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運(yùn)動生物力學(xué)期末考試重點(diǎn)總結(jié)一、名詞解釋:1.運(yùn)動生物力學(xué):運(yùn)動生物力學(xué)是以人體解剖學(xué)、人體生理學(xué)和力學(xué)的理論與方法,研究人體運(yùn)動器系的生物力學(xué)特性和人體運(yùn)動動作的力學(xué)規(guī)律以及器械機(jī)械運(yùn)動力學(xué)規(guī)律的科學(xué)。2.肌肉的松弛:被拉長的肌肉,隨著時間的延長,其彈性形變力逐漸下降的現(xiàn)象(特性)。3.相向運(yùn)動:人體在騰空狀態(tài)時,若身體部分環(huán)節(jié)以繞某軸發(fā)生轉(zhuǎn)動,則必有另一些環(huán)節(jié)以繞同一軸作反方向轉(zhuǎn)動,且滿足,這種現(xiàn)象稱相向運(yùn)動。(與手抄的不同,以手抄為準(zhǔn))4.鞭打:手部游離(或持物),上肢作類似鞭子急劇抽打的擺臂動作過程。5.動態(tài)支撐反作用力:人體處于支撐狀態(tài)時,由于人體局部環(huán)節(jié)的運(yùn)動而給支點(diǎn)以作用力時,支點(diǎn)給人體的反作用力。6.牽連速度:研究人體或器械運(yùn)動時,動參照系相對于靜參系的運(yùn)動速度。用表示。7.人體重心:人體全部環(huán)節(jié)所受重力的合力作用點(diǎn)。8.骨疲勞:反復(fù)作用的循環(huán)載荷超過某一生理限度時會使骨組織受到損傷,稱為骨疲勞。9.補(bǔ)償運(yùn)動:當(dāng)人體的總重心在不適宜的方向上發(fā)生位移時,人能夠在一定范圍內(nèi)把身體重心向相反方向移動以保持人體平衡。10.穩(wěn)定角:重力作用線同重心與支撐面邊界相應(yīng)點(diǎn)的連線的夾角。11.騰起速度(起跳速度):指起跳腳蹬離地面瞬間身體重心的速度大小。12.爆發(fā)力:人體在短時間內(nèi)快速的將生物化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,對外輸出強(qiáng)大功率的能力。(爆發(fā)式用力需要人體的瞬時功率較大或最大。)13.流體壓差阻力(形狀阻力):由于流體流經(jīng)物體時,流動狀態(tài)的改變,形成渦旋,使物體前后產(chǎn)生壓強(qiáng)差所引起的阻力。14.:有限穩(wěn)定平衡:人體偏離平衡位置后,在某一位置范圍內(nèi)能恢復(fù)平衡,超過限度則失去平衡。15.靜態(tài)支反力:人體處于靜止?fàn)顟B(tài),由于重力作用使人體對支點(diǎn)產(chǎn)生壓力,而支點(diǎn)對人體產(chǎn)生的反作用力。16.馬格努斯效應(yīng):當(dāng)球體在流體中既有平動又繞自身重心轉(zhuǎn)動時,球體將作一種曲線運(yùn)動。二、簡答題:1.運(yùn)動生物力學(xué)研究方法包括哪幾種?研究方法的指導(dǎo)思想是什么?運(yùn)動生物力學(xué)研究的發(fā)展趨勢是什么?目前運(yùn)動生物力學(xué)研究的四個層面是什么?答:研究方法:系統(tǒng)的方法、生物學(xué)方法、物理力學(xué)的方法相互滲透、融合而研究人體運(yùn)動的因果關(guān)系。研究方法的指導(dǎo)思想:生命力學(xué)化和力學(xué)生命化。研究方法的發(fā)展趨勢:準(zhǔn)確化,同步化,計算機(jī)化,模型化,最優(yōu)化,系統(tǒng)化和微型化。四個層面:①基礎(chǔ)研究;②理論研究;③應(yīng)用研究;④研究方法與測試手段的研究。2.人體骨杠桿可分為哪三種?各有什么特點(diǎn)?答:①平衡杠桿特點(diǎn):推鉛球動作屬于平衡杠桿。②省力杠桿特點(diǎn):提踵動作屬于省力杠桿。③速度杠桿(費(fèi)力杠桿)特點(diǎn):擺臂動作屬于速度杠桿。3.根據(jù)平衡的穩(wěn)度分類,人體平衡可分為哪4種?影響人體平衡穩(wěn)定性的力學(xué)因素有哪些?答:穩(wěn)定平衡有限穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡隨遇平衡影響人體平衡的因素:①支撐面;②重心高度;③體重。4.忽略空氣阻力時,決定投擲遠(yuǎn)度和跳遠(yuǎn)遠(yuǎn)度的運(yùn)動學(xué)因素分別有哪些?跳遠(yuǎn)騰空過程中,人體總重心的運(yùn)動速度和加速度的方向如何變化?重心的運(yùn)動由哪兩個運(yùn)動合成?答:決定投擲遠(yuǎn)度的運(yùn)動學(xué)因素:出手角度、出手高度、出手速度。決定跳遠(yuǎn)遠(yuǎn)度的運(yùn)動學(xué)因素:起跳速度、起跳角度、起跳時身體重心的高度。人體總重心的運(yùn)動速度方向時刻改變,而加速度方向不變,始終豎直向下。重心的運(yùn)動由水平勻速運(yùn)動、豎直上拋運(yùn)動合成。5.我國十六環(huán)節(jié)人體慣性參數(shù)模型中各環(huán)節(jié)分別是什么形狀?國內(nèi)外在對人體慣性參數(shù)的研究過程中,采用了哪兩種不同的環(huán)節(jié)起止點(diǎn)的劃分(分隔)方法?答:頭為橢球形;上軀干為圓截錐形,斷面為橢圓形;下軀干為圓截錐形,斷面為圓形。各環(huán)節(jié)起止點(diǎn)的劃分方法:以功能為依據(jù)、以骨性標(biāo)志為依據(jù)。6.怎樣理解肌肉的靜息長度和平衡長度及其相互關(guān)系?骨骼肌的力學(xué)三元素模型包括哪三種成分?答:肌肉的平衡長度:無任何負(fù)荷時肌肉的長度—肌肉的靜息長度—o(也稱最適長度):指肌肉收縮成分產(chǎn)生最大收縮力時肌肉的長度。研究表明:o=1.25成分:收縮成分串聯(lián)彈性成分并聯(lián)彈性成分7.分別將人體視為剛體和質(zhì)點(diǎn)時,其運(yùn)動形式分別有哪幾種?答:剛體運(yùn)動形式:平動轉(zhuǎn)動復(fù)合運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動形式:直線運(yùn)動曲線運(yùn)動8.人體骨骼在拉伸實(shí)驗中,應(yīng)力-應(yīng)變過程包括哪四個階段?答:1彈性階段2屈服階段3強(qiáng)化階段4頸縮階段9.人體游泳時受到的阻力主要有哪幾種?游泳的動力有哪幾種?自由泳高肘曲臂劃水的生物力學(xué)特點(diǎn)有哪些?答:阻力:1摩擦阻力2迎面阻力3壓差阻力4興波阻力5回返阻力6慣性阻力動力:一、劃臂推進(jìn)力二、升力三、壓差阻力作為動力特點(diǎn)(生物力學(xué)意義):①劃水面積大。②有效劃程長。③劃靜水。④有利于肌肉工作(阻力臂短,轉(zhuǎn)動慣量減小,可加速臂繞肩關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動)。10.運(yùn)動中人體骨骼所受載荷的表現(xiàn)形式有哪幾種?試應(yīng)用舉例。答:①拉伸載荷②壓縮載荷③彎曲載荷④剪切載荷⑤扭轉(zhuǎn)載荷⑥復(fù)合載荷舉例略11.結(jié)合人體運(yùn)動的自由度,簡述跑的后蹬階段送髖動作的運(yùn)動生物力學(xué)意義?答:1、保證骨盆在支撐腿一側(cè)髖關(guān)節(jié)一點(diǎn)固定,從而使骨盆有三個自由度,進(jìn)而加大步長。2、送髖使身體重心在支撐階段迅速前移,以減小后蹬角。3、屈髖(不送髖)的跑動造成骨盆在髖關(guān)節(jié)兩點(diǎn)固定。擺動腿只能作鐘擺式擺動,甚至出現(xiàn)“坐著跑”。影響步長和后蹬力量的發(fā)揮。12.簡述跳高、跳遠(yuǎn)的起跳階段擺動動作的運(yùn)動生物力學(xué)意義?擺動動作的關(guān)鍵是什么?答:①提高地面給人體的支反力。②提高起跳瞬間人體重心的高度。③提高人體重心的騰起初速度。④使人體獲得一定的轉(zhuǎn)動效應(yīng)。整個擺動動作有兩個關(guān)鍵:①加速擺動②突然制動。13.簡述現(xiàn)代短跑途中跑的屈蹬跑技術(shù)特點(diǎn)及其運(yùn)動生物力學(xué)意義?答:屈蹬跑技術(shù)是指短跑途中跑后蹬階段支撐腿在膝關(guān)節(jié)略微彎曲時蹬離地面的一種跑動技術(shù)?,F(xiàn)代研究表明膝關(guān)節(jié)角度一般不超過165。其生物力學(xué)意義在于:①減小后蹬角,使支反力的水平分力加大,進(jìn)而加大了人體前進(jìn)的動力。②縮短了后蹬時間,有利于提高支反力。③加大了屈膝肌群的動力臂,從而加大屈膝力矩,為由支撐過渡到擺動以及大小腿折疊作好充分準(zhǔn)備。④適合塑膠跑道粘彈性體的性質(zhì),使人體能較好的利用跑道的彈性。14.舉體育實(shí)例說明人體轉(zhuǎn)動慣量的可變性特點(diǎn)?答:①人體對不同軸的轉(zhuǎn)動慣量不同。如A:人體直體時,繞通過身體重的三軸的轉(zhuǎn)動慣量不同,主要是人體質(zhì)量分布離遠(yuǎn)近不同。B:同一人做單杠大回環(huán)和腹回環(huán)時轉(zhuǎn)動慣量不同。②對同一固定軸由于身體姿勢的不同而使轉(zhuǎn)動慣量不同。如:A:團(tuán)身空翻和直體空翻時轉(zhuǎn)動慣量不同。B:跑動時直腿擺和屈腿擺,腿相對于髖關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動慣量不同。C:花樣滑冰點(diǎn)冰轉(zhuǎn)時,手臂位置的改變,對轉(zhuǎn)動慣量的影響。③人體呼吸循環(huán)等因素時刻影響人體質(zhì)量分布,而使人體轉(zhuǎn)動慣量不斷變化。15.簡述蹲踞式起跑人體平衡的特點(diǎn)和人體容易向前摔倒的原因?答:1、蹲踞式起跑的準(zhǔn)備姿勢屬于下支撐穩(wěn)定平衡,但在起跑動作過程中要求迅速破壞平衡,蹬離起跑器。因此起跑過程中重心前移很大,而且臀位較高,使前穩(wěn)定角減小,有利于人體快速突破平衡。2、由于重心前移使前穩(wěn)定角很小,同時頭的位置較低,會造成肌肉過分緊張。特別是接近式起跑,上肢負(fù)擔(dān)過大,身體平衡的穩(wěn)定性差,重心一旦超過手的支撐線而雙腿尚未發(fā)力,人就會向前摔倒。16.運(yùn)動員進(jìn)行彎道跑時身體內(nèi)傾的目的是什么?用力學(xué)原理做簡單分析?答:是使人體獲得改變運(yùn)動方向即沿圓周運(yùn)動的向心力,身體內(nèi)傾時,使支反力在額狀面內(nèi)與水平方向成一定角度,提供人體圓周運(yùn)動的向心力,如圖:V越大時,內(nèi)傾越大,或支反力也越大或摩擦力越大。如:自行車、速度滑冰等內(nèi)傾更大。(圖略)17.怎樣理解鐵餅或標(biāo)槍的出手角、傾角和攻角及其相互關(guān)系?答:①投擲角(出手角)α:指餅出手瞬間重心速度方向與水平面的夾角。②傾角(沖擊角):指鐵餅縱軸與水平面間的夾角。③攻角(迎角):器械相對于空氣流的速度方向與器械縱軸的夾角。(鐵餅的中心面與相對風(fēng)向之間的夾角),如果,則為正值(正攻角);,為負(fù)值(負(fù)攻角)。18.人體整體、上肢和下肢動作的基本形式分別包括哪幾種?簡述緩沖的作用。答:上肢動作的基本形式:推、拉、鞭打動作下肢動作的基本形式:緩沖、蹬伸、鞭打人體整體動作的基本形式:扭轉(zhuǎn)、相向運(yùn)動、擺動動作緩沖的作用:(意義)①減小力的作用:由動量定理可知:,延長作用時間可減小力的作用。(還可以減小水平阻力)②為蹬伸動作做準(zhǔn)備:緩沖動作的好壞直接影響蹬伸動作和完成動作的質(zhì)量。(使下肢各關(guān)節(jié)處于適宜的發(fā)力狀態(tài))A、緩沖使髖、膝、踝各關(guān)節(jié)達(dá)到適宜的角度,有利于蹬地力量的發(fā)揮和達(dá)到合理的蹬地角度。B、過渡的緩沖對動作的完成不利。如制動性上板(腿過早前伸)使緩沖時間過長,減小蹬地力,水平速度損失過大,影響騰起角等。③提高肌肉的彈性形變勢能和肌肉張力。19.人體跑動的前撐階段和后蹬階段,摩擦力f的方向和作用分別是什么?答:①前撐階段:的方向水平向后,利用力的平移原理,可將移至人體重心,并加一力偶??梢姡浩渥饔糜卸?,其一是阻礙人體前進(jìn),其二是使人體產(chǎn)生繞身體重心的前翻力矩?!鳒p小是跑動技術(shù)的要求,增大著地角和減小足的著地速度可以減小。動作方法是擺動腿的積極下壓扒地動作。(同時并非越小越好)。②后蹬階段:是人體水平前進(jìn)的動力,通過平移,可知使人體產(chǎn)生向前的加速度和使人體后翻。20.簡述關(guān)節(jié)活動的順序性原理及其生物力學(xué)意義?答:①原理內(nèi)容:人體運(yùn)動時,總是表現(xiàn)出大關(guān)節(jié)首先產(chǎn)生和結(jié)束活動,小關(guān)節(jié)后產(chǎn)生和結(jié)束活動,依據(jù)關(guān)節(jié)的大小,表現(xiàn)出一定的順序性。②意義:A、可以使動作產(chǎn)生更大的力量和獲得更大的運(yùn)動速度。B、主動加強(qiáng)大關(guān)節(jié)用力,有利于發(fā)揮大關(guān)節(jié)的機(jī)能潛力,有利于動作的完成。C、注意加強(qiáng)小關(guān)節(jié)的力量,可以加大動作力量和加快動作速度,加強(qiáng)動作的穩(wěn)定性和方向性。三、論述題:1.運(yùn)動員做單杠大回環(huán)時在什么時候最易脫手?試用運(yùn)動生物力學(xué)知識做詳細(xì)分析說明?答:人體在杠下懸垂時刻(6點(diǎn)時刻)最易脫手。受力分析如圖(圖略):R為半徑(人體重心至軸的距離)mg為人體重力,F(xiàn)為單杠對人體的拉力(即人拉杠的反作用力)。由牛二可知,∴由機(jī)械能守恒定律可知:時,即懸垂時刻,V最大,且所以F最大,即在整個回環(huán)過程中,人體在懸重時相對手的握力、臂的拉力要求最大。如果手的握力<F,則脫手。2.試分析踢足球弧線球(在空中非豎直方向弧線飛行)的力學(xué)條件和形成弧線球的力學(xué)機(jī)制?答:條件:球受到偏心力的作用,使球在進(jìn)行平動的同時,繞自身重心轉(zhuǎn)動。機(jī)制:馬格努斯效應(yīng)。分析:如圖所示,(圖略)①當(dāng)球體繞重心轉(zhuǎn)動時,球體表面附近的空氣由于粘滯性將隨球體一起轉(zhuǎn)動,形成繞球體的環(huán)流。②環(huán)流與平動的流層疊加后,在球的A側(cè)(如圖)流體的合速度較大,而在B側(cè)流體的合速度較小。③根據(jù)伯努力定律,可知球在A側(cè)所受空氣的壓強(qiáng)小,在B側(cè)所受空氣壓強(qiáng)大,最終使球受到一個與平動方向垂直的壓強(qiáng)差。改變了球的直線運(yùn)動而沿曲線運(yùn)動,形成弧線球。3.什么是超越器械動作?試分析在投擲最后用力階段做好超越器械動作的運(yùn)動生物力學(xué)原理和意義?答:“超越器械”動作是指投擲最后用力階段,身體向前超出器械或器械遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于人體的動作。由可知,V的增加依賴于ΣF·Δt,即必須加大F和Δt?!俺狡餍怠眲幼骺梢约哟驠和Δt。①通過超越器械動作增加了最后用力的工作距離進(jìn)而增加了力的作用時間Δt,因而可增加投擲沖量,提高器械出手速度。②超越器械動作可以增加肌肉力量,即增大最后用力的力量。因為超越器械動作使投擲相關(guān)用力肌群充分拉長,進(jìn)而增加肌肉的收縮力。4.試用力學(xué)理論結(jié)合人體特點(diǎn)分析人體從高處落下著地時,為什么用前腳掌著地而不用足跟著地?答:主要目的是減小地面給人體的強(qiáng)大沖擊力,避免人體骨和肌肉的損傷。根據(jù)動量定理,可知,在人體著地的過程中人體動量變化是一定的,當(dāng)延長時,ΣF必然減小。①用前腳掌著地,并迅速過渡到全腳掌,同時伴有屈膝、屈髖等動作,充分利用了人體本身的彈性緩沖結(jié)構(gòu),延長了人體與地面的作用時間。②足跟本身無緩沖結(jié)構(gòu),同時足跟著地不能使人體完成屈膝、髖等動作,減小了人體與地面的作用時間,因而加大了地面對人體的沖擊力。并且使沖擊力經(jīng)足跟和腿骨的剛性結(jié)構(gòu)直接作用于人體腿部,髖部以及軀干,易造成人體骨、關(guān)節(jié)和肌肉、韌帶等的損傷。5.試建立兩環(huán)節(jié)鉸鏈剛體模型分析鞭打動作原理,并說明:(1)為什么鞭打中要強(qiáng)調(diào)大環(huán)節(jié)帶動小環(huán)節(jié)?(2)為什么
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