人體運動動力學(xué)

1、第三章 人體運動的動力學(xué),3.1 動力學(xué)研究的任務(wù)和內(nèi)容 解釋人體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因。對產(chǎn)生運動進行本質(zhì)研究。其力學(xué)基礎(chǔ)是牛頓力學(xué)。,3.1.1人體運動中的力 ①   力的概念 影響力的作用效果的三個要素：大小、方向和作用點。力的矢量性。 ②   人體運動的內(nèi)力和外力 外力與內(nèi)力的相對性：如果把人體看成一個力學(xué)系統(tǒng)，那么來自于人體外界的力稱為外力。例如重力

2、、支撐反作用力、摩擦力等。只有外力才能引起人體的整體運動。,③  人體運動中所受到的外力 a.   重力 大小與方向： ，方向：指向地球心。 g=9.8m/s/s 重力與重量的關(guān)系；重量與質(zhì)量和區(qū)別。,,b.   摩擦力概念，和特性。b1.靜摩擦力和最大靜摩擦力b2.滑動摩擦力,,,c.   彈性力

3、概念：由物體發(fā)生形變產(chǎn)生的力。彈性力的胡克定律：,,人體運動中所受到的外力在體育運動中的運用。,3.1.2 關(guān)于內(nèi)外力之間關(guān)系,在跑、跳等動作中，人們一般都知道要跑得跟快、跳得更高更遠就必須加大蹬地力量，實際上人體所獲得的動力并不是人的蹬地力，而是地面對人的反作用力，這就是人向后下用力而身體卻向前上方運動的原因。,要獲得較大的反作用力作為人體運動的動力，必須加大人的蹬地力，這又取決于人體肌肉活動引起的對地面作用力的大小。肌肉活動是主

4、動的，為了提高人體運動效果，最重要的是提高肌肉收縮的力量（內(nèi)力），以加大蹬地力從而得到一個大的反作用力（外力），使人體運動狀態(tài)發(fā)生變化。另外，實踐中采取一些措施，利用外部條件在一定程度上也可提高地面對人體的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上釘子，起跑時用起跑器等 。,,,跳高起跳過程中的外力作用,,,起跑過程中的外力作用,力量訓(xùn)練過程中人體肌肉收縮抵抗負荷的內(nèi)外力作用,復(fù)習(xí)：人體的受力分析,3.2牛頓定律及其應(yīng)用,掌握物體受力的分析方法

5、,確定受力分析對象，取出隔離體確定場力（重力、電磁場力等）確定所有外力：動力，阻力（摩擦力、空氣阻力等），接觸力等。畫受力分析圖,,,,,,,,,,,,,,a,b,c,d,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,跑的人體受力分析,1. 牛頓第三運動定律及其應(yīng)用 若物體A對物體B作用一力FAB，則物體B同時以力FBA反作用物體A，兩力的大小相等，方向相反，并在同一直線—上。即：

6、 FAB= -FBA,正確理解和應(yīng)用牛頓第三定律應(yīng)注意的幾點：,(1) 作用力和反作用力分別作用在不同的物體上，分別產(chǎn)生各自的效應(yīng)。它們不同于一對平衡力。如踢足球，腳對球的作用力為F，作用在球上，使球產(chǎn)生加速度和形變。而球?qū)δ_的作用力F，同時作用在腳上，使腳產(chǎn)生向后，的加速度和受到壓迫。雖然二力大小相等，但作用在不同的物體上，產(chǎn)生不同的效果。,(2) 作用力和反作用力互為存在條件。它們總是同時產(chǎn)生、同時存在

7、，同時消失。(3) 作用力和反作用力必是同種性質(zhì)的力。如果作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力；如果作用力是彈性力，反作用力一定也是彈性力。(4) 作用力與反作用力等值反向，沿同一直線這一規(guī)律，不受相互作用的兩物體的運動狀態(tài)的影響。不管它們處于靜止?fàn)顟B(tài)還是運動狀態(tài)，相互作用力的上述規(guī)律仍然成立。,第三運動定律在體育運動中的應(yīng)用,當(dāng)人們進行各種運動時，作用力與反作用力問題是普遍存在的。弄清它們的關(guān)系，才能正確分析體育運動中各力的特點，結(jié)

8、合牛頓第二運動定律進行深入研究。,2. 牛頓第一定律(慣性定律)及其應(yīng)用 任何物體，在不受力作用時，都保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。,慣性:物體具有保持其原有“運動狀態(tài)”的性質(zhì).,牛頓定律在體育運動中的應(yīng)用,1.長跑的勻速跑2.舉重等動作的連貫性,3、牛頓第二運動定律及其應(yīng)用 要使物體運動狀態(tài)發(fā)生變化，就必須對物體施加力。當(dāng)—物體受到的合外力不為零時，物體運動的加速度與合外力成正比，與其質(zhì)量成反比，加速度的

9、方向與合外力的方向一致，用公式可表示為：,,在應(yīng)用牛頓第二定律時應(yīng)注意的幾點： 牛頓第二定律中的物體是被當(dāng)作質(zhì)點。在體育運動中對人體進行研究時，也不例外，在處理多環(huán)節(jié)連接體的動力學(xué)問題時，要用“隔離物體法”，也就是把物體分割成多個可視為質(zhì)點的物體，以便對每一質(zhì)點直接應(yīng)用牛頓第二定律。,牛頓第二定律反映的是加速度與力的矢量關(guān)系，指出加速度方向永遠與外力的方向一致。如果物體同時受到若干個外力的作用，那么物體的加速度就

10、由這些外力的合力產(chǎn)生，其方向與合外力的方向一致。若將合外力分解為水平分力和垂直分力，那么，水平分力只產(chǎn)生水平加速度，垂直分力只產(chǎn)生垂直加速度。因而牛頓第二定律的分量式為：,,,,力的單位 力的單位有國際單位制和工程單位制，本書采用國際單位制。在國際單位制中，質(zhì)量的單位為“千克”(kg)，加速度的單位為“米／秒2”(m／s2)，力的單位為“牛頓”(N)，即： 1(N)＝1(kg) *(m／s2) 在體育動作的分析

11、中，也常用“公斤”作為力的單位，在用牛頓第二定律計算時，“公斤”應(yīng)換算為“牛頓”。1(公斤力)＝9.8(牛頓)。,例題講解：P63作業(yè) P86：3，5，7，18,4、牛頓運動定律在體育運動中的應(yīng)用實例,①  向心力和離心力向心加速度向心力,,,,,,,,,向心力與離心力分析,②  支撐反作用力,力的性質(zhì)計算方法,,靜態(tài)與動態(tài)支撐反作用力。討論a, R, G的方向關(guān)系。,靜態(tài)支撐反作用力

12、 R=G=mg動態(tài)支撐反作用力 R=G+ma=(g+a)m a>0 R>G 超重 a<0 R<G 失重,原地縱跳,3.3 動量定理、動量守恒定律及其應(yīng)用,1.  動量與沖量的概念 ①   動量（矢量性） ，單位：米.

13、千克/秒（m. kg / s）。②     沖量（矢量性） 單位：牛頓.秒（N. s）,,沖量的幾何含義：,S=F*t,2.  動量定理,物體在運動過程中，在某段時間內(nèi)動量的改變，等于所受所受合外力在這段時間內(nèi)的沖量。即：,,,,,動量定理的矢量性。例題：P73,3、動量定理在體育運動中的應(yīng)用,1．在投擲項目中，為了增加器械的出手速度，即增加器械的出手動量，應(yīng)增加

14、在最后用力階段對器械的沖量。這要求在發(fā)揮最大力量的同時，延長力的作用時間。,2．若要減少對人體的沖力，就得延長力作用的時間，各種落地緩沖動作就是典型的例子。,3．運用動量定理還可以計算人體運動中的一些力學(xué)參數(shù)。在跳躍項目中，用測力臺測出踏跳力隨時間的變化曲線，就可以求出人體所受的沖量，運用動量定理，則可求出人體騰空的速度。在另一些情況下，在動作的電影圖片上可以計算出人體或器械的運動速度。反過來，也可以計算出相應(yīng)的平均沖力大小。,4、