人体运动的运动学分析

复习一人体基本动作都有哪些？二骨杠杆分几种类型？三简单概述上肢鞭打动作原理。第三节人体运动的运动学分析人体运动的运动学是对人体运动的定量描述，是研究人体运动的几何性质。所谓运动的几何性质，就是人体在空间的几何位置随时间而变化的规律性。体育运动中人体运动是主体，是运动学研究的主要对象，器械运动同样属于运动学研究的范畴，因此人体运动的运动学是研究人体或器械在空间的位置随时间变化的规律性,主要包括人体运动的轨迹、速度和加速度。引言一人体的简化二人体运动中的参照系与坐标系三人体运动的分类和运动学特征四人体转动运动五体育运动中的抛体运动一人体的简化

根据人体运动的特征，可将人体运动模型简化为：质点、刚体和多刚体系统等运动模型。1质点：具有一定质量，忽略其大小形态的几何点。研究地球绕太阳运动，地球可以当作质点研究地球的自转，地球就不能当作质点2刚体模型：相互间距离始终保持不变的许多质点组成的连续体，有体积，考虑其形状和大小及质量。3多刚体系统：在研究人体的空间位置变化时，常把人体的肌肉和内脏等形变忽略不计，而把人体简化为由多个刚体（环节）组成的刚体系统，称为多刚体系统或人体模型。（松井秀治，）（郑秀媛，）（汉纳范，）（一）运动的绝对性与描述运动的相对性

1运动的绝对性自然界一切物质都是永恒地运动着、变化着，所有自然现象都是物质运动的各种形式。从这种意义上来说运动是绝对的。

2描述运动的相对性物体的运动取决于参考物体选取的性质叫做运动的相对性。二人体运动中的参照系与坐标系“游”描写的对象是什么？动画中哪些是在运动的？哪些是静止的？“走”描写的对象是什么？--竹排--青山竹排相对于青山是运动的，相对于竹排上的人是静止的。青山相对于竹排是运动的，相对于树木是静止的。物体的运动是永恒的，静止是相对的。“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”

在何种情况下，飞机能进行空中加油！（二）参考系与坐标系1参考系：描述物体运动时选作参考的物体或物体群。根据研究问题的性质和方法不同，有两类不同的参照系：（1）惯性参照系（2）非惯性参照系把相对于地球静止的物体或相对于地球做匀速直线运动的物体作为参考标准的参考系叫惯性参考系（又称为：静坐标系或静系）。把相对于地球作变速运动的物体作为参考标准的参考系叫非惯性参考系（又称为：动坐标系或动系）。2坐标系：是指设置在参照系上的数轴，是参照系的数学抽象。它在性质上起着参考系的作用，而在数量上又能精确描述。可分为：一维、二维、三维坐标系。它的三要素是：坐标原点、坐标方向及单位。（1）一维坐标系Ox（2）二维坐标系（3）三维坐标系xyzO（一）人体运动分类质点刚体匀变速直线运动曲线运动匀速直线运动变速直线运动直线运动平动转动复合运动圆周运动斜抛物体运动竖直上抛自由落体三人体运动的分类和运动学特征1直线运动和曲线运动（1）直线运动：直线运动又称线运动，是指人体或器械相对一定参照系，始终在一条直线上运动，即质点运动轨迹是一条直线。①匀速直线运动②变速直线运动S=VTt(s)s(m)匀速直线运动s-t曲线图s(m)t(s)变速直线运动s-t曲线图

B竖直上抛运动③匀变速直线运动

A自由落体运动（2）曲线运动：人体或器械简化为质点的运动轨迹相对选定的坐标系来说是一条曲线，这种运动称曲线运动。2平动、转动和复合运动（1）平动：人体内任意两点的连线，在运动过程中始终保持平行，物体上的任何一点瞬时运动都具有相同的速度或加速度，这种运动称平动。（2）转动：在运动过程中，如果人体内的各点都围绕同一轴线（转轴）做圆周运动，这种运动就叫转动。（3）复合运动：人体的运动往往不是单纯的平动和转动，绝大多数的运动包括平动和转动。两者结合的运动成为复合运动。（二）人体运动的运动学特征1时间特征（1）时刻（2）时间

时刻是人体或器械空间位置的时间度量，是时间上的一个点，它用于运动的开始、结束和运动过程中许多重要位相的瞬时。

时间是人体运动过程的时间度量，是指运动持续时间的长短，它等于运动结束和运动开始的时刻的差值。2空间特征（1）轨迹（2）路程（3）位移轨迹是指质点运动的路径

路程是指人体从一个位置移到另一个位置时的实际运动路线的长度，它是一个标量，只有大小，没有方向。位移是指人体运动的起始点到终止点的直线距离，它是一个矢量，既有大小又有方向。

3时空特征（1）速度（2）速率（3）加速度速度是指人体所经过的位移与通过这段位移所用时间之比，是描述人体运动快慢的物理量。

速率是指人体运动所经过的路程与通过这段路程所用的时间之比，是描述人体运动快慢程度的物理量，只有大小不表明方向。

加速度就是描述人体运动速度变化的物理量。①平均速度②瞬时速度在变速直线运动中，人体的位移与通过这段位移所需时间之比，称人体在这段时间（或这段位移）的平均速度。人体在某一时刻或通过运动轨迹某一点时的速度称为人体在这一时刻或这个点的瞬时速度。

4速度的变化规律（1）平均速度与瞬时速度①平均加速度②

瞬时加速度

③曲线运动中的瞬时加速度人体运动的速度变化量与发生这种变化所用的时间之比称加速度。瞬时加速度是指人体运动在某一时刻或某一位置的加速度。（2）平均加速度与瞬时加速度（3）速度的合成与分解

A绝对速度：研究对象相对于静参考系的速度称绝对速度（V绝）；

B相对速度：研究对象相对于动参考系的速度称相对速度(V相)；

C牵连速度：动参考系原点相对于静参考系的速度称牵连速度(V牵)。绝对速度等于相对速度与牵连速度的矢量和。即V绝=V相+V牵①

绝对速度、相对速度和牵连速度设：河宽200米，河水自西向东流速为1m/s，小船相对于水流划速为1.73m/s（√3=1.732），试问小船划速保持与河岸垂直，船在何处靠岸，渡河时间多少？解题思路：1确定研究对象、动系、静系2画出简图3找V绝、V牵、V相V牵：流水相对于岸即V牵=1m/sV相：船相对于流水即V相

=1.73m/sV绝：船相对于岸即：V绝=V牵+V相

dVVV牵ddV相V绝V研究对象：小船动系：流水静系：河岸②

速度的合成与分解由已知两个或几个分运动的速度求合运动的速度，称为速度的合成。由已知合速度求两个（或几个）分速度，称为速度的分解。遵循平行四边形和三角形法则ABDCABC（三）运动学量的特征1瞬时性2矢量性3相对性4独立性（四）运动学实例分析五人体转动运动平动运动中常用的物理量有时间、位移、速度、加速度等称之为线量。在转动运动学中与之相对应的有角位移、角速度、角加速度等称为角量。（一）角位移

对人体转动而言，人体各点的半径在相同的时间内转过相同的角度。因为转动人体空间位置的变化可用角度来反映，称角位移或转动角。

2角加速度角加速度用以表示物体转动时角速度变化的快慢和指向，是转动中角速度的时间变化率。β=△ω/△t

（二）角速度与角加速度1角速度角速度指人体在单位时间内转过的角度，用ω表示。线速度是人体绕转轴转动时，人体上某一点的速度。线速度的大小取决于半径的大小和角速度的大小，用公式表示V=ωR

当角速度不变时，线速度与半径成正比，半径一定时，线速度与角速度成正比。（三）角速度、转动半径和线速度的关系六体育运动中的抛体运动（一）平抛与斜抛运动斜抛运动平抛运动v0（二）抛点与落点在同一水平面上的斜抛运动（二）抛点与落点在同一水平面上的斜抛运动设：V0=20m/sθ=300求：足球可能达到的最大高度及飞行远度。（假设不计空气阻力）足球的初速度可分解为在水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的匀变速直线运动。θVxVyV0Oxy（三）抛点与落点不在同一水平面上的斜抛运动

1抛点高于落点SS’Lhθ设：出手点的高度为h，出手的初速度为V0，出手角为θ投掷远度L=S+S’S’可以通过摄影测量获得2抛点低于落点2抛点低于落点已知：身高AD，人离球框的距离DF，球框高CF，初速度为V求：出手角度的范围。v一人体简化类型（质点、刚体）二人体运动中的参照系与坐标系（惯性参照系和非惯性参照系；一维、二维和三维坐标系）三人体运动的分类和运动学特征（质点和刚体的运动类型）四体育运动中的转动和抛体运动课堂小结：课后思考：1小船在静水中的速度为v