人体力学基础课件

医用物理医用物理第一章人体力学基础

主讲老师：杜新满黄冈职业技术学院第一章人体力学基础主讲老师：杜新满黄冈职业技术学第一节物体的弹性第二节肌肉和骨骼的力学性质第三节人体静力学第四节人体动力学第一节物体的弹性学习目标1.掌握：物质弹性的基本概念；骨骼与肌肉的力学性质。2.熟悉：人体的静力平衡条件；人体动力学的特征及其在人体运动中的体现。3.了解：人体内的杠杆结构，作用在髋关节和脊柱上的力以及临床力学器械的应用。

学习目标1.掌握：物质弹性的基本概念；骨骼与肌肉的力学性质第一节物体的弹性第一节物体的弹性第一节物体的弹性在一定的形变限度内，去掉外力后物体能够完全恢复原状。形变弹性形变塑性形变外力超过一定限度后，去掉外力后物体不能够完全恢复原状。第一节物体的弹性在一定的形变限度内，去掉外力后物体能够一、线应变与正应力

线应变：对一细长物体施加拉力F使之拉伸,其伸长变化率。

若物体被拉伸＞0,ε＞0；若物体被压缩

＜0,ε＜0。第一节物体的弹性一、线应变与正应力线应变：对一细长物体施加拉力F使之拉伸,应力：指作用于物体单位面积上的力。正应力：指与作用面垂直的应力，用σ表示。其单位为N·m-2，又称帕斯卡（Pa）。如果物体受力不均匀或者内部材料不均匀，正应力在横截面上不同位置数值并不相同。

第一节物体的弹性应力：指作用于物体单位面积上的力。如果物体受力不均匀或者内部正应力与线应变的关系

图为低碳钢正应力与线应变的关系，可将拉伸分为弹性、屈服、硬化和颈缩四个阶段：第一节物体的弹性正应力与线应变的关系图为低碳钢正应力与线应变的关系，可将拉弹性阶段：曲线中OA段，A点称为正比极限。B点的正应力叫做弹性极限。屈服阶段：过了C点是屈服阶段，这一阶段的最大正应力为屈服强度。硬化阶段：从D点开始是硬化阶段，只有加大正应力，才能使物体进一步伸长，此即材料的硬化；E点的正应力叫做强度极限。颈缩阶段：过了E点是颈缩阶段；F点称为断裂点。BF是材料的范性（塑性）范围。如果F点距B点较远，材料表现为展性。如果F点距B点较近，材料表现为脆性。第一节物体的弹性弹性阶段：曲线中OA段，A点称为正比极限。B点的正应力叫做弹在正比极限OA内，正应力与线应变成正比：式中比例系数E称为杨氏模量。杨氏模量只与材料的性质有关，反映了材料抵抗线变的能力。材料低碳钢花岗岩铅骨橡胶血管拉伸压缩E（109N·m-2）19650171690.0010.0002第一节物体的弹性在正比极限OA内，正应力与线应变成正比：式中比例系数E称为二、切应变与切应力dSFF第一节物体的弹性切应变：指相对偏移位移与两底面垂直距离的比值：二、切应变与切应力dSFF第一节物体的弹性切应力：切向内力和切面面积的比值，用表示。切应力与切应变的关系：在一定限度内，切应力与切应变成正比，比例系数为切变模量，即第一节物体的弹性切应力：切向内力和切面面积的比值，用表示。切应力练一练在各种应变中应力的方向：Ａ一定与截面垂直Ｂ一定与截面平行Ｃ两者都对Ｄ两者都不对答案：Ｄ两者都不对练一练在各种应变中应力的方向：答案：Ｄ两者都不对练一练杨氏模量表示在正比极限内：Ａ正应力与线应变的比值Ｂ切应力与切应变的比值Ｃ正应力与切应变的比值Ｄ切应力与线应变的比值答案：Ａ正应力与线应变的比值练一练杨氏模量表示在正比极限内：答案：Ａ正应力与线应变的比练一练１.在日常生活中，哪些变形属于弹性形变，哪些属于塑性形变？2.杨氏模量的物理含义是什么？练一练１.在日常生活中，哪些变形属于弹性形变，哪些属于塑性形第二节肌肉和骨骼的力学性质第二节肌肉和骨骼的力学性质一、肌肉的力学性质肌原纤维肌凝蛋白肌纤蛋白肌纤维肌肉肌肉的功能是将化学能转变成机械能。第二节肌肉和骨骼的力学性质一、肌肉的力学性质肌原纤维肌凝蛋白肌纤蛋白肌纤维肌第二节肌肉和骨骼的力学性质肌纤维是肌肉的主要组成部分、肌纤维的直径为10-60µm，它是由直径为1µm左右的许多肌原纤维组成。肌原纤维是由肌凝蛋白组成的粗丝（直径为0.01µm左右）和肌纤蛋白组成的细丝（直径0.004µm左右）构成。第二节肌肉和骨骼的力学性质肌纤维是肌肉的主要组成部分、肌纤第二节肌肉和骨骼的力学性质粗丝和细丝之间的相对滑行使肌肉发生伸长和收缩。肌原纤维发生伸缩的基本单元是肌节，肌节的长度是变化的，充分缩短时长约1.5µm，放松是为2.0-2.5µm.第二节肌肉和骨骼的力学性质粗丝和细丝之间的相对滑行使肌肌纤维具有主动收缩性，肌纤维及其周围的结缔组织还可被动承载，因此整块肌肉伸缩时总张力应为主动张力与被动张力之和.C表示收缩时长度变化与主动张力变化的关系;A表示被动承载时的长度变化与被动张力变化的关系；曲线B是曲线C与曲线A之和，表示总张力第二节肌肉和骨骼的力学性质肌纤维具有主动收缩性，肌纤维及其周围的C表示收整块肌肉的力学特性比较复杂，为研究方便，可将其表为如图的三单元模型.1.收缩元：代表肌肉有活性的主动收缩成分。2.串联弹性元：代表收缩元的固有弹性及与之相串联的部分结缔组织。3.并联弹性元：代表肌肉被动状态下的力学性质。第二节肌肉和骨骼的力学性质并联弹性元整块肌肉的力学特性比较复杂，为研究方便，可将其表为如图的

模型的串联构成肌肉的长度，模型的并联构成肌肉的厚度.多模型串联后，其总长度和各模型的长度的关系怎样？每个模型受到的外力的关系怎样？多模型并联后，各模型的作用力与两端的作用力关系怎样？各模型的形变与收缩速度怎样？第二节肌肉和骨骼的力学性质Ｐ7看书回答：模型的串联构成肌肉的长度，模型的并联构成肌肉的厚度.多练一练当把肌肉看作是由多个单元模型串联时，以下说法正确的是：Ａ各个收缩元产生的收缩力不相同Ｂ每个单元模型所受外力不相等Ｃ肌肉的总伸长量等于每个单元模型伸长量之和Ｄ肌肉长度增加，其收缩力也增加答案：Ｃ肌肉的总伸长量等于每个单元模型伸长量之和练一练当把肌肉看作是由多个单元模型串联时，以下说法正确的二、骨骼的力学性质骨骼是非线性弹性体，受力形式根据外力的方向，分为拉伸、压缩、弯曲、切变、扭转等形式。

1．线变

当线应变小于0.5%时，正应力和线应变有直线关系，属于弹性体；当线应变大于0.5%时直线逐渐变成曲线，即增加应力所产生的应变比弹性体大得多；当线应变等于1.5%

左右时曲线会突然停止，这相应于骨断裂。第二节肌肉和骨骼的力学性质二、骨骼的力学性质骨骼是非线性弹性体，受力形式线变包括拉伸和压缩两部分。拉伸是指自骨的表面向外施加的载荷。拉伸的极限应力为134MN·m-2

。压缩是指加于骨表面大小相等、方向相反的载荷。压缩的极限应力约为170MN·m-2

。2．弯曲：指骨骼受到使其轴线发生弯曲的载荷作用。3．切变：指载荷施加方向与骨骼横截面平行。4．扭转：指载荷（扭矩作用）加于骨骼并使其沿轴线产生扭曲。

第二节肌肉和骨骼的力学性质线变包括拉伸和压缩两部分。2．弯曲：指骨骼受到使其轴线发生弯练一练骨骼属于：Ａ线性弹性体Ｂ非线性弹性体Ｃ刚体Ｄ流体答案：Ｂ非线性弹性体练一练骨骼属于：答案：Ｂ非线性弹性体练一练骨骼断裂时的应力称为：Ａ负荷应力Ｂ剪切应力Ｃ扭曲应力Ｄ极限应力答案：Ｄ极限应力练一练骨骼断裂时的应力称为：答案：Ｄ极限应力练一练骨骼压缩和拉伸的极限应力关系是：Ａ压缩极限应力等于拉伸的极限应力Ｂ压缩极限应力大于拉伸的极限应力Ｃ压缩极限应力小于拉伸的极限应力Ｄ以上都不对答案：Ｂ压缩极限应力大于拉伸的极限应力练一练骨骼压缩和拉伸的极限应力关系是：答案：Ｂ压缩极限应力第三节人体静力学第三节人体静力学一、物体平衡条件1.合力为零；2.合力矩为零刚体平衡的充分必要条件：合力的作用使刚体发生平移

合力矩的作用使刚体发生转动第三节人体静力学一、物体平衡条件1.合力为零；2.合力矩为零刚体平衡的充分必二、杠杆作用作用力离支点的距离LF称为力臂阻力离支点的距离LR称为阻力臂杠杆的平衡条件：F×LF＝R×LR

第三节人体静力学二、杠杆作用作用力离支点的距离LF称为力臂杠杆的平衡条件：杠杆的分类：

1.支点位于作用力与阻力之间。

2.阻力位于作用力和支点之间，且作用力点的移动方向与阻力点的移动方向相同。3.作用力位于阻力与支点之间。第三节人体静力学杠杆的分类：1.支点位于作用力与阻力之间。2.阻力位于作头、足、臂部的杠杆作用

第三节人体静力学头、足、臂部的杠杆作用第三节人体静力学练一练物体处于静力平衡的充分必要条件是：Ａ所有外力的矢量和为零Ｂ所有外力矩的代数和为零Ｃ所有外力的矢量和为零，所有外力矩的代数和为零Ｄ所有外力代数和为零，所有外力矩的代数和为零答案：Ｃ所有外力的矢量和为零，所有外力矩的代数和为零练一练物体处于静力平衡的充分必要条件是：答案：Ｃ所有外力的三、作用在髋关节和脊柱上的力当人体单足站立时，在髋关节处维持平衡的力主要来自髋外展肌。单足站立时，股骨头所承受的力约为体重的2.5倍。作用在髋关节上的力

第三节人体静力学三、作用在髋关节和脊柱上的力当人体单足站立时，在髋关节处维持作用在脊柱上的力第三节人体静力学作用在脊柱上的力第三节人体静力学四、临床力学器械临床上常用的牵引手段可分为皮肤牵引和骨牵引，

第三节人体静力学四、临床力学器械临床上常用的牵引手段可分为皮肤牵引和骨牵引，第四节人体动力学第四节人体动力学一、人体的动力学特征惯性特征

:一切物体都保持自己原来的静止状态或匀速直线运动状态，直到外力的作用改变这种状态为止。第四节人体动力学牛顿第一定律(惯性定律)任何物体，在不受力作用时，都保持静止或匀速直线运动状态。一、人体的动力学特征惯性特征:一切物体都保持自己原来的静止力的特征:第四节人体动力学①

力的概念

影响力的作用效果的三个要素：大小、方向和作用点。力的矢量性。②

人体运动的内力和外力外力与内力的相对性：如果把人体看成一个力学系统，那么来自于人体外界的力称为外力。例如重力、支持力、摩擦力等。只有外力才能引起人体的整体运动。

力的特征:第四节人体动力学①

力的概念第四节人体动力学③

人体运动中所受到的外力

a.

重力大小与方向：，方向：指向地球心。g=9.8m/s2

重力与重量的关系；重量与质量和区别。b.

摩擦力概念，和特性。静摩擦力和最大静摩擦力滑动摩擦力c.

弹性力概念：由物体发生形变产生的力。弹性力的胡克定律：第四节人体动力学③

人体运动中所受到的外力b.

牛顿第二定律第四节人体动力学要使物体运动状态发生变化，就必须对物体施加力。当物体受到的合外力不为零时，物体运动的加速度与合外力成正比，与其质量成反比，加速度的方向与合外力的方向一致，用公式可表示为：F＝ma

牛顿第二定律第四节人体动力学要使物体运动状态发生变第四节人体动力学例一个人以1m/s的速度步行时，头碰到一根很低的横梁上，碰撞的持续时间为5ms，如果头的质量为4kg，求碰撞时头部所受的力。第四节人体动力学例一个人以1m/s的速度步行时第四节人体动力学

（讨论）

如果横梁上有2cm厚的垫料，使碰撞时间增加到0.04s，问此时头部所受的力是多少？第四节人体动力学（讨论）如果横梁上有2cm厚第四节人体动力学

如果一个人从1m高处跳下且着地时腿是伸直的，他将受到很大的冲击。在人着地的瞬间，其速度是4.5m/s，设地面在5ms内使人体停止，此时所受的力约是其体重的100倍。如果人落在体操垫上，则其减速时间会长一些，另外，如果他按照人体的正常反应，先将脚尖着地然后曲膝，使减速的时间更长，则可减少着地力。第四节人体动力学如果一个人从1m高处跳下第四节人体动力学牛顿第三定律:作用力和反作用力

若物体A对物体B作用一力FAB，则物体B同时以力FBA反作用物体A，两力的大小相等，方向相反，并在同一直线—上。即：

FAB=-FBA

第四节人体动力学牛顿第三定律:作用力和反作用力第四节人体动力学正确理解和应用牛顿第三定律应注意的几点：(1)作用力和反作用力分别作用在不同的物体上，分别产生各自的效应。它们不同于一对平衡力。如踢足球，脚对球的作用力为F，作用在球上，使球产生加速度和形变。而球对脚的作用力F，同时作用在脚上，使脚产生向后的加速度和受到压迫。虽然二力大小相等，但作用在不同的物体上，产生不同的效果。(2)作用力和反作用力互为存在条件。它们总是同时产生、同时存在，同时消失。(3)作用力和反作用力必是同种性质的力。如果作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力；如果作用力是弹性力，反作用力一定也是弹性力。(4)作用力与反作用力等值反向，沿同一直线这一规律，不受相互作用的两物体的运动状态的影响。不管它们处于静止状态还是运动状态，相互作用力的上述规律仍然成立。第四节人体动力学正确理解和应用牛顿第三定律应注意的几点3．能量特征

功表征了系统能量变化的过程，能量则表征系统由于做功而改变了的状态。在人体的运动中，由一种运动状态转变为另一种运动状态时，能量也要发生相应形式的转化。第四节人体动力学3．能量特征功表征了系统能量变化的过程，能量则表征系统由于二、人体的运动第四节人体动力学

人体在走步、跑步、跳跃、转动等运动中都涉及一些力学问题，而这些问题基本上都和我们前面所讲述的人体动力学特征密切相关。1、走步

走步是人体连续失去平衡和恢复平衡的过程，走步近似匀速运动，它具有人体动力学的惯性特征。2、跑步

跑步可分为腾空阶段和支承阶段。跑的速度取决于步长和步频，而速度的变化又取决于对这两个因素的控制情况。二、人体的运动第四节人体动力学人体在走第四节人体动力学起跑过程中的外力作用第四节人体动力学起跑过程中的外力作用第四节人体动力学

第三节

人体动力学

跑的人体受力分析第四节人体动力学

第三节人体动力学

跑的人体第四节人体动力学

计算运动员速度达到10m/s需要跑多少步。假设步长为2.3m，步频为每秒4.30步。若运动员腿所做的功全部转化为动能，用来增加速度；腿所发出的最大力F等于体重的1.5倍，；一个步长内运动员身体重心前移的距离为s=m，那么该运动员在起跑后需要跑多远的距离可达到10m/s的速度呢？根据功能原理可得（n为步长个数）L=2.3n=2.30×10=23(m)可知，达到10m/s的速度只需跑10步，即23m的距离。第四节人体动力学计算运动员速度达到第四节人体动力学3、跳跃

跳跃是以腾空方式克服距离的。有的要求达到最大跳程，有的要求达到最大高度。人体质心在腾空中的轨迹为第四节人体动力学3、跳跃第四节人体动力学第四节人体动力学第四节人体动力学4、转动

刚体是指在外力作用下，它的大小和形状都不发生变化的物体。其绕定轴的转动惯量由下式决定上式说明，刚体相对于某轴的转动惯量是组成刚体各质元的质量与它们各自到该轴距离平方的乘积之和。第四节人体动力学4、转动上式说明，刚体相对于某轴的第四节人体动力学刚体对转轴的角动量L等于其转动惯量J和角速度ω的乘积，其大小可表示为

L=Jω角动量是矢量，其方向与角速度的方向相同。单位：kg•m2•s-1。在定轴转动中，如果刚体所受外力对转轴的合力矩为零，即M=0，则可得L=Jω=恒量上式说明，当定轴转动的刚体所受外力对转轴的合力矩为零时，刚体对该轴的角动量不随时间变化。这一结论称为角动量守恒定律。第四节人体动力学刚体对转轴的角动量L等于其转动惯量J和第四节人体动力学牵引器械第四节人体动力学牵引器械第四节人体动力学颈椎牵引仪第四节人体动力学颈椎牵引仪第四节人体动力学颈椎牵引方法

颈椎牵引需通过枕颌牵引带进行。患者将衣领解开，颈部肌肉自然放松，将枕颌牵引带的长带托于下颌，短带托于枕部，调整好牵引带的松紧度并固定稳妥，将牵引带上方的吊带通过绳索、滑轮与重锤或电机相连以牵拉患者的颈椎。(1)床上斜面自重牵引(2)床上重锤持续牵引第四节人体动力学颈椎牵引方法颈椎牵引需通过枕第四节人体动力学关节功能牵引严重屈膝受限轻度屈膝受限中度屈膝受限

(3)坐位重锤牵引第四节人体动力学关节功能牵引严重屈膝受限轻度屈膝受限第四节人体动力学【例1-3】颈部牵引器用于颈椎病的治疗，如图1-19所示。已知牵拉重量为10N，求三条绞绳作用于头部的合力。解：由受力图可知，R是F1、F2、F3的合力，它们构成闭合的三角形，其中Rx=F3cos45°=10cos45°=7.1NRy=F1+F2+F3sin45°=10+10+10sin45°=27N==27.9Ntanφ=φ=75°可见，颈部受到的拉力为27.9N，大约是牵拉重量的2.8倍，指向斜上方与水平方向成75°角。第四节人体动力学【例1-3】颈部牵引器用于颈椎病的治疗练一练牛顿第一定律所阐述的是物体的：Ａ惯性特征Ｂ加速度Ｃ能量特征Ｄ作用力和反作用力答案：Ａ惯性特征练一练牛顿第一定律所阐述的是物体的：答案：Ａ惯性特征练一练人体在走步的过程中动力学特征表现为：Ａ失去平衡过程Ｂ恢复平衡过程Ｃ连续失去平衡过程和恢复平衡过程Ｄ腾空和支撑过程答案：Ｃ连续失去平衡过程和恢复平衡过程练一练人体在走步的过程中动力学特征表现为：答案：Ｃ连续失去ThankYou!ThankYou!医用物理医用物理第一章人体力学基础

主讲老师：杜新满黄冈职业技术学院第一章人体力学基础主讲老师：杜新满黄冈职业技术学第一节物体的弹性第二节肌肉和骨骼的力学性质第三节人体静力学第四节人体动力学第一节物体的弹性学习目标1.掌握：物质弹性的基本概念；骨骼与肌肉的力学性质。2.熟悉：人体的静力平衡条件；人体动力学的特征及其在人体运动中的体现。3.了解：人体内的杠杆结构，作用在髋关节和脊柱上的力以及临床力学器械的应用。

学习目标1.掌握：物质弹性的基本概念；骨骼与肌肉的力学性质第一节物体的弹性第一节物体的弹性第一节物体的弹性在一定的形变限度内，去掉外力后物体能够完全恢复原状。形变弹性形变塑性形变外力超过一定限度后，去掉外力后物体不能够完全恢复原状。第一节物体的弹性在一定的形变限度内，去掉外力后物体能够一、线应变与正应力

线应变：对一细长物体施加拉力F使之拉伸,其伸长变化率。

若物体被拉伸＞0,ε＞0；若物体被压缩

＜0,ε＜0。第一节物体的弹性一、线应变与正应力线应变：对一细长物体施加拉力F使之拉伸,应力：指作用于物体单位面积上的力。正应力：指与作用面垂直的应力，用σ表示。其单位为N·m-2，又称帕斯卡（Pa）。如果物体受力不均匀或者内部材料不均匀，正应力在横截面上不同位置数值并不相同。

第一节物体的弹性应力：指作用于物体单位面积上的力。如果物体受力不均匀或者内部正应力与线应变的关系

图为低碳钢正应力与线应变的关系，可将拉伸分为弹性、屈服、硬化和颈缩四个阶段：第一节物体的弹性正应力与线应变的关系图为低碳钢正应力与线应变的关系，可将拉弹性阶段：曲线中OA段，A点称为正比极限。B点的正应力叫做弹性极限。屈服阶段：过了C点是屈服阶段，这一阶段的最大正应力为屈服强度。硬化阶段：从D点开始是硬化阶段，只有加大正应力，才能使物体进一步伸长，此即材料的硬化；E点的正应力叫做强度极限。颈缩阶段：过了E点是颈缩阶段；F点称为断裂点。BF是材料的范性（塑性）范围。如果F点距B点较远，材料表现为展性。如果F点距B点较近，材料表现为脆性。第一节物体的弹性弹性阶段：曲线中OA段，A点称为正比极限。B点的正应力叫做弹在正比极限OA内，正应力与线应变成正比：式中比例系数E称为杨氏模量。杨氏模量只与材料的性质有关，反映了材料抵抗线变的能力。材料低碳钢花岗岩铅骨橡胶血管拉伸压缩E（109N·m-2）19650171690.0010.0002第一节物体的弹性在正比极限OA内，正应力与线应变成正比：式中比例系数E称为二、切应变与切应力dSFF第一节物体的弹性切应变：指相对偏移位移与两底面垂直距离的比值：二、切应变与切应力dSFF第一节物体的弹性切应力：切向内力和切面面积的比值，用表示。切应力与切应变的关系：在一定限度内，切应力与切应变成正比，比例系数为切变模量，即第一节物体的弹性切应力：切向内力和切面面积的比值，用表示。切应力练一练在各种应变中应力的方向：Ａ一定与截面垂直Ｂ一定与截面平行Ｃ两者都对Ｄ两者都不对答案：Ｄ两者都不对练一练在各种应变中应力的方向：答案：Ｄ两者都不对练一练杨氏模量表示在正比极限内：Ａ正应力与线应变的比值Ｂ切应力与切应变的比值Ｃ正应力与切应变的比值Ｄ切应力与线应变的比值答案：Ａ正应力与线应变的比值练一练杨氏模量表示在正比极限内：答案：Ａ正应力与线应变的比练一练１.在日常生活中，哪些变形属于弹性形变，哪些属于塑性形变？2.杨氏模量的物理含义是什么？练一练１.在日常生活中，哪些变形属于弹性形变，哪些属于塑性形第二节肌肉和骨骼的力学性质第二节肌肉和骨骼的力学性质一、肌肉的力学性质肌原纤维肌凝蛋白肌纤蛋白肌纤维肌肉肌肉的功能是将化学能转变成机械能。第二节肌肉和骨骼的力学性质一、肌肉的力学性质肌原纤维肌凝蛋白肌纤蛋白肌纤维肌第二节肌肉和骨骼的力学性质肌纤维是肌肉的主要组成部分、肌纤维的直径为10-60µm，它是由直径为1µm左右的许多肌原纤维组成。肌原纤维是由肌凝蛋白组成的粗丝（直径为0.01µm左右）和肌纤蛋白组成的细丝（直径0.004µm左右）构成。第二节肌肉和骨骼的力学性质肌纤维是肌肉的主要组成部分、肌纤第二节肌肉和骨骼的力学性质粗丝和细丝之间的相对滑行使肌肉发生伸长和收缩。肌原纤维发生伸缩的基本单元是肌节，肌节的长度是变化的，充分缩短时长约1.5µm，放松是为2.0-2.5µm.第二节肌肉和骨骼的力学性质粗丝和细丝之间的相对滑行使肌肌纤维具有主动收缩性，肌纤维及其周围的结缔组织还可被动承载，因此整块肌肉伸缩时总张力应为主动张力与被动张力之和.C表示收缩时长度变化与主动张力变化的关系;A表示被动承载时的长度变化与被动张力变化的关系；曲线B是曲线C与曲线A之和，表示总张力第二节肌肉和骨骼的力学性质肌纤维具有主动收缩性，肌纤维及其周围的C表示收整块肌肉的力学特性比较复杂，为研究方便，可将其表为如图的三单元模型.1.收缩元：代表肌肉有活性的主动收缩成分。2.串联弹性元：代表收缩元的固有弹性及与之相串联的部分结缔组织。3.并联弹性元：代表肌肉被动状态下的力学性质。第二节肌肉和骨骼的力学性质并联弹性元整块肌肉的力学特性比较复杂，为研究方便，可将其表为如图的

模型的串联构成肌肉的长度，模型的并联构成肌肉的厚度.多模型串联后，其总长度和各模型的长度的关系怎样？每个模型受到的外力的关系怎样？多模型并联后，各模型的作用力与两端的作用力关系怎样？各模型的形变与收缩速度怎样？第二节肌肉和骨骼的力学性质Ｐ7看书回答：模型的串联构成肌肉的长度，模型的并联构成肌肉的厚度.多练一练当把肌肉看作是由多个单元模型串联时，以下说法正确的是：Ａ各个收缩元产生的收缩力不相同Ｂ每个单元模型所受外力不相等Ｃ肌肉的总伸长量等于每个单元模型伸长量之和Ｄ肌肉长度增加，其收缩力也增加答案：Ｃ肌肉的总伸长量等于每个单元模型伸长量之和练一练当把肌肉看作是由多个单元模型串联时，以下说法正确的二、骨骼的力学性质骨骼是非线性弹性体，受力形式根据外力的方向，分为拉伸、压缩、弯曲、切变、扭转等形式。

1．线变

当线应变小于0.5%时，正应力和线应变有直线关系，属于弹性体；当线应变大于0.5%时直线逐渐变成曲线，即增加应力所产生的应变比弹性体大得多；当线应变等于1.5%

左右时曲线会突然停止，这相应于骨断裂。第二节肌肉和骨骼的力学性质二、骨骼的力学性质骨骼是非线性弹性体，受力形式线变包括拉伸和压缩两部分。拉伸是指自骨的表面向外施加的载荷。拉伸的极限应力为134MN·m-2

。压缩是指加于骨表面大小相等、方向相反的载荷。压缩的极限应力约为170MN·m-2

。2．弯曲：指骨骼受到使其轴线发生弯曲的载荷作用。3．切变：指载荷施加方向与骨骼横截面平行。4．扭转：指载荷（扭矩作用）加于骨骼并使其沿轴线产生扭曲。

第二节肌肉和骨骼的力学性质线变包括拉伸和压缩两部分。2．弯曲：指骨骼受到使其轴线发生弯练一练骨骼属于：Ａ线性弹性体Ｂ非线性弹性体Ｃ刚体Ｄ流体答案：Ｂ非线性弹性体练一练骨骼属于：答案：Ｂ非线性弹性体练一练骨骼断裂时的应力称为：Ａ负荷应力Ｂ剪切应力Ｃ扭曲应力Ｄ极限应力答案：Ｄ极限应力练一练骨骼断裂时的应力称为：答案：Ｄ极限应力练一练骨骼压缩和拉伸的极限应力关系是：Ａ压缩极限应力等于拉伸的极限应力Ｂ压缩极限应力大于拉伸的极限应力Ｃ压缩极限应力小于拉伸的极限应力Ｄ以上都不对答案：Ｂ压缩极限应力大于拉伸的极限应力练一练骨骼压缩和拉伸的极限应力关系是：答案：Ｂ压缩极限应力第三节人体静力学第三节人体静力学一、物体平衡条件1.合力为零；2.合力矩为零刚体平衡的充分必要条件：合力的作用使刚体发生平移

合力矩的作用使刚体发生转动第三节人体静力学一、物体平衡条件1.合力为零；2.合力矩为零刚体平衡的充分必二、杠杆作用作用力离支点的距离LF称为力臂阻力离支点的距离LR称为阻力臂杠杆的平衡条件：F×LF＝R×LR

第三节人体静力学二、杠杆作用作用力离支点的距离LF称为力臂杠杆的平衡条件：杠杆的分类：

1.支点位于作用力与阻力之间。

2.阻力位于作用力和支点之间，且作用力点的移动方向与阻力点的移动方向相同。3.作用力位于阻力与支点之间。第三节人体静力学杠杆的分类：1.支点位于作用力与阻力之间。2.阻力位于作头、足、臂部的杠杆作用

第三节人体静力学头、足、臂部的杠杆作用第三节人体静力学练一练物体处于静力平衡的充分必要条件是：Ａ所有外力的矢量和为零Ｂ所有外力矩的代数和为零Ｃ所有外力的矢量和为零，所有外力矩的代数和为零Ｄ所有外力代数和为零，所有外力矩的代数和为零答案：Ｃ所有外力的矢量和为零，所有外力矩的代数和为零练一练物体处于静力平衡的充分必要条件是：答案：Ｃ所有外力的三、作用在髋关节和脊柱上的力当人体单足站立时，在髋关节处维持平衡的力主要来自髋外展肌。单足站立时，股骨头所承受的力约为体重的2.5倍。作用在髋关节上的力

第三节人体静力学三、作用在髋关节和脊柱上的力当人体单足站立时，在髋关节处维持作用在脊柱上的力第三节人体静力学作用在脊柱上的力第三节人体静力学四、临床力学器械临床上常用的牵引手段可分为皮肤牵引和骨牵引，

第三节人体静力学四、临床力学器械临床上常用的牵引手段可分为皮肤牵引和骨牵引，第四节人体动力学第四节人体动力学一、人体的动力学特征惯性特征

:一切物体都保持自己原来的静止状态或匀速直线运动状态，直到外力的作用改变这种状态为止。第四节人体动力学牛顿第一定律(惯性定律)任何物体，在不受力作用时，都保持静止或匀速直线运动状态。一、人体的动力学特征惯性特征:一切物体都保持自己原来的静止力的特征:第四节人体动力学①

力的概念

影响力的作用效果的三个要素：大小、方向和作用点。力的矢量性。②

人体运动的内力和外力外力与内力的相对性：如果把人体看成一个力学系统，那么来自于人体外界的力称为外力。例如重力、支持力、摩擦力等。只有外力才能引起人体的整体运动。

力的特征:第四节人体动力学①

力的概念第四节人体动力学③

人体运动中所受到的外力

a.

重力大小与方向：，方向：指向地球心。g=9.8m/s2

重力与重量的关系；重量与质量和区别。b.

摩擦力概念，和特性。静摩擦力和最大静摩擦力滑动摩擦力c.

弹性力概念：由物体发生形变产生的力。弹性力的胡克定律：第四节人体动力学③

人体运动中所受到的外力b.

牛顿第二定律第四节人体动力学要使物体运动状态发生变化，就必须对物体施加力。当物体受到的合外力不为零时，物体运动的加速度与合外力成正比，与其质量成反比，加速度的方向与合外力的方向一致，用公式可表示为：F＝ma

牛顿第二定律第四节人体动力学要使物体运动状态发生变第四节人体动力学例一个人以1m/s的速度步行时，头碰到一根很低的横梁上，碰撞的持续时间为5ms，如果头的质量为4kg，求碰撞时头部所受的力。第四节人体动力学例一个人以1m/s的速度步行时第四节人体动力学

（讨论）

如果横梁上有2cm厚的垫料，使碰撞时间增加到0.04s，问此时头部所受的力是多少？第四节人体动力学（讨论）如果横梁上有2cm厚第四节人体动力学

如果一个人从1m高处跳下且着地时腿是伸直的，他将受到很大的冲击。在人着地的瞬间，其速度是4.5m/s，设地面在5ms内使人体停止，此时所受的力约是其体重的100倍。如果人落在体操垫上，则其减速时间会长一些，另外，如果他按照人体的正常反应，先将脚尖着地然后曲膝，使减速的时间更长，则可减少着地力。第四节人体动力学如果一个人从1m高处跳下第四节人体动力学牛顿第三定律:作用力和反作用力

若物体A对物体B作用一力FAB，则物体B同时以力FBA反作用物体A，两力的大小相等，方向相反，并在同一直线—上。即：

FAB=-FBA

第四节人体动力学牛顿第三定律:作用力和反作用力第四节人体动力学正确理解和应用牛顿第三定律应注意的几点：(1)作用力和反作用力分别作用在不同的物体上，分别产生各自的效应。它们不同于一对平衡力。如踢足球，脚对球的作用力为F，作用在球上，使球产生加速度和形变。而球对脚的作用力F，同时作用在脚上，使脚产生向后的加速度和受到压迫。虽然二力大小相等，但作用在不同的物体上，产生不同的效果。(2)作用力和反作用力互为存在条件。它们总是同时产生、同时存在，同时消失。(3)作用力和反作用力必是同种性质的力。如果作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力；如果作用力是弹性力，反作用力一定也是弹性力。(4)作用力与反作用力等值反向，沿同一直线这一规律，不受相互作用的两物体的运动状态的影响。不管它们处于静止状态还是运动状态，相互作用力的上述规律仍然成立。第四节人体动力学正确理解和应用牛顿第三定律应注意的几点3．能量特征

功表征了系统能量变化的过程，能量则表征系统由于做功而改变了的状态。在人体的运动中，由一种运动状态转变为另一种运动状态时，能量也要发生相应形式的转化。第四节人体动力学3．能量特征功表征了系统能量变化的过程，能量则表征系统由于二、人体的运动第四节人体动力学

人体在走步、跑步、跳跃、转动等运动中都涉及一些力学问题，而这些问题基本上都和我们前面所讲述的人体动力学特征密切相关。1、走步

走步是人体连续失去平衡和恢复平衡的过程，走步近似匀速运动，它具有人体动力学的惯性特征。2、跑步

跑步可分为腾空阶段和支承阶段。跑的速度取决于步长和步频，而速度的变化又取决于对这两个因素的控制情况。二、人体的运动第四节人体动力学人体在走第四节人体动力学起跑过程中的外力作用第四节人体动力学起跑过程中的外力作用第四节人体动力学

第三节

人体动力学

跑的人体受力分析第四节人体动力学

第三节人体动力学

跑的人体第四节人体动力学