物理量時刻是人體位置的時間量度，用于運動的描述人體運動空間的物理量1.質點是指具有質量、但可以忽略其大小、形狀和內部結構而視為幾何點的物體，是由實際物體抽象出來的力學簡化模型質點的運動包括直線運動和曲線運動直線運動又分為勻速直線運動和變速直線運動，后者在運動中比較多見曲線的運動方向始終在變化，具有矢量性曲線運動又常分為圓周運動和斜拋物體運動斜拋物體作為質點，在運動中形成的軌跡是一條拋物線描述人體運動空間的物理量1.質點是指具有質量、但可以忽略2.剛體是由相互間距離始終保持不變的許多質點組成的連續(xù)體，它有一定形狀、占據(jù)空間一定位置，是由實際物體抽象出來的力學簡化模型在運動生物力學中，把人體看作是一個多剛體系統(tǒng)2.剛體是由相互間距離始終保持不變的許多質點組成的連續(xù)體，它人體的運動形式（1）平動：指運動過程中，身體上的任意兩點的連線始終保持等長和平行。其運動軌跡是直線或曲線，人體平動時，身體上各點的位移、速度和加速度都一致，可簡化成質點處理人體的運動形式（1）平動：指運動過程中，身體上的任意兩點的連（2）轉動：指運動過程中，身體上的各點都圍繞同一直線（即軸）作圓周運動，稱轉動。轉動時人體各點距離軸的距離不同，所以其線速度也不同，只能簡化成剛體來處理（2）轉動：指運動過程中，身體上的各點都圍繞同一直線（即軸）（3）復合運動：人體的絕大部分運動包括平動和轉動，兩者結合的運動稱為復合運動如騎自行車時，軀干可近似地看作平動，下肢各關節(jié)圍繞關節(jié)軸進行多級轉動研究中通常把復合運動分解為平動和轉動，使問題大大簡化人體的機械運動都是在一定的空間和時間中進行的（3）復合運動：人體的絕大部分運動包括平動和轉動，兩者結合的人體平動的空間物理量1.軌跡：質點運動的路徑當把人體轉化成質點來描述其運動時，把代表人體或器械的質點在一定時間內用坐標值確定的位置點連接起來，就是人體或器械某質點的運動軌跡。2.路程：是指物體從一個位置移動到另一個位置時的實際運動路線的長度，也是質點運動軌跡的全長路程是標量，只有數(shù)值的大小，沒有方向人體平動的空間物理量1.軌跡：質點運動的路徑3.位移：大小等于質點運動的起點到終點的直線距離，方向由起點指向終點位移是矢量，同時表明運動的長度和運動的方向位移一般小于路程人體的機械運動表現(xiàn)為人體某一部分相對身體另一部分的空間、時間位移；人體整體相對外界環(huán)境的空間、時間位移；由人體局部位移而造成器械的空間位移3.位移：大小等于質點運動的起點到終點的直線距離，方向由起點人體平動的時空物理量1.速率指路程與通過這段路程所經歷的時間之比2.速度指位移與通過這段位移所經歷的時間之比，是矢量瞬時速度指物體在某一時刻或通過運動軌跡上某一點的速度3.加速度是描述速度的時間變化率的物理量。它是一個矢量，有大小和方向?？梢詾檎?、負值和0。加速度也有平均加速度和瞬時加速度位移、速度和加速度都可以合成和分解，遵循平行四邊形法則人體平動的時空物理量1.速率指路程與通過這段路程所經歷的時間人體轉動的空間物理量角位移：人體整體或環(huán)節(jié)圍繞某個軸轉動時轉過的角度叫角位移它是矢量，大小為轉過角度的大小，方向由物理學中的“右手法則”判定。通常規(guī)定逆時針轉動的角位移為正，順時針轉動的角位移為負值。角位移的單位以弧度表示人體轉動的空間物理量角位移：人體整體或環(huán)節(jié)圍繞某個軸轉動時轉人體轉動的時空物理量角速度、線速度和角加速度等內容如后述人體轉動的時空物理量角速度、線速度和角加速度等內容如后述二、人體運動的相對性、坐標系和始發(fā)姿勢宇宙萬物處于永恒的運動狀態(tài)，從哲學的觀點看，運動是絕對的機械運動是物體間相對位置的變化，要描述某物體的運動情況，一般需要選定一個或多個物體作參考，觀察要描述的物體與這些參考物體相對位置的變化情況。如果相對位置變化了，稱物體是運動的，如果沒有變化，稱物體是靜止的可見，判斷一個物體是運動還是靜止是相對而言的。從這個角度觀察運動，運動又是相對的。

物體的運動取決于參考物體選取的性質叫運動的相對性二、人體運動的相對性、坐標系和始發(fā)姿勢宇宙萬物處于永恒的運動運動的參考系的分類參考系（或參照系）：描述物體運動時選擇作為參考的物體或物體群在描述人體某環(huán)節(jié)運動時，多選用人體總重心或鄰近環(huán)節(jié)作為參考系。根據(jù)選定的參考系，可以定性地描述物體的運動情況參考系分為兩種：(一)慣性參考系：把相對于地球靜止的物體或相對于地球作勻速直線運動的物體作為參考系叫慣性參考系(二)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準的參考系叫非慣性參考系。在描述人體運動的局部肢體的運動狀態(tài)時，多需要這種參考系運動的參考系的分類參考系（或參照系）：描述物體運動時選擇作為人體的面與軸人體的運動有三個面:水平面：與地面平行的面，把人體分為上下兩部分額狀面：與身體前或后面平行的面，把人體分成前后兩部分矢狀面：與身體側面平行的面，把人體分為左右兩部分

人體的運動有三個軸：橫軸與地面平行且與額狀面平行的軸縱軸額狀面與矢狀面相交叉形成的、上下貫穿人體正中的軸矢狀軸與地平面平行且又與矢狀面平行的軸，在水平方向上前后貫穿人體人體的面與軸人體的運動有三個面:人體的面與軸人體的面與軸人體運動的始發(fā)姿勢在康復醫(yī)學中，人體的基本姿勢為人體運動的始發(fā)姿勢即：身體直立，面向前，雙目平視，雙足并立，足尖向前，雙上肢下垂于體側，掌心貼于體側其中手的姿勢（又名中立位）是手的掌心貼于軀干兩側，是唯一有別于解剖學中的人體基本姿勢的，應提起注意人體運動的始發(fā)姿勢在康復醫(yī)學中，人體的基本姿勢為人體運動的始自由度關節(jié)面的形態(tài)及結構決定了關節(jié)可能活動的軸，自由度與關節(jié)活動軸有關，關節(jié)軸有幾個活動方向，就有幾個自由度例如，髖關節(jié)可作屈伸、內收外展、內旋外旋三個軸的運動，有三個自由度凡具備兩個以上自由度的關節(jié)均可產生環(huán)繞動作肢體一般環(huán)繞關節(jié)軸來進行旋轉活動關節(jié)軸（即活動軸）可反映肢體活動范圍和運動方式自由度關節(jié)面的形態(tài)及結構決定了關節(jié)可能活動的軸，自由度與關節(jié)三、發(fā)展簡史古代人通過對地面物體和天體運動的觀察，逐漸形成了物體在空間中位置的變化和時間的概念。中國戰(zhàn)國時期在《墨經》中已有關于運動和時間先后的描述。公元前，稱為“人體運動學之父”的亞里士多德首次對肌的作用進行了描述，并且分析了步行的復雜過程，以及重心的作用、運動定律和杠桿原理，為運動學的發(fā)展奠定了基礎。隨后，阿基米德和蓋倫在有關重力、杠桿原理及肌收縮領域取得了進一步的成就。三、發(fā)展簡史古代人通過對地面物體和天體運動的觀察，逐漸形成了達·芬奇對與動作有關的人體結構，重心與平衡的關系及阻力中心進行了研究，闡述了身體在站立、上下坡、從坐位起立、以及跳躍時的力學原理。是第一個記載人體步態(tài)的科學數(shù)據(jù)的人。伽利略建立了加速度的概念，運動/速度合成的平行四邊形法則，為質點的運動學奠定了基礎。惠更斯在對擺的運動和牛頓在對天體運動的研究中，各自獨立地提出了離心力的概念，從而發(fā)現(xiàn)了向心加速度與速度的二次方成正比、同半徑成反比的規(guī)律。達·芬奇對與動作有關的人體結構，重心與平衡的關系及阻力中心進18世紀后期，歐拉研究了剛體的定軸轉動和定點運動問題，提出歐拉角概念，建立了歐拉運動學方程和剛體有限轉動位移定理，及剛體瞬時轉動軸和瞬時角速度矢量的概念，揭示了剛體運動形式的特征，稱為剛體運動學的奠基人。拉格朗日和漢密爾頓分別引入了廣義坐標、廣義速度和廣義動量等概念，為在多維空間中用幾何方法描述多自由度質點系統(tǒng)的運動開辟了新途徑，促進了分析動力學的發(fā)展。18世紀后期，歐拉研究了剛體的定軸轉動和定點運動問題，提出歐19世紀末以來，為了適應不同生產需要、各種機器廣泛使用，機構學應運而生。機構學的任務是分析機構的運動規(guī)律，根據(jù)需要實現(xiàn)的運動設計新的機構和進行機構的綜合。現(xiàn)代儀器和自動化技術的發(fā)展又促進機構學的進一步發(fā)展，提出了各種平面和空間機構運動分析和綜合的問題。作為機構學的理論基礎，運動學已逐漸脫離動力學而成為經典力學中一個獨立的分支。19世紀末以來，為了適應不同生產需要、各種機器廣泛使用，機構20世紀，運動學在醫(yī)學領域得到了廣泛的發(fā)展，關節(jié)力學、人體運動學、運動生理學等醫(yī)學相關內容都融入了運動學范疇。人們依據(jù)人體的功能解剖、運動的變化規(guī)律，把生物力學原理運用到康復治療中，形成了一整套的康復運動學治療理論。并進一步研究出卓有成效的運動治療方法。生物醫(yī)學工程技術人員還根據(jù)人體的關節(jié)力學原理，為截肢和功能障礙的患者制作了合適的支具，大大提高了患者的生存質量。20世紀，運動學在醫(yī)學領域得到了廣泛的發(fā)展，關節(jié)力學、人體運第二節(jié)人體運動的形式和原理第二節(jié)人體運動的形式和原理學習目標1.掌握關節(jié)運動的形式和各個關節(jié)的主要運動方向；掌握杠桿原理和關節(jié)活動順序性原理，熟悉相關概念2.熟悉人體運動的基本形式，推、拉、鞭打、蹬伸、緩沖的定義，掌握擺動、軀干扭轉和相向運動的概念（能夠舉例說明）3.了解人體簡化后的主要運動形式學習目標1.掌握關節(jié)運動的形式和各個關節(jié)的主要運動方向；掌握一、人體運動的形式（一）人體簡化以后的運動形式

人體運動的形式多種多樣如上所述，把人體簡化成質點，按照質點的運動軌跡可分為直線運動和曲線運動把人體簡化成剛體，運動形式包括平動、轉動和復合運動一、人體運動的形式（一）人體簡化以后的運動形式

人體運動的形（二）人體關節(jié)的運動形式1.屈曲(flexion),伸展(extension):主要是以橫軸為中心,在矢狀面上的運動2.內收(adduction),外展(abduction):主要是以矢狀軸為中心,在前額面上的運動3.內旋(internalrotation),外旋(externalrotation):主要是以縱軸為中心,在水平面上的運動

前臂和小腿有旋前和旋后運動足踝部還有內翻(inversion)和外翻(eversion)運動（二）人體關節(jié)的運動形式1.屈曲(flexion),伸展(e（三）人體的基本運動形式運動生物力學將人體看作是由上肢、頭、軀干和下肢組成的多環(huán)節(jié)鏈狀形式，它的基本運動形式如下：1.上肢的基本運動形式由上肢各關節(jié)共同完成（1）推：在克服阻力時，上肢由屈曲態(tài)變?yōu)樯煺箲B(tài)的動作過程。如胸前傳球（2）拉：在克服阻力時，上肢由伸展態(tài)變?yōu)榍鷳B(tài)的動作過程。如游泳

在運動中，上肢往往是推、拉動作相結合的運動形式，如劃船；有時在伸直時做推拉（3）鞭打：在克服阻力或自體位移時，上肢各環(huán)節(jié)依次加速、制動，使末端環(huán)節(jié)產生極大速度的動作形式，叫鞭打動作。如投擲（三）人體的基本運動形式運動生物力學將人體看作是由上肢、頭、2.下肢的基本運動形式（1）緩沖：在克服阻力時，下肢由伸展態(tài)轉為較為屈曲態(tài)的動作過程。如跳遠前起跳時擺動腿的動作。（2）蹬伸：在克服阻力時，下肢由屈曲態(tài)主動轉為伸展態(tài)的動作過程。如跳遠前起跳時起跳腿的動作。（3）鞭打：在完成自由泳的兩腿打水動作時，下肢各環(huán)節(jié)有類似上肢的鞭打動作。2.下肢的基本運動形式（1）緩沖：在克服阻力時，下肢由伸展態(tài)3.全身基本運動形式（1）擺動：身體某一部分完成主要動作（如一條腿的起跳）時,另一部分配合主要動作進行加速擺動（如雙臂和另一條腿配合起跳的擺動）動作形式,稱擺動。（2）軀干扭轉：在身體各部位完成動作時,軀體上下肢沿身體縱軸的反向轉動的運動形式。（3）相向運動：依據(jù)運動形式,把身體兩部分相互接近或遠離的運動形式稱相向運動。3.全身基本運動形式（1）擺動：身體某一部分完成主要動作（如（2）軀干扭轉（2）軀干扭轉二、人體基本動作原理（一）杠桿原理運用杠桿原理對運動進行分析，是運動力學研究的重要途徑之一

1.概念

(1)支點（F）是指杠桿繞著轉動的軸心點，在肢體杠桿上，支點是關節(jié)的運動中心

(2)力點（E）動力作用點稱為力點，在骨杠桿上力點是肌肉的附著點二、人體基本動作原理（一）杠桿原理運用杠桿原理對運動進行分析(3)阻力點（W）阻力杠桿上的作用點稱為阻力點，是指運動階段的重力、運動器械的重力、摩擦力或彈力以及拮抗肌的張力，韌帶、筋膜抵抗牽張力的力等所造成的阻力。它們在一個杠桿系統(tǒng)中的阻力作用點只有一個，即全部阻力的合力作用點為唯一的阻力點(4)力臂(d)從支點到動力作用線的垂直距離(5)阻力臂(dw)從支點到阻力作用線的垂直距離(3)阻力點（W）阻力杠桿上的作用點稱為阻力點，是指運動階(6)力矩（M）是力對物體轉動作用的量度力和力臂的乘積M=F×d人體的各種運動多是肌肉的拉力矩作用于相應環(huán)節(jié)，使之圍繞關節(jié)軸轉動而實現(xiàn)的肌力的測定和訓練一般是就肌力矩而言

(7)阻力矩阻力和阻力臂的乘積為阻力矩Mw=W×dw力矩和阻力矩的作用方向一律用“順時針方向”和“逆時針方向”來表示。習慣上把順時針方向的力矩規(guī)定為正力矩，逆時針方向的力矩規(guī)定為負力矩。規(guī)定正、負之后，幾個力矩的合成就可用其代數(shù)和來計算(6)力矩（M）是力對物體轉動作用的量度2.杠桿的分類（1）第1類杠桿其支點位于力點和阻力點中間，主要作用是傳遞動力和保持平衡，它既產生力又產生速度。在人體中這類杠桿較少

（2）第2類杠桿其阻力點在力點和支點的中間。其力臂始終大于阻力臂，可用較小的力來克服較大的阻力，故稱省力杠桿

（3）第3類杠桿其力點在阻力點和支點的中間，如使用鑷子。此類杠桿在人體上最為普遍。此類杠桿因為力臂始終小于阻力臂，動力必須大于阻力才能引起運動，但可使阻力點獲得較大的運動速度和幅度，故稱速度杠桿2.杠桿的分類（1）第1類杠桿其支點位于力點和阻力點中間3.杠桿的原理在康復醫(yī)學中的應用（1）省力

要用較小的力去克服較大阻力，就要使力臂增長或縮短阻力臂在人體杠桿中肌拉力的力臂一般都短，可以通過籽骨、肌在骨上附著點的隆起等來延長力臂提重物時，使重物靠近身體可以縮短阻力臂而省力，舉重的技術關鍵就是讓杠鈴盡可能貼近身體3.杠桿的原理在康復醫(yī)學中的應用（1）省力3.杠桿的原理在康復醫(yī)學中的應用（2）獲得速度

許多動作不要求省力，而要求獲得較大的運動速度和運動幅度，如投擲、踢球等為使阻力點移動的幅度和速度增大，就要增加阻力臂和縮短力臂人體杠桿中大多數(shù)雖是速度杠桿，但在運動中為了獲得更大速度，還經常使幾個關節(jié)組成一個長的阻力臂，如擲鐵餅就先要伸展手臂有時要附加延長的阻力臂，如利用擊球棒和球拍的桿來延長阻力臂3.杠桿的原理在康復醫(yī)學中的應用（2）獲得速度（3）防止損傷從杠桿原理可知速度杠桿一般不能省力，而人體骨骼與肌組成的杠桿大多屬于速度杠桿，所以阻力過大的時候，容易引起運動杠桿各環(huán)節(jié)，特別是其力點和支點，即肌腱、肌止點以及關節(jié)的損傷。除通過訓練增強肌力以外，還應適當控制阻力及阻力矩，以保護肌杠桿（3）防止損傷（二）關節(jié)活動順序性原理運動中需要克服大的阻力/需要快的速度時，雖然運動鏈中各個關節(jié)同時用力，但總是大關節(jié)最先產生運動，然后依據(jù)關節(jié)的大小出現(xiàn)一定的先后順序其意義在于主動強化訓練大關節(jié)，發(fā)揮其潛力，利于訓練的完成小關節(jié)是人體動作的支撐點，對動作完成后身體的平衡保持有重要作用，還可影響動作時間，提高速度不需要克服大的阻力/需要快的速度的運動，可以不采用以上所述的順序（二）關節(jié)活動順序性原理運動中需要克服大的阻力/需要快的速度第三節(jié)人體運動的動力學第三節(jié)人體運動的動力學學習目標1.掌握動力學基本概念，如力、應力和應變、強度和剛度、彈性和塑性、蠕變、應力松弛等。掌握梅脫、心臟的功能能力、運動能力和靶心率的概念。2.熟悉牛頓的三個運動定律；熟悉人體的功能關系在制定運動處方中的重要作用。3.了解人體簡化后的主要運動形式，以及動量定理和動量守恒定律。學習目標1.掌握動力學基本概念，如力、應力和應變、強度和剛度人體運動的動力學一、概念

1.動力學是研究人體運動與受力的關系的學科人體受力可分為動力和制動力如果力的方向與人體運動（速度）方向相同，就稱此力為人體動力，反之則稱為人體制動力2.力一物體作用在另一物體上的推力或拉力如果把人體看作一個力學系統(tǒng)，則人體受力可分為內力、外力。二者互相作用產生適應、協(xié)調和平衡人體運動的動力學一、概念

（1）外力主要有：

1）人體重力是地球對人體的引力。是人體保持直立姿勢以及活動時必須克服的負荷。人體重力的作用方向向下，大小與人體及負荷的質量相等2）支撐反作用力當人體對支撐點施加作用力時，支撐點對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，方向相反動力支撐反作用力：大于人體體重。例如加速起蹲

3）摩擦力指人體或肢體在地面或器械上運動或有運動趨勢時，所受到的阻礙運動的力。其大小因人體或肢體重量及地面或器械表面的凸起程度不同而異，其方向與運動方向相反（1）外力主要有：

1）人體重力是地球對人體的引力。是人4）慣性力指變速運動物體對施力物體的反作用力其大小等于變速運動物體的質量與加速度的乘積，方向與加速度方向相反，作用于引起加速度的物體上如推鉛球時手對鉛球的推力使得鉛球產生了加速度，同時鉛球對手的反作用力是其質量對加速度的阻力，即慣性力5）流體阻力指人體在流體中運動時所承受的流體阻力其大小與流體密度、運動速度和人體的正面面積成正比在水中運動的阻力比在空氣中運動受到的阻力要大，但是因為水的浮力作用又抵消了人的大部分體重，故人體在水中運動比較省力4）慣性力指變速運動物體對施力物體的反作用力6）器械的其他阻力

肢體推動運動器械進行訓練時，除要克服器械重力外，還需要克服器械的慣性力、摩擦力或彈力所產生的阻力，其大小與肢體的推力大小相等，方向相反

各種外力經常被用來作為康復訓練/治療的負荷，這種負荷要求選擇肢體中適合的投入訓練的肌群及其收縮強度，以便使得肢體運動的方向和力量與負荷互相適應，這是增強肌力訓練的方法學基礎6）器械的其他阻力肢體推動運動器械進行訓練時，除要克服器（2）內力主要有：

1）肌拉力這種力通過其在骨骼上的附著點，可以維持人體姿勢，引起人體內部各部分、各環(huán)節(jié)間的相對運動。是人體內力中最重要的主動力2）各組織器官間的被動阻力當一肢體做屈曲或伸展運動時，其相反方向的組織受到牽拉，由于組織內存在各種張力或粘滯力可以產生對抗牽拉的阻力，尤其是拮抗肌的張力，此時必須做相應松弛，以保證運動的完成；這些阻力的存在，又使得松弛有一定限度，保證了主要運動方向運動的適時和適度（2）內力主要有：

1）肌拉力這種力通過其在骨骼上的附著3）各內臟器官的摩擦力例如胃腸蠕動時候腸袢間的摩擦力（盡管很?。呐K搏動時與肺、縱隔和胸廓間的摩擦力等4）內臟器官和固定裝置間的阻力如胃腸蠕動與腹膜、腸系膜、大血管間的阻力，食管的蠕動與縱隔間的阻力等5）血液淋巴液在管道內流動時產生的流體阻力，在分流時產生的湍流等3）各內臟器官的摩擦力例如胃腸蠕動時候腸袢間的摩擦力（盡3.力的三要素：大小、方向和作用點

4.應力指人體結構內某一平面對外部負荷的反應，用單位面積上的力表示（N/cm2）。5.應變：指人體機構內某一點受載時所發(fā)生的變形稱為應變。用變化的長度與原始長度的比表示（%）6.強度和剛度

強度是人體承受負荷時抵抗破壞的能力。用極限應力表示。

剛度是人體在受載時抵抗變形的能力3.力的三要素：大小、方向和作用點7.彈性和彈性限度物體受外力后發(fā)生變形，外力（在一定限度內）一旦撤去，物體能恢復原有的體積和形狀的性質，叫彈性外力的這個限度叫彈性限度彈性材料能保持固定形狀，特點是應力與應變成正比，外力作用下外力功轉變成彈性能

8.塑性物體受外力后發(fā)生變形，當外力超過彈性限度時，即使撤去外力，也不能恢復原狀而保持變形的性質，即發(fā)生了永久變形，叫塑性塑性材料變形不可恢復，特點是應力與應變呈非線性關系，外力作用下外力功轉變成變形能7.彈性和彈性限度物體受外力后發(fā)生變形，外力（在一定限度9.粘彈性材料既具有彈性材料的力學性質，又具有粘性材料的力學性質的材料，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，其力學性質與溫度、壓力等外界環(huán)境的關系極為密切9.粘彈性材料既具有彈性材料的力學性質，又具有粘性材料的10.粘彈性材料的特點

(1)蠕變：若令應力保持一定，物體的應變隨時間的增加而增大，這種現(xiàn)象稱為蠕變(2)應力松弛：當物體突然發(fā)生應變時，若應變保持一定，則相應的應力將隨時間的增加而下降，這種現(xiàn)象稱為應力松弛(3)滯后：若物體承受周期性的加載和卸載，則加載時的應力應變曲線常與卸載時的應力應變曲線不重合，這種現(xiàn)象稱為滯后10.粘彈性材料的特點3.力的三要素大小、方向和作用點。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3.力的三要素大小、方向和作用點。二、牛頓運動定律和動量定理、動量守恒定律如牛頓第一定律：物體如果不受到任何力或所受合外力為零，將保持其靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)它描述的是平動中人體和器械的慣性本質由于保持一定的速度比改變速度省力得多，所以進行耐力訓練如長途慢跑或快走的時候，提倡用穩(wěn)定的速度另一方面，在作醫(yī)療體操時，如能保持動作的連貫性也可比較容易地完成動作，以減輕患者承受不必要的負荷二、牛頓運動定律和動量定理、動量守恒定律如牛頓第一定律：物體

動量定理和動量守恒定律：物體在某段時間內所受合外力與其作用時間的乘積稱為力的沖量物體質量與運動速度的乘積稱為運動物體的動量

動量定理：物體在某段時間內所受合外力的沖量等于它在這段時間內動量的變化量，叫動量定理Ft=mv2-mv1它具有矢量性，主要用于研究運動技術動量定理和動量守恒定律：物體在某段時間內所受合外力與其作用動量守恒定律動量守恒定律：當系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零時，系統(tǒng)的總動量保持不變，叫動量守恒定律人體是由多環(huán)節(jié)組成的生物系統(tǒng)，各個環(huán)節(jié)的動量的矢量和等于人體的總動量當人體整體所受外力為零時，人體內力可改變各個環(huán)節(jié)的相對位置，使環(huán)節(jié)的動量發(fā)生相互傳遞，但不能改變人體的總動量在康復訓練中，可考慮利用這一定律，制動某環(huán)節(jié)以提高鄰近的需要加強訓練環(huán)節(jié)的運動能力動量守恒定律動量守恒定律：當系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零時三、人體運動中的功能關系人體運動的過程就是能量的轉換過程在運動時，肌的收縮力牽引骨杠桿發(fā)生位移，改變人體的姿勢、位置和運動的速度，從而做功

即使人體靜止的時候，保持一定張力的肌肉維持身體的姿勢也要消耗能量因此，掌握人體運動中的功能關系對正確認識人體運動的規(guī)律，進而恰當?shù)匕才趴祻陀柧毜倪\動量，是十分必要的三、人體運動中的功能關系人體運動的過程就是能量的轉換過程運動處方指根據(jù)個體的年齡、性別、健康情況、傷病診斷、功能評定結果、運動史等，為患者或健身活動者，以處方形式制定的，包括活動內容、運動量、注意事項等內容的訓練計劃，稱為運動處方其中運動量中運動強度的選擇對于患者訓練的效果和安全性都很重要運動處方指根據(jù)個體的年齡、性別、健康情況、傷病診斷、功能評定確定運動強度的要點是采取的運動所消耗的能量與患者本身所具備的做功能力(負荷能力)要匹配，完成最大負荷的60%～80%即可一般采用心率作為運動強度指標的計算方法可以按照庸氏（Jungmann）公式進行簡易推算如年齡50歲以上、有慢性病史的中老年人步行運動最高心率一般每分鐘應不超過（170-年齡）如某人55歲，步行鍛煉時每分鐘最高心率應不超過（170-55），即115次確定運動強度的要點是采取的運動所消耗的能量與患者本身所具備的對于心血管疾病患者以及心血管疾病的高危人群則要進行運動耐量試驗（使用功率自行車、跑臺，或者二次階梯試驗），對心臟的功能能力（functionalcapacity,F.C.）

進行評定以后，再確定

運動強度、

運動能力（exercisecapacity,E.C.）和靶心率（targetheartrate,THR）對于心血管疾病患者以及心血管疾病的高危人群則要進行運動耐量試運動耐量試驗相關概念：1.梅脫（MET）

能量代謝當量。每公斤體重從事1分鐘活動，消耗3.5毫升的氧，其運動強度為1MET用公式表示為：1MET=3.5mlO2/Kg·min

1MET的活動強度，相當于健康成年人坐位安靜時的代謝水平稍高于基礎代謝[3.3mlO2/（Kg·min）]MET是由吸氧量計算而來。使用方便，不論活動是否需要克服體重，均可用MET來表示運動強度運動耐量試驗相關概念：1.梅脫（MET）能量代謝當量。每2.心臟的功能能力（F.C.）F.C：指機體在盡力活動時所能達到的最大MET值。或在有氧范圍內機體所能完成的最大強度活動的最大MET值?；蛐呐K功能容量/體力功能容量，即體力活動能力在健康人，F(xiàn).C.相當于最大吸氧量相應的MET值計算方法：

在年老體弱有病的人來說，F(xiàn).C.只相當于沒有出現(xiàn)，或剛剛出現(xiàn)異常時，所能達到的吸氧量水平的相應MET值2.心臟的功能能力（F.C.）F.C：指機體在盡力活動時所能3.運動能力（E.C.）即進行心臟康復訓練時，應達到并保持的運動強度它由F.C.的百分數(shù)得來，是制定處方時表示運動強度的最好方法按不同對象，可以取F.C.的40%～90%不等4.靶心率（THR）是經過心臟功能能力評定后，確定的在康復訓練時應達到和保持的心率針對不同的疾病，可以制定具有不同訓練側重點的運動處方，如增強全身耐力（心肺功能）的運動處方、增強肌肉力量的運動處方、加大關節(jié)活動度的運動處方等3.運動能力（E.C.）即進行心臟康復訓練時，應達到并保持第四節(jié)人體運動的靜力學第四節(jié)人體運動的靜力學學習目標1.掌握靜力學的概念和作用；掌握力矩、力偶、力的平移定理，穩(wěn)定角、平衡角、穩(wěn)定系數(shù)和人體重心的概念，以及人體重心的位置。2.熟悉恢復力矩、傾倒力矩的概念，和保持人體平衡的條件。學習目標1.掌握靜力學的概念和作用；掌握力矩、力偶、力的平移人體運動的靜力學人體靜力學是研究人體在外力作用下處于平衡狀態(tài)下的性質和行為的力學分支它是主要討論人體在完成靜力性動作，即處于相對靜止的姿勢（或稱平衡狀態(tài)）時的受力情況，以及獲得和維持平衡的力學條件人體運動的靜力學人體靜力學是研究人體在外力作用下處于平衡狀態(tài)掌握人體運動的靜力學的重要性康復治療對象的問題主要是運動功能障礙，其平衡功能的恢復對其身體姿勢的保持、意外摔傷的預防和全身運動功能的恢復至關重要，不僅要恢復他們的坐位和立位的自動態(tài)和他動態(tài)的靜態(tài)平衡，還要恢復其行走、從事各種醫(yī)療體操、健身和家務勞動等活動中的動態(tài)平衡掌握人體運動的靜力學的重要性康復治療對象的問題主要是運動功能一、人體平衡（一）相關概念1.力矩：是力對物體轉動作用的量度，是力和力臂的乘積

力使物體繞點或定軸轉動，其效果除了取決于力的大小和方向以外，還取決于所圍繞的定點或者定軸與作用線的距離只有與軸既不平行，也不相交的力才能使物體轉動，且起作用的僅僅是該力在垂直轉軸平面內的分力通常規(guī)定：從軸的正面看去，力使物體按逆時針方向轉動時，力矩為正，力使物體按順時針方向轉動時，力矩為負力矩的單位：用牛頓·米來表示一、人體平衡（一）相關概念1.力矩：是力對物體轉動作用的量度人體的各種運動多是肌的拉力矩作用于相應環(huán)節(jié)，使之圍繞關節(jié)軸轉動而實現(xiàn)的。所以，肌力的測定和訓練一般是就肌力矩而言恢復力矩：是使物體恢復到原來平衡位置的力矩，它等于重力乘以重力對傾倒支點的力臂傾倒力矩：為傾倒力乘以對傾倒支點力臂的乘積人體的各種運動多是肌的拉力矩作用于相應環(huán)節(jié)，使之圍繞關節(jié)軸轉恢復力矩和傾倒力矩恢復力矩和傾倒力矩2.力偶：通常把兩個大小相等、方向相反、作用線互相平行、但不在同一條直線上的一對力稱為力偶

它作用在剛體上，能改變剛體的轉動狀態(tài)力偶矩：力與力偶臂的乘積稱為力偶矩規(guī)定：使物體產生逆時針方向轉動的力偶矩，取正值，反之取負值2.力偶：通常把兩個大小相等、方向相反、作用線互相平行、但不3.力的平移定理剛體上的力可以平行于自身移動到任一點，但需要添加一力偶，其力偶矩等于原力對于新作用點的力矩。這樣，就可以把力平移到重心上去分析，并且不需要改變對人體的作用效果；但是，必須附加上一個力偶，此力偶等于原力對重心之距。這種方法可以簡化受力圖，對運動的受力分析有重要意義。設有力F作用于A點，如何使力平移后與原來的力等效呢？3.力的平移定理剛體上的力可以平行于自身移動到任一點，但需要力的平移現(xiàn)在任選O點并在這一點加反向的兩個力F’和F”，使其大小均等于F，作用線與F平行。由于F’和F”為一平衡力系，故F、F’、F”的作用與F單獨的作用等效但F和F”可視為一力偶，因此作用于A點的力F可用作用于O點的F’和力偶矩M=F·d來代替力的平移現(xiàn)在任選O點并在這一點加反向的兩個力F’和F”，使其（二）人體平衡的條件人體平衡的力學條件：是合外力為0，合外力矩為0兩個基本點條件同時滿足，人體才能平衡

平衡穩(wěn)定性反映了物體維持原有平衡狀態(tài)和抵抗傾倒的能力，對于康復治療對象來講很重要與平衡有關的因素:支撐面：等于接觸面積加上包圍面積重心：整個人體所受重力的合力的作用點人體的重心垂直投影線越遠離支撐面的邊緣，則穩(wěn)定性越大（二）人體平衡的條件人體平衡的力學條件：是合外力為0，合外力穩(wěn)定角穩(wěn)定角是重心垂直投影線和重心至支撐面邊緣相應點的連線間的夾角穩(wěn)定角是影響人體平衡穩(wěn)定性的力學因素某方向上的穩(wěn)定角越大，人體在該方向上的穩(wěn)定程度越大，即在某方位上平衡穩(wěn)定性的儲備能力越大它綜合反映支撐面積大小、重心高低和重心垂直投影線在支撐面內的相對位置對平衡穩(wěn)定性的影響穩(wěn)定角穩(wěn)定角是重心垂直投影線和重心至支撐面邊緣相應點的連線間平衡角等于某方位平面上穩(wěn)定角的總和它可以說明物體在某方位上總的穩(wěn)定程度，通常稱為穩(wěn)度，即物體失去平衡的難易程度平衡角等于某方位平面上穩(wěn)定角的總和一個物體是否失去平衡，取決于該物體重心垂直投影線是否落在支撐面內。物體開始傾斜時，隨著物體的傾斜，重力產生一個使物體恢復到原來平衡位置的恢復力矩，它等于重力乘以重力對傾倒支點的力臂。傾倒力矩為傾倒力乘以對傾倒支點力臂的乘積。傾倒過程中，如恢復力矩大于傾倒力矩，即重力作用線在支撐面內，則恢復力矩使物體恢復到原位置一個物體是否失去平衡，取決于該物體重心垂直投影線是否落在支撐傾倒過程中，如傾倒使得重力作用線通過支點時，則恢復力矩為0，重力矩起著加劇傾倒的作用

穩(wěn)定系數(shù)：為傾倒力開始作用時穩(wěn)定力矩與傾倒力矩的比值當穩(wěn)定系數(shù)大于1時，物體本身重力產生的恢復力矩足以對抗傾倒當穩(wěn)定系數(shù)小于1時，物體恢復力矩對抗不了傾倒力矩，物體傾倒，平衡破壞所以，物體越重，其穩(wěn)定力矩越大，抗傾倒的能力越強傾倒過程中，如傾倒使得重力作用線通過支點時，則恢復力矩為0，二、人體重心人體重心：整個人體所受重力的合力的作用點，叫人體重心它位于身體正中面上第三骶椎上緣前方7厘米處，大約在身高的55%～56%。

重心移動的幅度取決于身體移動的幅度和移動部分的質量如上肢上伸時重心上移，下蹲時重心下移，大幅度體前屈或作“橋式動作”可以引起重心移出體外二、人體重心人體重心：整個人體所受重力的合力的作用點，叫人人體重心人體重心為了訓練平衡功能差的患者的平衡能力，開始訓練時，可以先練習坐位（重心低支撐面較大）平衡，完成后練習立位平衡時，可先分開雙腿以加大支撐面使重心比較低，練習靜態(tài)和動態(tài)平衡，達到一定效果后，再逐漸過渡到并足訓練為了訓練平衡功能差的患者的平衡能力，開始訓練時，可以先練習坐三、人體平衡的特點由于人體的呼吸和循環(huán)的存在，肌張力也不恒定，重心在一定范圍內波動，因此人體平衡是相對的靜態(tài)平衡當人體重心偏移時，人體能借助補償動作來抵消和中和重心的不適宜移動，如果還不足以維持平衡時，則可借助恢復動作/改變支撐面來獲得新的平衡即人體可以通過視覺和本體感覺，在大腦皮質的控制下，通過肌肉收縮造成平衡的力學條件，恢復和維持平衡三、人體平衡的特點由于人體的呼吸和循環(huán)的存在，肌張力也不恒定因此，人的平衡離不開肌的收縮肌力主要起固定關節(jié)、調節(jié)控制人體平衡的作用，其活動需消耗生理能量如果保持平衡的時間太長，能量消耗增多，肌肉疲勞，會使人體控制平衡的能力降低緊張、疲勞、注意力不集中及突然的聲、光刺激都會影響平衡的穩(wěn)定性人體平衡還受心理的影響所以對患者進行平衡訓練時，除了注意適宜技術的使用，還要進行鼓勵，解除患者平衡訓練時心理上的恐懼感因此，人的平衡離不開肌的收縮假若患者的上臂和前臂成900角，前臂向下壓以及反抗吊索的力，如圖所示。設作用在腕關節(jié)，向上的拉力P=100N，此力離肘關節(jié)中心（支點）L=25cm，前臂與手重Q=20N，其重心離支點L1=15cm，肱三頭肌與尺骨成900其作用力F距支點L2=2.5cm。求肱三頭肌收縮力F和肱骨末端關節(jié)的反作用力R。20N100NFRP=100N2.5cm25cmQ=20N15cm假若患者的上臂和前臂成900角，前臂向下壓以及反抗吊索的力，第五節(jié)人體轉動力學第五節(jié)人體轉動力學學習目標1.掌握人體轉動的力學條件，和肢體圍繞關節(jié)轉動的力學條件。2.熟悉康復治療中所評測和訓練肌力中肌力概念的實質。3.了解轉動定律、動量矩和沖量矩的內容。學習目標1.掌握人體轉動的力學條件，和肢體圍繞關節(jié)轉動的力學第五節(jié)人體轉動力學人體各個環(huán)節(jié)的運動都是圍繞關節(jié)軸的轉動，走、跑、跳等動作是通過關節(jié)的轉動來實現(xiàn)的。所以，轉動是人體運動的基礎。在康復醫(yī)學中所講的關節(jié)活動度的測定和訓練，都是指肢體圍繞關節(jié)軸所進行的轉動。第五節(jié)人體轉動力學人體各個環(huán)節(jié)的運動都是圍繞關節(jié)軸的轉動一、轉動運動學1.角位移：人體整體或環(huán)節(jié)圍繞某個軸轉動時轉過的角度叫角位移。2.角速度：人體/肢體在單位時間內轉過的角度叫角速度。它是矢量，其方向與角位移方向相同。采用等速訓練器進行患者的等速肌力訓練時，“等速”是指肢體圍繞關節(jié)軸轉動時的角速度是相等的。3.線速度：是質點圍繞一點轉動或者人體圍繞某個軸轉動時，質點或者人體上各點的瞬時速度。它具體描述轉動的人體或器械上各個點轉動的快慢。4.角加速度：指單位時間內角速度的變化量。它也是矢量。在描述勻變速運動時，其特點是角加速度恒定。一、轉動運動學1.角位移：人體整體或環(huán)節(jié)圍繞某個軸轉動時轉過二、轉動動力學人體的轉動：包括肢體在肌力的作用下牽引骨圍繞關節(jié)軸的轉動和人體整體的轉動。人體轉動的力學條件：是作用在人體上的外力對某一轉軸的力矩的矢量和不為零。肢體繞關節(jié)軸轉動的條件：是阻力矩與肌力矩之和不為零對多軸關節(jié)的轉動，要對每個軸做力矩的合成，正確判定阻力和肌力對于相應軸的力矩。如上臂作肩關節(jié)的屈伸時，其阻力與肌力對額狀軸產生力矩，而上臂作肩關節(jié)的內收外展時，其阻力與肌力對矢狀軸產生力矩。二、轉動動力學人體的轉動：包括肢體在肌力的作用下牽引骨圍繞關（一）轉動定律物體的轉動慣量是物體轉動慣性的大小。由于人體的質量分布不均勻，其轉動慣量的計算很困難通常采用人體力學模型，將人體簡化成15個剛體，通過鉸鏈聯(lián)結形成剛體系統(tǒng)，然后分別計算各個剛體的轉動慣量。人體運動時，隨著姿勢的變化轉動慣量也會發(fā)生變化，因此對一種姿勢算出的轉動慣量只是說明一瞬間的情況。這種可變性可以使人根據(jù)訓練目的，調節(jié)姿勢以改變轉動慣量，達到自我控制的目的。轉動定律：剛體繞固定軸轉動時，轉動慣量與角加速度的積等于作用在剛體上的合外力矩。（一）轉動定律物體的轉動慣量是物體轉動慣性的大小。（二）動量矩動量矩：轉動慣量與轉動的角速度的乘積，叫動量矩。反映了剛體的轉動狀態(tài)。沖量矩：是力矩和時間的乘積，表示外力矩對轉動物體作用于時間上的累積效用。（二）動量矩動量矩：轉動慣量與轉動的角速度的乘積，叫動量矩。（三）肢體的轉動作用人的肢體在運動時，大多是圍繞關節(jié)軸的轉動當肌力矩大于阻力矩時，肢體向肌拉力的方向轉動；當阻力矩大于肌力矩時，肢體向阻力方向轉動；當肌力矩等于阻力矩時，肢體平衡，肌肉作靜態(tài)的等長收縮。（三）肢體的轉動作用人的肢體在運動時，大多是圍繞關節(jié)軸的轉動為了增加肢體的轉動角速度，訓練關節(jié)的活動度和靈活程度，可以增大肌力矩，主要通過增強肌力來實現(xiàn)。另一方面，當肌力矩一定時，減小轉動慣量也可提高轉動的角速度?？梢栽谕瓿蓜幼鲿r，盡量使肢體靠近關節(jié)軸，從而加大肢體的轉動速度。例如跑步時的擺臂擺腿動作，可以采用屈肘擺臂，從而減小上肢的轉動慣量；小腿后擺時，盡量靠近大腿做折疊動作，減小下肢圍繞髖關節(jié)的轉動慣量，以便提高擺動的角速度。為了增加肢體的轉動角速度，訓練關節(jié)的活動度和靈活程度，可以增ThankYou!ThankYou!人體運動學人體運動學第一章人體運動學總論第一節(jié)運動學概念第二節(jié)人體運動的形式和原理第三節(jié)人體運動的動力學第四節(jié)人體運動的靜力學第五節(jié)人體轉動力學第一章人體運動學總論第一節(jié)運動學概念第一節(jié)運動學概念第一節(jié)運動學概念學習目標1.掌握人體運動學、功能解剖學、生物力學、運動生物力學，質點、剛體，軌跡、位移、路程的定義；直線運動和曲線運動，人體運動的速度和加速度，平動、轉動和復合運動等基本概念熟悉時程、速率、角加速度、角位移等概念了解速度與速率的區(qū)別，運動的量的特點2.掌握運動的相對性的原理，人體運動的三個面和三個軸，和康復醫(yī)學中人體運動的始發(fā)姿勢熟悉兩種參考系的定義，自由度的概念3.了解人體運動學發(fā)展簡史4.熟悉人體運動學的內容、方法、與康復治療學的關系和意義學習目標1.掌握人體運動學、功能解剖學、生物力學、運動生物力運動學（kinesiology）是理論力學的一個分支學科，它是運用幾何學的方法來研究物體的運動，主要研究質點和剛體的運動規(guī)律運動學為動力學、機械原理(機械學)提供理論基礎，也包含有自然科學和工程技術等多個學科所必需的基本知識，包括物體的運動在空間和時間等方面的差異運動學（kinesiology）人體運動學概念人體運動學是研究人體活動科學的領域。是通過位置、速度、加速度等物理量描述和研究人體和器械的位置隨時間變化的規(guī)律或在運動過程中所經過的軌跡，而不考慮人體和器械運動狀態(tài)改變的原因本課程所講的人體運動學，主要指人體的功能解剖學、生物力學和部分運動生物力學的內容人體運動學概念人體運動學是研究人體活動科學的領域。是通過位置研究運動器官的結構是如何適應其生理功能的學科，為功能解剖學研究生物體機械運動的規(guī)律，以及力與生物體的運動、生理、病理之間關系的學科為生物力學研究運動中人體和器械運動力學規(guī)律的學科，為運動生物力學研究運動器官的結構是如何適應其生理功能的學科，為功能解剖學在研究人體運動時，是以牛頓力學理論為基礎的在運動生物力學中，把人體簡化為質點、質點系、剛體和多剛體系等力學模型，而使研究的問題大大簡化但是人體是生命體，因此在研究人體運動學時，還要盡可能地考慮人的生命特征，才能正確地研究人體的運動在研究人體運動時，是以牛頓力學理論為基礎的運動學基本概念只有大小沒有方向的物理量叫標量如溫度、時間。其運算是簡單的代數(shù)運算既有大小又有方向的物理量叫矢量力、位移、速度等力學中的大多數(shù)物理量都是矢量其計算有自己的規(guī)律矢量的合成遵循平行四邊形法則矢量的乘積有點積和叉積：點積的結果是標量，數(shù)值大小等于兩個矢量大小的積乘以它們夾角的余弦值，即A·B=︱A︱︱B︱Cosθ叉積的結果是矢量，大小等于兩個矢量大小的積乘以它們夾角的正弦值：︱A︱︱B︱Sinθ，方向由右手法則判斷。所以矢量的叉積又叫矢量的矢積運動學基本概念只有大小沒有方向的物理量叫標量運動的獨立性若運動同時參與幾個分運動，則每個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人體運動的合成和分解，其理論基礎就是運動的獨立性原理人體運動學中量的特性：瞬時性，矢量性、相對性和獨立性運動的獨立性若運動同時參與幾個分運動，則每個分運動不受其他分描述人體運動時間的物理量時刻是人體位置的時間量度，用于運動的開始、結束和運動過程中許多重要位相的瞬間時間是人體運動持續(xù)時間的量度，是指人體運動從某時刻到另一時刻所經過的時間間隔。描述人體的運動在時間方面的概念主要包括運動的次序、持續(xù)時間、速度和加速度描述人體運動時間的物理量時刻是人體位置的時間量度，用于運動的描述人體運動空間的物理量1.質點是指具有質量、但可以忽略其大小、形狀和內部結構而視為幾何點的物體，是由實際物體抽象出來的力學簡化模型質點的運動包括直線運動和曲線運動直線運動又分為勻速直線運動和變速直線運動，后者在運動中比較多見曲線的運動方向始終在變化，具有矢量性曲線運動又常分為圓周運動和斜拋物體運動斜拋物體作為質點，在運動中形成的軌跡是一條拋物線描述人體運動空間的物理量1.質點是指具有質量、但可以忽略2.剛體是由相互間距離始終保持不變的許多質點組成的連續(xù)體，它有一定形狀、占據(jù)空間一定位置，是由實際物體抽象出來的力學簡化模型在運動生物力學中，把人體看作是一個多剛體系統(tǒng)2.剛體是由相互間距離始終保持不變的許多質點組成的連續(xù)體，它人體的運動形式（1）平動：指運動過程中，身體上的任意兩點的連線始終保持等長和平行。其運動軌跡是直線或曲線，人體平動時，身體上各點的位移、速度和加速度都一致，可簡化成質點處理人體的運動形式（1）平動：指運動過程中，身體上的任意兩點的連（2）轉動：指運動過程中，身體上的各點都圍繞同一直線（即軸）作圓周運動，稱轉動。轉動時人體各點距離軸的距離不同，所以其線速度也不同，只能簡化成剛體來處理（2）轉動：指運動過程中，身體上的各點都圍繞同一直線（即軸）（3）復合運動：人體的絕大部分運動包括平動和轉動，兩者結合的運動稱為復合運動如騎自行車時，軀干可近似地看作平動，下肢各關節(jié)圍繞關節(jié)軸進行多級轉動研究中通常把復合運動分解為平動和轉動，使問題大大簡化人體的機械運動都是在一定的空間和時間中進行的（3）復合運動：人體的絕大部分運動包括平動和轉動，兩者結合的人體平動的空間物理量1.軌跡：質點運動的路徑當把人體轉化成質點來描述其運動時，把代表人體或器械的質點在一定時間內用坐標值確定的位置點連接起來，就是人體或器械某質點的運動軌跡。2.路程：是指物體從一個位置移動到另一個位置時的實際運動路線的長度，也是質點運動軌跡的全長路程是標量，只有數(shù)值的大小，沒有方向人體平動的空間物理量1.軌跡：質點運動的路徑3.位移：大小等于質點運動的起點到終點的直線距離，方向由起點指向終點位移是矢量，同時表明運動的長度和運動的方向位移一般小于路程人體的機械運動表現(xiàn)為人體某一部分相對身體另一部分的空間、時間位移；人體整體相對外界環(huán)境的空間、時間位移；由人體局部位移而造成器械的空間位移3.位移：大小等于質點運動的起點到終點的直線距離，方向由起點人體平動的時空物理量1.速率指路程與通過這段路程所經歷的時間之比2.速度指位移與通過這段位移所經歷的時間之比，是矢量瞬時速度指物體在某一時刻或通過運動軌跡上某一點的速度3.加速度是描述速度的時間變化率的物理量。它是一個矢量，有大小和方向?？梢詾檎怠⒇撝岛?。加速度也有平均加速度和瞬時加速度位移、速度和加速度都可以合成和分解，遵循平行四邊形法則人體平動的時空物理量1.速率指路程與通過這段路程所經歷的時間人體轉動的空間物理量角位移：人體整體或環(huán)節(jié)圍繞某個軸轉動時轉過的角度叫角位移它是矢量，大小為轉過角度的大小，方向由物理學中的“右手法則”判定。通常規(guī)定逆時針轉動的角位移為正，順時針轉動的角位移為負值。角位移的單位以弧度表示人體轉動的空間物理量角位移：人體整體或環(huán)節(jié)圍繞某個軸轉動時轉人體轉動的時空物理量角速度、線速度和角加速度等內容如后述人體轉動的時空物理量角速度、線速度和角加速度等內容如后述二、人體運動的相對性、坐標系和始發(fā)姿勢宇宙萬物處于永恒的運動狀態(tài)，從哲學的觀點看，運動是絕對的機械運動是物體間相對位置的變化，要描述某物體的運動情況，一般需要選定一個或多個物體作參考，觀察要描述的物體與這些參考物體相對位置的變化情況。如果相對位置變化了，稱物體是運動的，如果沒有變化，稱物體是靜止的可見，判斷一個物體是運動還是靜止是相對而言的。從這個角度觀察運動，運動又是相對的。

物體的運動取決于參考物體選取的性質叫運動的相對性二、人體運動的相對性、坐標系和始發(fā)姿勢宇宙萬物處于永恒的運動運動的參考系的分類參考系（或參照系）：描述物體運動時選擇作為參考的物體或物體群在描述人體某環(huán)節(jié)運動時，多選用人體總重心或鄰近環(huán)節(jié)作為參考系。根據(jù)選定的參考系，可以定性地描述物體的運動情況參考系分為兩種：(一)慣性參考系：把相對于地球靜止的物體或相對于地球作勻速直線運動的物體作為參考系叫慣性參考系(二)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準的參考系叫非慣性參考系。在描述人體運動的局部肢體的運動狀態(tài)時，多需要這種參考系運動的參考系的分類參考系（或參照系）：描述物體運動時選擇作為人體的面與軸人體的運動有三個面:水平面：與地面平行的面，把人體分為上下兩部分額狀面：與身體前或后面平行的面，把人體分成前后兩部分矢狀面：與身體側面平行的面，把人體分為左右兩部分

人體的運動有三個軸：橫軸與地面平行且與額狀面平行的軸縱軸額狀面與矢狀面相交叉形成的、上下貫穿人體正中的軸矢狀軸與地平面平行且又與矢狀面平行的軸，在水平方向上前后貫穿人體人體的面與軸人體的運動有三個面:人體的面與軸人體的面與軸人體運動的始發(fā)姿勢在康復醫(yī)學中，人體的基本姿勢為人體運動的始發(fā)姿勢即：身體直立，面向前，雙目平視，雙足并立，足尖向前，雙上肢下垂于體側，掌心貼于體側其中手的姿勢（又名中立位）是手的掌心貼于軀干兩側，是唯一有別于解剖學中的人體基本姿勢的，應提起注意人體運動的始發(fā)姿勢在康復醫(yī)學中，人體的基本姿勢為人體運動的始自由度關節(jié)面的形態(tài)及結構決定了關節(jié)可能活動的軸，自由度與關節(jié)活動軸有關，關節(jié)軸有幾個活動方向，就有幾個自由度例如，髖關節(jié)可作屈伸、內收外展、內旋外旋三個軸的運動，有三個自由度凡具備兩個以上自由度的關節(jié)均可產生環(huán)繞動作肢體一般環(huán)繞關節(jié)軸來進行旋轉活動關節(jié)軸（即活動軸）可反映肢體活動范圍和運動方式自由度關節(jié)面的形態(tài)及結構決定了關節(jié)可能活動的軸，自由度與關節(jié)三、發(fā)展簡史古代人通過對地面物體和天體運動的觀察，逐漸形成了物體在空間中位置的變化和時間的概念。中國戰(zhàn)國時期在《墨經》中已有關于運動和時間先后的描述。公元前，稱為“人體運動學之父”的亞里士多德首次對肌的作用進行了描述，并且分析了步行的復雜過程，以及重心的作用、運動定律和杠桿原理，為運動學的發(fā)展奠定了基礎。隨后，阿基米德和蓋倫在有關重力、杠桿原理及肌收縮領域取得了進一步的成就。三、發(fā)展簡史古代人通過對地面物體和天體運動的觀察，逐漸形成了達·芬奇對與動作有關的人體結構，重心與平衡的關系及阻力中心進行了研究，闡述了身體在站立、上下坡、從坐位起立、以及跳躍時的力學原理。是第一個記載人體步態(tài)的科學數(shù)據(jù)的人。伽利略建立了加速度的概念，運動/速度合成的平行四邊形法則，為質點的運動學奠定了基礎?；莞乖趯[的運動和牛頓在對天體運動的研究中，各自獨立地提出了離心力的概念，從而發(fā)現(xiàn)了向心加速度與速度的二次方成正比、同半徑成反比的規(guī)律。達·芬奇對與動作有關的人體結構，重心與平衡的關系及阻力中心進18世紀后期，歐拉研究了剛體的定軸轉動和定點運動問題，提出歐拉角概念，建立了歐拉運動學方程和剛體有限轉動位移定理，及剛體瞬時轉動軸和瞬時角速度矢量的概念，揭示了剛體運動形式的特征，稱為剛體運動學的奠基人。拉格朗日和漢密爾頓分別引入了廣義坐標、廣義速度和廣義動量等概念，為在多維空間中用幾何方法描述多自由度質點系統(tǒng)的運動開辟了新途徑，促進了分析動力學的發(fā)展。18世紀后期，歐拉研究了剛體的定軸轉動和定點運動問題，提出歐19世紀末以來，為了適應不同生產需要、各種機器廣泛使用，機構學應運而生。機構學的任務是分析機構的運動規(guī)律，根據(jù)需要實現(xiàn)的運動設計新的機構和進行機構的綜合。現(xiàn)代儀器和自動化技術的發(fā)展又促進機構學的進一步發(fā)展，提出了各種平面和空間機構運動分析和綜合的問題。作為機構學的理論基礎，運動學已逐漸脫離動力學而成為經典力學中一個獨立的分支。19世紀末以來，為了適應不同生產需要、各種機器廣泛使用，機構20世紀，運動學在醫(yī)學領域得到了廣泛的發(fā)展，關節(jié)力學、人體運動學、運動生理學等醫(yī)學相關內容都融入了運動學范疇。人們依據(jù)人體的功能解剖、運動的變化規(guī)律，把生物力學原理運用到康復治療中，形成了一整套的康復運動學治療理論。并進一步研究出卓有成效的運動治療方法。生物醫(yī)學工程技術人員還根據(jù)人體的關節(jié)力學原理，為截肢和功能障礙的患者制作了合適的支具，大大提高了患者的生存質量。20世紀，運動學在醫(yī)學領域得到了廣泛的發(fā)展，關節(jié)力學、人體運第二節(jié)人體運動的形式和原理第二節(jié)人體運動的形式和原理學習目標1.掌握關節(jié)運動的形式和各個關節(jié)的主要運動方向；掌握杠桿原理和關節(jié)活動順序性原理，熟悉相關概念2.熟悉人體運動的基本形式，推、拉、鞭打、蹬伸、緩沖的定義，掌握擺動、軀干扭轉和相向運動的概念（能夠舉例說明）3.了解人體簡化后的主要運動形式學習目標1.掌握關節(jié)運動的形式和各個關節(jié)的主要運動方向；掌握一、人體運動的形式（一）人體簡化以后的運動形式

人體運動的形式多種多樣如上所述，把人體簡化成質點，按照質點的運動軌跡可分為直線運動和曲線運動把人體簡化成剛體，運動形式包括平動、轉動和復合運動一、人體運動的形式（一）人體簡化以后的運動形式

人體運動的形（二）人體關節(jié)的運動形式1.屈曲(flexion),伸展(extension):主要是以橫軸為中心,在矢狀面上的運動2.內收(adduction),外展(abduction):主要是以矢狀軸為中心,在前額面上的運動3.內旋(internalrotation),外旋(externalrotation):主要是以縱軸為中心,在水平面上的運動

前臂和小腿有旋前和旋后運動足踝部還有內翻(inversion)和外翻(eversion)運動（二）人體關節(jié)的運動形式1.屈曲(flexion),伸展(e（三）人體的基本運動形式運動生物力學將人體看作是由上肢、頭、軀干和下肢組成的多環(huán)節(jié)鏈狀形式，它的基本運動形式如下：1.上肢的基本運動形式由上肢各關節(jié)共同完成（1）推：在克服阻力時，上肢由屈曲態(tài)變?yōu)樯煺箲B(tài)的動作過程。如胸前傳球（2）拉：在克服阻力時，上肢由伸展態(tài)變?yōu)榍鷳B(tài)的動作過程。如游泳

在運動中，上肢往往是推、拉動作相結合的運動形式，如劃船；有時在伸直時做推拉（3）鞭打：在克服阻力或自體位移時，上肢各環(huán)節(jié)依次加速、制動，使末端環(huán)節(jié)產生極大速度的動作形式，叫鞭打動作。如投擲（三）人體的基本運動形式運動生物力學將人體看作是由上肢、頭、2.下肢的基本運動形式（1）緩沖：在克服阻力時，下肢由伸展態(tài)轉為較為屈曲態(tài)的動作過程。如跳遠前起跳時擺動腿的動作。（2）蹬伸：在克服阻力時，下肢由屈曲態(tài)主動轉為伸展態(tài)的動作過程。如跳遠前起跳時起跳腿的動作。（3）鞭打：在完成自由泳的兩腿打水動作時，下肢各環(huán)節(jié)有類似上肢的鞭打動作。2.下肢的基本運動形式（1）緩沖：在克服阻力時，下肢由伸展態(tài)3.全身基本運動形式（1）擺動：身體某一部分完成主要動作（如一條腿的起跳）時,另一部分配合主要動作進行加速擺動（如雙臂和另一條腿配合起跳的擺動）動作形式,稱擺動。（2）軀干扭轉：在身體各部位完成動作時,軀體上下肢沿身體縱軸的反向轉動的運動形式。（3）相向運動：依據(jù)運動形式,把身體兩部分相互接近或遠離的運動形式稱相向運動。3.全身基本運動形式（1）擺動：身體某一部分完成主要動作（如（2）軀干扭轉（2）軀干扭轉二、人體基本動作原理（一）杠桿原理運用杠桿原理對運動進行分析，是運動力學研究的重要途徑之一

1.概念

(1)支點（F）是指杠桿繞著轉動的軸心點，在肢體杠桿上，支點是關節(jié)的運動中心

(2)力點（E）動力作用點稱為力點，在骨杠桿上力點是肌肉的附著點二、人體基本動作原理（一）杠桿原理運用杠桿原理對運動進行分析(3)阻力點（W）阻力杠桿上的作用點稱為阻力點，是指運動階段的重力、運動器械的重力、摩擦力或彈力以及拮抗肌的張力，韌帶、筋膜抵抗牽張力的力等所造成的阻力。它們在一個杠桿系統(tǒng)中的阻力作用點只有一個，即全部阻力的合力作用點為唯一的阻力點(4)力臂(d)從支點到動力作用線的垂直距離(5)阻力臂(dw)從支點到阻力作用線的垂直距離(3)阻力點（W）阻力杠桿上的作用點稱為阻力點，是指運動階(6)力矩（M）是力對物體轉動作用的量度力和力臂的乘積M=F×d人體的各種運動多是肌肉的拉力矩作用于相應環(huán)節(jié)，使之圍繞關節(jié)軸轉動而實現(xiàn)的肌力的測定和訓練一般是就肌力矩而言

(7)阻力矩阻力和阻力臂的乘積為阻力矩Mw=W×dw力矩和阻力矩的作用方向一律用“順時針方向”和“逆時針方向”來表示。習慣上把順時針方向的力矩規(guī)定為正力矩，逆時針方向的力矩規(guī)定為負力矩。規(guī)定正、負之后，幾個力矩的合成就可用其代數(shù)和來計算(6)力矩（M）是力對物體轉動作用的量度2.杠桿的分類（1）第1類杠桿其支點位于力點和阻力點中間，主要作用是傳遞動力和保持平衡，它既產生力又產生速度。在人體中這類杠桿較少

（2）第2類杠桿其阻力點在力點和支點的中間。其力臂始終大于阻力臂，可用較小的力來克服較大的阻力，故稱省力杠桿

（3）第3類杠桿其力點在阻力點和支點的中間，如使用鑷子。此類杠桿在人體上最為普遍。此類杠桿因為力臂始終小于阻力臂，動力必須大于阻力才能引起運動，但可使阻力點獲得較大的運動速度和幅度，故稱速度杠桿2.杠桿的分類（1）第1類杠桿其支點位于力點和阻力點中間3.杠桿的原理在康復醫(yī)學中的應用（1）省力

要用較小的力去克服較大阻力，就要使力臂增長或縮短阻力臂在人體杠桿中肌拉力的力臂一般都短，可以通過籽骨、肌在骨上附著點的隆起等來延長力臂提重物時，使重物靠近身體可以縮短阻力臂而省力，舉重的技術關鍵就是讓杠鈴盡可能貼近身體3.杠桿的原理在康復醫(yī)學中的應用（1）省力3.杠桿的原理在康復醫(yī)學中的應用（2）獲得速度

許多動作不要求省力，而要求獲得較大的運動速度和運動幅度，如投擲、踢球等為使阻力點移動的幅度和速度增大，就要增加阻力臂和縮短力臂人體杠桿中大多數(shù)雖是速度杠桿，但在運動中為了獲得更大速度，還經常使幾個關節(jié)組成一個長的阻力臂，如擲鐵餅就先要伸展手臂有時要附加延長的阻力臂，如利用擊球棒和球拍的桿來延長阻力臂3.杠桿的原理在康復醫(yī)學中的應用（2）獲得速度（3）防止損傷從杠桿原理可知速度杠桿一般不能省力，而人體骨骼與肌組成的杠桿大多屬于速度杠桿，所以阻力過大的時候，容易引起運動杠桿各環(huán)節(jié)，特別是其力點和支點，即肌腱、肌止點以及關節(jié)的損傷。除通過訓練增強肌力以外，還應適當控制阻力及阻力矩，以保護肌杠桿（3）防止損傷（二）關節(jié)活動順序性原理運動中需要克服大的阻力/需要快的速度時，雖然運動鏈中各個關節(jié)同時用力，但總是大關節(jié)最先產生運動，然后