运动生物力学多媒体教学第三章

运动生物力学多媒体教学第三章第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期三3.1.1人体运动中的力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、支撑反作用力、摩擦力等。只有外力才能引起人体的整体运动。

第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期三③

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/s/s

重力与重量的关系；重量与质量和区别。第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期三

b.

摩擦力概念，和特性。b1.静摩擦力和最大静摩擦力b2.滑动摩擦力第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期三

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：人体运动中所受到的外力在体育运动中的运用。

第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期三3.1.2关于内外力之间关系在跑、跳等动作中，人们一般都知道要跑得跟快、跳得更高更远就必须加大蹬地力量，实际上人体所获得的动力并不是人的蹬地力，而是地面对人的反作用力，这就是人向后下用力而身体却向前上方运动的原因。第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期三要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必须加大人的蹬地力，这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动是主动的，为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收缩的力量（内力），以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力（外力），使人体运动状态发生变化。另外，实践中采取一些措施，利用外部条件在一定程度上也可提高地面对人体的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上钉子，起跑时用起跑器等。第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期三跳高起跳过程中的外力作用第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期三起跑过程中的外力作用第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期三力量训练过程中人体肌肉收缩抵抗负荷的内外力作用第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期三复习：人体的受力分析3.2牛顿定律及其应用第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期三掌握物体受力的分析方法确定受力分析对象，取出隔离体确定场力（重力、电磁场力等）确定所有外力：动力，阻力（摩擦力、空气阻力等），接触力等。画受力分析图第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期三abcd第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期三跑的人体受力分析第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期三1.牛顿第三运动定律及其应用若物体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

第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期三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。第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期三(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。第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期三第三运动定律在体育运动中的应用

当人们进行各种运动时，作用力与反作用力问题是普遍存在的。弄清它们的关系，才能正确分析体育运动中各力的特点，结合牛顿第二运动定律进行深入研究。

第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期三2.牛顿第一定律(惯性定律)及其应用任何物体，在不受力作用时，都保持静止或匀速直线运动状态。惯性:物体具有保持其原有“运动状态”的性质.第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期三第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期三牛顿定律在体育运动中的应用1.长跑的匀速跑2.举重等动作的连贯性第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期三3、牛顿第二运动定律及其应用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：

第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期三在应用牛顿第二定律时应注意的几点：牛顿第二定律中的物体是被当作质点。在体育运动中对人体进行研究时，也不例外，在处理多环节连接体的动力学问题时，要用“隔离物体法”，也就是把物体分割成多个可视为质点的物体，以便对每一质点直接应用牛顿第二定律。第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期三牛顿第二定律反映的是加速度与力的矢量关系，指出加速度方向永远与外力的方向一致。如果物体同时受到若干个外力的作用，那么物体的加速度就由这些外力的合力产生，其方向与合外力的方向一致。若将合外力分解为水平分力和垂直分力，那么，水平分力只产生水平加速度，垂直分力只产生垂直加速度。因而牛顿第二定律的分量式为：

第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期三力的单位力的单位有国际单位制和工程单位制，本书采用国际单位制。在国际单位制中，质量的单位为“千克”(kg)，加速度的单位为“米／秒2”(m／s2)，力的单位为“牛顿”(N)，即：

1(N)＝1(kg)*(m／s2)

在体育动作的分析中，也常用“公斤”作为力的单位，在用牛顿第二定律计算时，“公斤”应换算为“牛顿”。1(公斤力)＝9.8(牛顿)。

第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期三4、牛顿运动定律在体育运动中的应用实例①

向心力和离心力向心加速度向心力

第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期三向心力与离心力分析第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期三②

支撑反作用力力的性质计算方法GRa第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期三

支撑反作用力:人体处于支撑状态时，力作用于支点（支撑面）上，支点（支撑面）又反作用于人体，这种反作用力称支撑反作用力。分为静力性和动力性支撑反作用力。由于受到重力对支点（支撑面）产生的压力，支点（支撑面）则对人体产生一个反作用力，它是一种约束反力，称静力性支撑反作用力。人体处于支撑作用，而人体局部环节作变速运动，其结果给支点（支撑面）以作用力，支点（支撑面）则给人体一个大于或小于重力的反作用力，称动力性支撑反作用力。第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期三静态与动态支撑反作用力。讨论a,R,G的方向关系。

静态支撑反作用力

R=G=mg动态支撑反作用力

R=G+ma=(g+a)ma>0R>G超重

a<0R<G失重第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期三支撑反作用力第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期三原地纵跳t1t2TtF0图6-1-7CMJ垂直力与时间曲线第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期三3.3动量定理、动量守恒定律及其应用1.

动量与冲量的概念

①

动量（矢量性）

，单位：米.千克/秒（m.kg/s）。②

冲量（矢量性）单位：牛顿.秒（N.s）

第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期三冲量的几何含义：S=F*ttFS第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期三控制性的缓冲动作第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期三2.

动量定理物体在运动过程中，在某段时间内动量的改变，等于所受所受合外力在这段时间内的冲量。即：

第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期三3、动量定理在体育运动中的应用

1．在投掷项目中，为了增加器械的出手速度，即增加器械的出手动量，应增加在最后用力阶段对器械的冲量。这要求在发挥最大力量的同时，延长力的作用时间。

第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期三2．若要减少对人体的冲力，就得延长力作用的时间，各种落地缓冲动作就是典型的例子。

第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期三3．运用动量定理还可以计算人体运动中的一些力学参数。在跳跃项目中，用测力台测出踏跳力随时间的变化曲线，就可以求出人体所受的冲量，运用动量定理，则可求出人体腾空的速度。在另一些情况下，在动作的电影图片上可以计算出人体或器械的运动速度。反过来，也可以计算出相应的平均冲力大小。

第三十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期三4、动量守恒定律及其应用任何物质系统在不受外力作用或所受外力之和为零时，其总动量保持不变。这就是动量守恒定律。

在动量定理中