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运动生物力学研究的核心范文1
中华武术历史悠久，博大精深，一直深受来自全世界人民的喜爱。随着现代体育的不断发展，武术套路也在向世界推广的潮流中不断的前进，现如今已逐步发展成为了以现代体育科学为理论指导，以西方竞技体育模式为运动方式的现代竞技体育项目。在跨学科研究以成为常态的新的背景下，近年来涌现出了很多有关运动生物力学在武术套路中的研究与应用的文章。其中的很多文章多采用运动学的方法对武术套路运动员作运动学的数据测量与分析并得出相应的结论。然而通过表面肌电对武术套路难度动作进行分析和研究的文章却不多。如何更好地运用表面肌电技术研究武术难度动作，已成为一个新的研究热点方向。
1.有关运动生物力学的研究内容与方法
运动生物力学是一门边缘学科，同时也是一门应用性很强的学科。运动生物力学分析不仅在人体运动实践中起着重要作用，它还是运动员和教练员做为教学和训练指导的有力工具。近年来它的发展十分迅速。国内的许多理工类、医学类和体育院校都独立开设了这门课程，有些院校还开设了相应的专业，国内一些学者同时出版了许多相应的教材和专著，在该学科上取得一些居国内外先进水平的成果。对人体与物体的运动分析是运动生物力学的重要研究内容，其中对运动位移轨迹的分析是描述运动的重要方面。
运动生物力学主要通过它的分析应用系统进行研究。并运用运动图像分析法、三维测力台法、步态分析法、肌电分析等研究方法对所要研究内容作出测数与分析。第23届国际运动生物力学年会报告上发现国际生物力学应用技术研究和竞技体育研究仍占主流，研究方法不断得到突破，三维摄像和肌电实现同步测量。各高校还相继研发出新的测试仪器和研究系统，这使得运动生物力学研究不断向前发展。
2.运动生物力学在武术难度动作中的研究
在武术套路中指定难度动作分为A、B、C三个难度等级，武术比赛中指定难度动作因其难度大、扣分重、不易完成使其逐渐成为整个套路的核心。提高指定难度动作的训练质量对提高运动成绩至关重要。
2.1 运动生物力学在武术难度动作中的研究过程
通过运动生物力学研究长拳难度动作，一般先把难度动作进行阶段划分，以旋风脚动作为例：旋风脚可以划分为助跑、起跳、空中击响及转体、落地等四个阶段，之后用高速摄像机拍摄或用肌电测试仪进行实验测量，或者两者同时进行，实验结束后，用三维影像分析系统和肌电数据分析系统对所得数据进行处理。最后利用QToolS软件和Excel软件对获得的数据指标进行计算和统计，从而得出想要的结论。
2.2运动生物力学在武术难度动作中的研究发展趋势
通过运动生物力学对武术难度进行研究经历了运动学、动力学、以及多角度分析等三个阶段。
运动学分析阶段主要是通过摄像得出有关难度动作在旋转角度、各关节夹角、以及动作摆动幅度等相关数据并进行分析，这在一定程度上可以对动作进行分析，但不够全面。动力学阶段主要是对武术难度动作进行运动学肌电两方面或多方面测量，不仅从单一运动的角度，更从运动与肌肉发力等多角度进行综合考虑，使研究成果更有价值。多角度分析阶段已不仅仅是再对武术难度动作进行测量分析，将对动作从技术本身从发结合摄像肌电等手段，在运动生理学和运动解剖学等多学科的支持下再对难度动作进行研究，使得研究成果更具说服力。
3.运用表面肌电技术研究武术难度动作
运用表面肌电技术对武术难度动作进行研究，主要是通过使用肌电测试仪对做难度动作的运动员进行肌电测量，获得数据以后在对数据进行处理，其中比较重要的数据指标有积分肌电，它是计量肌肉放电水平的以单位面积放电量为单位，可以初步了解肌肉在做武术难度动作所做的贡献。还有就是放电的时序，即做武术难度动做过程中各个肌肉的放电顺序，我们可以通过这些方面了解各肌肉在做动作中协调工作的情况，从而实现研究目的。在运用表面肌电技术对武术难度动作进行研究中，时程也是非常重要的，它反映了各肌肉放电所持续的时间，使得我们在研究武术难度动作和安排相关肌肉训练上能得到很多借鉴。运用表面肌电技术研究武术难度动作已成为武术套路难度动作研究的新方向。
4.小结
关于运动生物力学在武术套路中难度动作的研究的文章有很多，通过阅读和整理相关资料，可以把这些所研究文章大致分为以下三个方面。
1.对某一难度动作或组合难度动作的运动学分析，即主要运用三维摄像手段进行拍摄，再运用相关运动分析系统对所拍摄图像进行解析。
2.对某一武术套路难度动作的表面肌电分析。
3.运动生物力学在武术中应用的综述类文章。其中由以前两方面的文章居多。如何使用表面肌电去分析和研究武术套路中的难度动作将会成为未来很好的一个研究方向。
【参考文献】
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运动生物力学研究的核心范文2
1、损伤类型分析
体育舞蹈作为一项高要求的运动，其需要达到独特的竞技与艺术的平衡，从而使运动员的下肢极易受到各种软组织损伤。研究发现由于习惯性踝关节扭伤造成的本体感觉失控是运动员在进行舞蹈动作训练时必须面对的问题，但在损伤期间如经过及时的姿势矫正和康复治疗可有效改善本体感受器功能。无论任何形式舞蹈，由于其动作表现的需要，身体的大部分负荷都主要集中于下肢以及强壮却又脆弱的足踝部。因此足踝部的损伤不可避免的在损伤中占据了较大比例。有研究报道17％～24％的摩登舞运动员有损伤史，而损伤部位中足踝部的损伤占到了34％至62％。
舞蹈形式和舞蹈动作的差异使得机体的生物力学表现不尽相同，因此导致的损伤也千差万别，其中包括急性创伤性损伤和因过度使用造成的重复性微创损伤。在对96名欧洲国家不同类型舞蹈运动员损伤的研究中发现，摩登舞运动员中最易出现疼痛的部位依次是小腿、膝关节和踝关节，而啦啦操运动员的膝关节损伤占到了首位，国标和拉丁舞运动员的脚趾受伤率更高。出现这种情况基本上都是由于特定的舞蹈动作或训练方式成为不同类型损伤的诱因。
有研究指出，踝关节作为连接腿部与足部的唯一关节，对舞蹈中的姿势稳定和维持起到不可替代的作用。因此作为协调腿部和足部力学功能的关节。踝关节对于运动员的表现力至关重要。而且踝关节是舞蹈运动员最易发生损伤的部位之一，加强对踝关节的解剖学和生物力学研究。包括对关节的骨结构、软组织约束、运动功能特点，无论对于体育科研工作者还是对于教练员和运动员都需引起足够重视。为了更深入表现体育舞蹈的艺术魅力，仍需更全面地进行相关研究。
2、损伤机制和控制研究
在以运动生物力学手段对下肢的复杂结构和功能分析之后，学者发现常见的损伤机制多是由于动作与关节活动度的不相适应。例如前脚掌的力量不足以支撑大腿的过度旋外，而髋关节周围的附着肌肉不能随着足跟的提起而提供力量支持。同样。在落地时由于不能很好控制的足底韧带、关节囊和足底筋膜以缓冲应力，而对这些软组织造成伤害。这些软组织损伤会使骨骼发生应力性改变，并增加骨的载荷，进而使运动系统的不同组织都产生劳损。
Duncan E Meuffels等对职业舞蹈运动员前交叉韧带损伤的研究中发现该损伤的机制，是在做舞蹈动作时跳起后落地时，由于姿势的改变使膝关节受到外翻的间接暴力而造成前交叉韧带撕裂或断裂。因此，在训练中应着重注意，合理运用动作，避免此类损伤发生。
Kervl指出舞蹈表现力的体现需要机体将肌肉耐力、爆发力、有氧能力、柔韧素质、关节稳定性、本体感觉和神经肌肉调控等各要素进行整合，舞蹈运动员做为运动员和艺术家的多重角色，无论是爵士舞、摩登舞还是古典的芭蕾舞，其技术风格的表现都离不开运动医学的支撑。
Anthony C.Luke等在对青少年运动员的运动损伤原因分析中指出，因素可分为两种，内在因素包括解剖特征，过去的病史，月经史，舞蹈经验，舞蹈运动史和整形外科体检，外在的因素包括培训，疲劳，压力，鞋子和钙的摄入量。受伤的最常见部位依次是脚踝、小腿前后、背部，通常是因为过度使用造成肌肉拉伤和扭伤。同时因素还包括年龄和性别。
Elena Streskova等对5对拉丁舞运动员平衡能力的研究发现，辅以专门的热身活动后的训练，可以更有效的改善机体的静态特别是动态平衡能力。而目前在体能训练领域讨论最多的问题就是核心区力量训练，核心力量是指核心区肌肉在稳定人体核心区部位及重心的同时，使人体产生最有效的位移及旋转的力量能力，从而对人体在控制子系统――神经系统，主动子系统――肌肉系统，被动子系统――骨骼、韧带系统和调节子系统――呼吸系统的协同作用下，使核心区部位保持中立位，为肌肉的发力提供支点，为力量在运动链上的传递创造条件。核心力量训练的主要作用，在于能够稳定运动员的脊柱、骨盆，保持正确的身体姿态，提高身体控制力和平衡，提高运动时由核心向四肢及其他肌群的能量输出，预防动作中的损伤以及伤后恢复，从而有助于运动成绩的提高。
3、体育舞蹈具有防治心血管的作用
体育舞蹈属于有氧运动，长期进行适当的练习，即可改善和提高心肌功能，防止脂肪在血管壁中的沉着，保持血管的弹性，维持正常血压和有效的预防心血管疾病。
4、结论与建议
4.1 结论：综合国内外的研究现状，国外对体育舞蹈的能量代谢研究比较全面，研究主要集中在专业和优秀的体育舞蹈运动员，重点关注这些运动员的损伤的防护。国内对于体育舞蹈的基础研究较为薄弱，特别是运用运动人体科学理论研究体育舞蹈的极少，由于不能揭示体育舞蹈的独特生理机制。从而在一定程度上限制了体育舞蹈的发展。
4.2 建议
运动生物力学研究的核心范文3
关键词：跳马；落地稳定性；计算机仿真；速度
中图分类号： 文献标识码： A 文章编号：
Simulation Research on Effect of Landing Velocity and Angle on the Landing Stability of Horse-vaulting
WU Chengliang， XIANG Jiajun， XU Bo， LI Xuhong， XIAO Xiaofei， LIU Jianyu， LIU Zheng， SHI Donglin
Abstract： Objective： To make modeling and simulation experiment researches on landing movements in horse-vaulting of two high-level gymnasts around the world， to explore the relation between landing velocity & angle and landing stability of vault from the perspectives of landing velocity & angle， and to provide scientific basis for landing stability of horse-vaulting. Methods： Firstly， 3D motion analysis is made for the vaulting movement of “Movement-round-off with 1/2 Twist and Forward Handspring and Salto Stretched with 1/2 Twist” completed by the two gymnasts. Then a model of 19 segments of human body is developed by adopting MSC.ADAMS /LifeMod software. The vaulting apparatus， including the jump platform （horse） and a landing mat are all established in the MSC. ADAMS/ LifeMod software. The model is endowed with 3D motion coordinates of human body. Later， the influence of horizontal velocity and human body gesture angle on landing stability at the moment when the simulation model fell to the ground is observed by changing horizontal velocity and vertical velocity of pushing the mode off the jump platform （horse）. Results： When horizontal velocity of pushing the mode off the horse is increased， the horizontal velocity of landing increases correspondingly and the human body gesture angle increases at first and then decreases. When vertical velocity of pushing the mode off the horse is increased， the horizontal velocity of landing do not increase and the change of human body gesture angle do not present any rule. When horizontal velocity and vertical velocity of pushing the mode off the horse are increased at the same time， both horizontal velocity of landing and the human body gesture angle increase correspondingly. Conclusions： If horizontal velocity of the gravity center of human body when pushed off the horse is not reduced and its vertical velocity is increased， the human body will have more time and space to complete the second vault. The body has to stretch to some extent before landing， so as to reduce angular velocity of landing and enhance landing stability.
Key words： horse-vaulting； landing stability； computer simulation； velocity
收稿日期：2014-12-22
基金项目： 国家自然科学基金（10972062）；国家体育总局科教司项目（2014B036）；重庆三峡学院青年基金项目（14QN16）
作者简介：吴成亮（1984-），男，湖北人，硕士，讲师，研究方向为运动生物力学；向家俊（1965-），男，重庆人，本科，教授，研究方向为体育专业教育；徐波 （1965- ），男， 四川乐山人，博士，教授，研究方向学校体育。
作者单位： 1.重庆三峡学院，重庆 404100；2.浙江体育科学研究所，浙江杭州 310004；3.山东工商学院，山东烟台 264005；4.河北体育科学研究所，河北石家庄 050011
1. Chongqing Three Gorges University， Chongqing 404100， China； 2. Zhejiang Institute of Sport Science， Hangzhou， Zhejiang 310004， China； 3.Shandong Institute of Business and Technology， Yantai， Shandong 264005， China； 4. Shijiazhuang Institute of Sport Science， Shijiazhuang， Hebei 050011， China.
体操是我国的优势项目，但从伦敦奥运会和近几届世锦赛成绩来看，这个优势在逐渐缩小，与世界强队的差距正在扩大。体操落地技术是影响比赛成绩的关键因素，它不同于其他项目（如跳高、跳远） 的落地动作，它要求落地站稳不动。国际体联会（FIG）在2009年体操落地的评分规则中规定[1]，落地时脚移动一步将导致0.1～0.5的扣分；落地摔倒直接扣1分，而且还存在难度分认定不全风险。在当今的重大国际比赛中，运动员落地能否站稳不动，已成为能否夺冠和取得好成绩的决定性因素之一。跳马落地难度较大，也具有典型性，因此，研究跳马落地稳定性是体育科学工作者们关注的热点问题，并受到广大教练员和运动员的重视。跳马一般由8个动作阶段组成，包括助跑、趋步、踺子、踺子踏跳、第一腾空、推马、第二腾空和落地[2]。如今跳马不断地朝多轴的复合翻转方向发展，这无疑加大了落地稳定性的难度。黄强等[3]对27届奥运会我国男子体操选手落地稳定性进行统计与分析，结果表明落地动作完成较差，落地稳定的仅占43.19%。北京奥运会女子跳马落地稳定性也不乐观，在决赛16次试跳中，无一人能站稳，大部分选手落地会有一小步或中步移动，有4名运动员落地失败。可见，跳马落地稳定与否成为制约跳马成绩的关键因素。
目前，对跳马落地稳定性影响的研究主要集中在跳马落地技术与落地方式、肌肉组织的刚度和力量、心理调控能力等。严波涛等[4]对30人次的跳马落地进行分析，建立跳马落地的运动方程，指出落地的稳定性需要高质量的空中动作，旋翻转体周数尽量提前完成，留有充足的空间和时间展体收臂准备着地。姚吉庆[5]对体操跳马落地技术稳定性中分析指出，第二腾空阶段技术好坏直接影响着落地技术的稳定性；良好的空间、时间知觉和训练比赛中情绪变化也会影响到落地技术的稳定性。杨继美等[6]对体操运动员进行核心力量训练，提高其落地的稳定性。李旭鸿等[7]从人体肌肉骨骼系统具有缓冲减震的功能、落地垫的刚度和阻尼探讨落地的稳定性及下肢损伤风险。魏书涛[8]从人体下肢刚度及落地高度据探讨了落地缓冲特征。Hsiang等[9]研究认为有效地控制股四头肌和小腿肌可以提高落地的稳定性。Khaleghi等[10]对15名健康人进行起跳-落地研究，发现股四头肌的峰值力矩对落地稳定性影响最大。Pedro等[11]对6种落地垫进行研究，发现垫子的力学特性对人体落地稳定性影响较大。这其中大多数研究是运用生物力学原理对落地稳定性进行定性分析，鲜有实验数据作为支撑，且推理过程往往较为繁琐。所以本文在不考虑其它因素的提前下，旨在通过计算机建模与仿真技术，从速度和角度2个方面来分析跳马落地的稳定性。
1研究对象与方法
1.1研究对象
程某，中国体操跳马前世界冠军，1988年出生，身高1.52 m，体重41 kg。
洪某，朝鲜体操跳马前奥运冠军，1986年出生，身高1.54 m，体重42 kg。
1.2研究方法
1.2.1三维运动学分析
对程某和洪某完成的“踺子转体180°前手翻接直体前空翻转体180°”跳马动作，进行三维运动学分析。使用Troubleshooter高速摄像机拍摄，2台摄像机同在跑道一侧，夹角约70°，拍摄频率为250帧/s。采用SIMI Motion软件进行解析，获得人体运动轨迹坐标、速度等运动学数据。
1.2.2计算机仿真技术
基于MSC.ADAMS/ LifeMod运动仿真软件，输入受试对象的性别、年龄、身高和体重等人体形态参数，根据人体模型数据库 GEBOD（Generator of Body Data）中的回归方程计算得到环节长度、围度和人体惯性参数等，建立19环节的人体模型，各环节之间由不同自由度的铰链连接，共有52个自由度 [12]。在此人体模型基础上，对各环节的关节铰链赋予约束，并调整人体模型的初始姿态，使它更接近实际的运动状态；然后进行平衡分析，即将运动学解析得到的2人跳马动作中人体各个关节的三维坐标赋予三维人体模型，其目的是为了使人体模型的关节中心和实际人体关节运动坐标点相匹配。再按国标[13]建立（GB/T 23124-2008）跳马的落地环境，即与人体相接触的体操落地垫，并完成与人体模型的接触。通过逆向动力学分析，记录人体运动轨迹和各个关节力及力矩，再进行正向动力学分析，在关节力及力矩的驱动下，实现跳马运动员落地过程中的人体运动仿真。最后将人在推离马瞬间，身体重心的水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）作为输入条件变量，改变该变量值，以100%、105%及110%人体重心水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）组合输入，进行仿真实验，如图 1所示。
计算机仿真软件MSC.ADAMS/ LifeMod基于带乘子的拉格朗日方程，并根据人体模型最终建立如下方程[14]：
其中，M为广义质量矩阵，Q为广义外力矩阵，r，p为广义位移矩阵，Γ为广义角动量矩阵。最后需要输出的仿真实验结果为：落地瞬间人体的姿态角和人体重心的水平速度，如图2所示。
2 结果
表1为在推离马时将人体重心的水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）作为变量输入仿真模型，通过计算机仿真实验后，得到落地瞬间人体的姿态角和人体重心的水平速度。从表1可以看出，当只增加推离马的水平速度（Vx）时，落地时的水平速度也相应增加，但是人体落地姿态角是先增加后下降的。当只增加推离马的垂直速度（Vy）时，落地时的水平速度没有增加，人体落地姿态角变化暂不显示规律性。当推离马的水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）同时增加时，落地时的水平速度和人体落地姿态角都相应增加了。
图3程某推离马时重心不同垂直速度，人体盆骨中心高度-时间变化曲线（左），身体水平位移及第二腾空时间（右）
如图3所示，仅改变程某推离马时身体重心垂直速度，左图的实线表示该动作的实际速度（2.64 m/s，高速摄影解析得到的速度在这里称为实际速度），虚线“- -”表示105%实际速度（2.80 m/s），隔点虚线“-・-”表示110%的实际速度（2.94 m/s）；右图黑色方块和斜线方块分别代表在这3种重心垂直速度下第二腾空所用时间和人体重心水平位移，3条曲线可以明显地看到程某第二腾空阶段盆骨中心的高度随时间的变化情况，身体重心垂直速度越大，人体盆骨中心越高；从柱形图来看，身体重心垂直速度的增加，也带来人体的水平位移和第二腾空所用时间的增加。
图4程某推离马时重心不同水平速度，人体盆骨中心高度-时间变化曲线（左），身体水平位移及第二腾空时间（右）
如图4所示，仅改变程某推离马时身体重心水平速度，左图实线表示该动作的实际速度（3.17 m/s），虚线表示105%的实际速度（3.33 m/s）；右图黑色方块和斜线方块分别代表在这2种重心水平速度下第二腾空所用时间和人体重心水平位移。从曲线图可以看到，2条实线和虚线完全重合，看起来只有一条曲线，所以，身体重心水平速度的改变，对于骨盆中心高度没有变化。从柱形图上看，当身体重心水平速度增加了，人体的水平位移也会增加，但第二腾空所用时间没有增加。图5为程某（左）和洪某（右）跳马第二腾空及落地动作仿真图。
3分析与讨论
体操技术发展迅速，跳马空中动作越来越惊险、复杂，它既要表现出“高飘”，又要表现出舒展大方，最后落地要稳定，给人以美的享受。跳马落地瞬间，通常是决定成败的关键。随着跳马难度增加，落地的稳定性相对下降，如果不注意落地中的技术问题，还容易造成关节损伤，尤其是膝、踝关节[15]。人体运动的计算机仿真是运动生物力学理论方法中较高层次的研究内容[16]，它可以实现人体运动的计算机仿真实验及结果的可视化[17]，为揭示运动技术特点提供直观的素材，为教练员指导跳马训练提供科学的理论依据。
3.1跳马落地技术分析
落地技术是指跳马动作技术环节中，从脚接触体操落地垫，再经过缓冲到身体起立站稳阶段的技术[18]。落地技术稳定性实际上是指运动员根据不同的下法动作充分调整身体姿势，抵消倾倒力矩能力的稳定性。落地技术它包括相互联系的2个阶段：准备阶段、落地缓冲阶段。
准备阶段中，人体在空中完成各种动作难度后，两脚在还未触垫前，身体处于准备落地姿态。这一阶段对落地的稳定性有直接影响，跳马第二腾空动作一般以绕人体横轴较多。根据转动惯量原理：I=MR2 （其中M为人体的质量，R为人体的回转半径）。M不变，I与R2成正比，即R增大到原来的2倍，I就增大到原来的4倍。此外，I与角速度ω成反比（人在腾空之后，只受重力作用，根据动量矩守恒：Iω=常量），所以当R增大时，I随增大，而ω减小，即当人体转动的半径增大时，其转动速度相应减小。因此，在人体完成空翻动作后，身体要做一定的伸展，以减小落地时的角速度，增加落地的稳定性。另外，这样做同时增加肌肉的初长度，使落地时肌肉发挥更大的力量，有助于落地站稳。
落地缓冲阶段，此阶段又包括一个较短的冲击阶段和一个较长的平衡稳定阶段[19] 。在冲击阶段，脚-落地垫间存在较大的地面反作用力（GRF），其峰值随着推离马高度（第二腾空高度）增加而增大，大约是运动员自身体重（BW）的8～14倍，而在较长的平衡稳定阶段，其GRF 约为1BW[20]。落地缓冲技术是稳定的关键，其生物力学特点是落地瞬间的水平分力及翻转力矩，通过合理缓冲使之消失，垂直分力逐渐趋近体重，即人体所受的合外力、合外力矩为零。在缓冲制动过程中，动力矩M主动）必须始终大于破坏平衡的倾倒力矩M倾倒。当制动结束时M主动=M倾倒，此时人体站立不动。所以人体受到的合外力、合外力矩为零，是站稳不动的必要和充分的条件。冲击阶段双腿肌肉用力特点是由积极主动的退让性工作过渡到克制性工作；落地方式由脚尖落地过渡到全脚掌，原因在于足尖落地时足弓等部位较好的变形和缓冲、踝关节处肌肉的预激活等大大降低了脚跟的负荷[11]。双臂需要适度摆动，以保持平衡。
3.2跳马计算机仿真模型的落地速度及角度分析
跳马从推离马之后，人体重心运行的轨迹基本上是一个曲率不同的抛物线，而重心的速度无论从数值大小和方向都时刻在变化，到接触地面的瞬间达到最大值。落地的垂直速度与第二腾空高度有关，对落地发生倾倒的影响不大。落地的水平速度对落地稳定性影响较大，较高或较低的落地水平速度，落地时有可能向前或向后倾倒。在分析跳马落地时，人体与体操垫接触符合动量定理：
F=M（Vt-V0）/t
其中F为冲力（即地面给人体作用力的合力），M为人体质量，Vt为瞬时末速度，V0为瞬时初速度，t为人体接触地面缓冲时间。人体质量M一般短时间内不会改变，人体接触地面缓冲时间t越长，F会越小，落地会越稳定，但t与落地高度、动作控制、下肢神经肌内的控制和协调能力、肌肉组织的刚度和力量、落地方式和落地垫的力学特性等因素都有关[18]，相互关系较为复杂，不作详细讨论。本文假定t不变，只探讨落地的速度和角度对跳马落地稳定性的影响。落地瞬时末速度Vt 一般为零，所以当落地瞬时初速度V0越大时，F越大，人要落地站稳越难。落地垂直速度是由落地高度决定的，落地高度越高，第二腾空的时间越长，运动员有足够的时间完成翻腾和/或转体动作，这就越有利于跳马动作的完成，所以不应该以牺牲落地垂直速度为代价，影响落地高度。因此，减小落地时的水平速度，是增加落地稳定性的很好选择。但是过小的水平速度，可能引起落地阶段的远度不足，造成完成分（E分）被扣[1]。所以，在跳马的计算机仿真实验中，为了不影响落地稳定性，在不减小落地水平速度的情况下，应增加推离马的垂直速度，来增加第二腾空高度，这有利于跳马动作的完成。
本研究通过计算机仿真实验，只增加推离马的垂直速度，对于落地姿态角影响不大，在53～76°内呈不规则变化（见表1）。只增加推离马的水平速度时，落地姿态角先增加后减小，姿态角的减小是为了降低水平速度的增加对落地稳定性的影响。设人体落地时主矢和主矩不为零，主矢量与地面有夹角为 （如图2所示），则相对A点产生动量矩MA，其大小MA=mvrsin（θ- ）（顺时针方向），其中v为O点瞬间线速度（以A为支点，OA为半径r的转动）；重力相对A点产生重力矩M重=mgrcosθ（逆时针方向）。当MA=M重，人体落地站立不动，这是理想结果。当MA>M重或MA
若MA=M重，即mvrsin（θ- ）=mgrcosθ，
那么
在不考虑跳马落地失败的情况，由表1可知，人体落地姿态角θ范围在53°～76°，为锐角，又因为 ≤θ，则
假设当角 =0，即v正好等于人体落地水平速度，则
所以， v=g*cotθ
假设当 =90 °， v为人体落地垂直速度，此时落地无水平速度，落地的稳定性更多与人体落地缓冲能力有关。
通常情况下，运动员跳马落地是既有水平速度又有垂直速度。人体垂直速度给落地带来的不稳定因素更多与运动员的缓冲能力有关，本文不做讨论。而对于跳马中人体落地水平速度与落地姿态角应更多的考虑v=g*cotθ的函数关系，通过计算机仿真获知，人体落地姿态角θ范围在53°～76°，函数在该区间为减函数。所以，人体水平速度与落地姿态角应该呈负相关，即当水平速度增加时，落地姿态角必须减小才能满足落地的稳定性。但是落地姿态角减少，将使人在落地时控制平衡的难度增大，使落地稳定的风险增加。当推离马的水平速度和垂直速度同时增加时，落地姿态角和水平速度都会增加，MA将进一步增加，人体向后倾倒趋势增加，造成落地稳定的难度更大。
本文还对计算机仿真实验结果，进行了理论验证。根据抛物线运动原理，跳马第二腾空到落地过程，属于落地点在抛出点下的抛物线运动。设 为推离马瞬间身体重心速度， 为 与水平夹角，则有，推离马瞬间身体重心水平速度：Vx= ，垂直速度：Vy= 。
所以，⑤、⑦式分别说明在抛物线运动中，物体飞行时间和高度由初速度的垂直分量决定，而不受初速度水平分量的影响（不计空气阻力）。如图3所示，身体重心的垂直速度增加了，第二腾空高度和所用时间都会增加，有更多的时间和空间完成第二腾空动作，提高伸展身体，增加落地的稳定性。而在图4中，只改变了身体重心的水平速度，垂直速度没有改变，所以第二腾空高度和所用时间都没有发生改变，而落地的水平距离增加，这样就增加了落地稳定的难度。以上采用计算机仿真实验所得出的仿真结果，与抛物线运动原理相吻合，这就从抛物线运动原理对本研究中计算机仿真实验结果进行了理论验证。
4结论
本文利用高速摄影这一运动生物力学较为成熟的技术手段，获得人体运动三维坐标，再基于MSC.ADAMS/LifeMod多体动力学仿真软件，对跳马落地进行仿真实验。以跳马推离马时的水平速度和垂直速度作为变量，获得不同条件下的落地水平速度和落地姿态角，并分析它们对落地稳定性的影响。结果表明：在跳马落地的最佳策略为，在保持推离马时人体重心水平速度不减小的情况下，增加其垂直速度，能产生更多的时间和空间完成第二腾空动作，并为落地作积极准备；而在即将落地前，身体要做一定的伸展，以减小落地时的角速度，增大落地时的转动惯量，从而增加落地的稳定性。
诚然，本研究仅从落地速度和角度来评判落地稳定性，不可避免地存在一些局限性。本文将人体简化为多刚体模型，忽略了肌肉和软组织对运动的影响，本身会带来一定误差。尽管如此，但我们可以通过模型评估出很难在人体上测量的结果，从而确定最佳的运动模式。今后的研究方向需要将模型的效度不断提高，将肌肉和软组织引入。综上所述，计算机仿真技术也必将在运动训练指导及运动损伤预防上拥有广泛的应用前景。
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运动生物力学研究的核心范文4
摘 要 通过对2002-2012年间中国体育核心期刊网上及中文期刊数据库上发表的有关体育舞蹈的科研论文总数3326篇，主要选中16种核心期刊上的97篇进行分析研究，发现，我国的论文数量很多，核心期刊上的文章只有97篇，只占3%说明我国的科研论文质量很低。研究内容上集中在体育舞蹈教学而体育舞蹈的训练、交叉学科方面涉及很少内容。本文从我国体育舞蹈的年刊载数量、内容涵盖、研究方法、作者情况、论文呈现特点等方面进行科学分析。旨在为我国体育舞蹈科研水平提供科学性和实效性。
关键词 体育舞蹈 科学研究 体育研究
一、前言
体育舞蹈最初是在西方国家开展的，最早出现在中国是受西方文化的影响，20世纪30年代以交际舞的形式传入上海，然后迅速在我国的各大城市广泛流行起来。20世纪80年代，随着我国改革开放的进一步深入，体育舞蹈在我国进入了一个新的发展时期。在这30多年的发展中，我们取得了一定的成绩，在2011年第86届英国黑池舞蹈节上我国选手崔翔、杨志婷获21岁以下摩登舞亚军；业余新星组：吴柳福、杜玉君获亚军，崔翔、杨志婷获第三名，但是和高水平国家来比的话还存在差距。经过这十年的研究科学分析，总结经验、找出规律，以及存在的问题，需要以后继续努力地方向。旨在为我国体育舞蹈的发展提供更有利的理论支撑，使我国的体育舞蹈朝着更快更高更强的目标前进。
二、研究对象与方法
（一）研究对象
以2002-2012年间发表在中国知网、万方数据库、维普中文期刊数据库收集的这10年间，发表在《体育与科学》、《体育科学》、《体育文化导刊》、《体育学刊》、《中国体育科技》、《北体学报》、《首体学报》、《武体学报》、《西体学报》、《上体学报》、《广体学报》、《南体学报》、《山体学报》、《成体学报》、《沈体学报》、《天体学报》16种中文体育类核心期刊以“体育舞蹈”为关键词进行检索的科研论文有97篇为研究对象。
（二）研究方法
1.文献法
通过学校图书馆检索中国知网、万方数据库、维普中文数据库，查阅这10年间发表的论文数量97篇。
2.数理统计法
对收集到的科研论文进行整理分析，运用EXCEL软件进行数据处理，并统计分析制作表格。
3.逻辑分析法
将搜集到的科研论文按照发表的时间、研究的基本内容、研究的方法、科研作者的情况、科研项目等内容，运用逻辑分析的方法进行归纳总结。
三、研究结果与分析
（一）论文的基本情况
1.论文的发表数量
据统计，2002-2012年间16种核心期刊上发表的有关体育舞蹈的论文97篇。但是每年的发表量不均衡，就2003、2005、2010年发表的数量上了10篇，可以看出我国的体育舞蹈研究存在严重的不足。这是因为体育舞蹈传入我国的时间较短，专业舞蹈者和研究人员数量比较少。
2.论文内容分析
对97篇论文进行科学分析，发现我国的论文研究比较广泛，研究内容却存在严重的不足。主要研究集中在体育舞蹈与理论、体育舞蹈与教学、体育舞蹈与高校课程方面。体育舞蹈与理论方面，有刘若男的《汉画像石（砖）中的舞蹈动作研究》中，研究我国汉代的舞蹈动作，有助于我国体育舞蹈的创编。体育舞蹈与教学，在教学方面的研究，文章很多主要集中在内容、方法等，教学评价的文章较少，以后的研究在这方面需要重视。体育舞蹈与高校课程方面，主要都是研究在高校开设体育舞蹈课程的研究。而在心理学、生物力学等方面的研究很少。生物力学的文章应该多研究，对于运动员选材、运动损伤都有很大的帮助，这需要以后的科研方面进行大力度的研究，具有很高的实用价值。
（二）作者情况分析
统计分析97篇论文，主要以第一作者为主，标明年龄的有84篇，没有标注的有13篇。统计可知，35岁以下的有14人，占16.7%；35-45岁有32人，占38.1%；46-55岁有31人，占36.9%；55岁以上的有7人，占8.3%。年龄较大的科研工作者慢慢退出研究队伍，这是我们缺失的资源。因为他们年龄较大资历较深对科研工作具有较多的经验，他们的淡出势必影响科研工作的质量。要求我们年轻老师加大和年纪大的科研工作者进行合作，一是学习他们的经验，二是提高年轻教师的科研能力。为我国的体育舞蹈科研继续努力，为我国的体育舞蹈做出贡献，让我们的体育舞蹈有更大的进步。
（三）论文所呈现出的特点
前沿性的文章是有的，但不是很多，这也是我国体育舞蹈并不是强国的原因之一。体育舞蹈科研水映着我国体育舞蹈的竞技水平的高低，竞技水平也影响着我国的体育舞蹈的科研状况，这两者是相互影响。
四、建议
（一）在我国体育舞蹈理论、体育舞蹈教学、体育舞蹈与高校课程等大量科研成果的基础上，加大对训练、技术分析、生理学、生物力学、运动员选材、运动损伤等内容的研究。
（二）目前论文的研究方法很多，主要运用的是文献法、逻辑分析法、调查统计法，大多都是运用一种研究方法。要求我们的科研工作者们在以后的研究工作中，加大研究方法的多样，尝试运用各种方法进行研究。
（三）在科研项目上，应该加大对其的资助力度，为科研工作者提供人力物力财力支持。
参考文献：
运动生物力学研究的核心范文5
摘 要 对网球发球技术动作进行生物力学分析，找到发球过程中的动力链，结合核心力量的相关理论，分析核心力量在网球发球技术中的运用，为教练员制定相应的训练方法，提高运动员的发球技术。
关键词 网球 发球技术 动力链 核心力量
随着网球运动的普及与发展，其打法也从传统的温文尔雅转变为当代的暴力美学，这一转变特别是在发球技术上体现的更为直观。发球技术作为网球运动中唯一不受他人影响的技术，随着核心力量这一概念的引入，力量训练的手段发展的更为科学化和具体化。核心部位作为动力链的中枢，起着连接上下肢协调用力的作用，也是将力量有效的运用到发球技术上的关键所在。
一、网球发球动作的生物力学分析
网球上手发球可分为：平击发球、侧旋发球和上旋发球三大类，不同的发球对力量的要求也是不同的，但无论何种发球，其动力链发力系统的发力顺序都是相同的。由以下四部分构成：
第一，屈膝保持稳定，伸膝加速。在屈膝蹬地的这一过程中，产生一种向上的力量，将“蹬地”而来力量传递到躯干。在后腿向蹬地的同时，前腿充当稳定支柱，从而产生转动力量。这样就形成了一个从地面到球拍的“向上推”的动力。
第二，躯干和肩胛骨的转动为加速挥拍积蓄力量。在这一过程中，躯干和肩胛骨的转动和回缩起到稳定肩和手臂的作用，这个稳定机制的形成有利于加快挥拍速度。
第三，肩部向外（向后）转动和向内（向前）转动。在这一过程中，肩部向外转动的同时水平外展，保持稳定，随后加速向内转动。肩部的这一系列转动是整个动力链发力系统中最重要的生物力变换部分，拥有最快的速度并且最接近击球点。
第四，前臂内旋（手腕向外转动）。在这一过程中，通过前臂内旋来加快挥拍通过击球区的速度。这一动作与肩部向内转动同时发生。
整个发球动作的发力过程为：蹬腿转髋转体手臂绕肩肘部伸展小臂外旋转髋随球动作和落地脚]。在这一过程中，躯干是连接上下肢协调用力的关键所在，它将下肢的屈膝蹬腿力量迅速传递到上肢，最后将力有效的作用到球拍和球上；随后，又迅速的维持身体平衡，为发球后的下一个衔接动作做好准备。也就是说，在整个动力链中躯干是核心之所在。
二、核心力量及其在网球专项运动中的作用
核心力量训练这一概念，最早运用于康复保健领域，直到20世纪末才被引入到竞技体育当中。人体的核心是指由腰、骨盆、髋关节形整体，是人体的中间环节。核心力量则是指由背部、腹部和构成骨盆部的核心肌群产生的力量。但由于竞技体育项目众多，不同的专家对核心力量的定义有所不同，但总体来说又区别不大，而在网球专项运动中的核心肌群则是指：腰膈--盆髋--大腿部区域的主要肌群。
21世纪初期，我国竞技体育训练界才开始将核心力量训练运用到专项训练中去，专家们对核心力量的作用有着不同的定义，但其中又有相通之处。从运动的角度来看，可归纳为以下几点：第一，提高技术动作的稳定性。第二，促进动力链发力系统的形成，降低能量消耗，作为动力链的中枢，为更好地完成技术动作提供保障。第三，从提高自身的身体素质和改善技术动作方面来有效的防止运动损伤的发生。
三、核心力量在网球发球技术中的运用
（一）核心力量在网球发球技术中的稳定性运用
在网球发球技术中，其动作的先后顺序为：下肢蹬伸躯干前屈侧转伸展肩部伸展肘部前臂内旋上手臂转动以及手腕屈。在这一过程中，躯干主要做前屈和水平旋转上的运动，此时躯干侧屈的肌肉群主要起着增强机体稳定性的作用，主要表现在稳定运动员的脊柱；维持其正确合理的身体姿势；促进上下肢的协调配合；为形成正确技术动作定型提供帮助。
（二）核心力量在网球发球技术中的动力中枢性运用
网球发球动作动力链发力系统中，有三个主要的动力传导：（1）腿部的屈膝蹬地。主要体现在准备动作中的屈膝蓄力和击球瞬间的蹬地加速（2）背肌和腹肌的收缩。主要体现在引拍时背弓的形成和挥拍击球时背弓的释放。（3）髋部及躯干的水平旋转。主要体现在击球瞬间的发力带动以及随挥过程中的惯性作用。在这三个动力传导中，由腰膈--盆髋--大腿构成的网球专项核心部位发挥了关键作用。构成核心部位的这些大肌群，一方面促进了整个动力链发力系统的形成，加快力量的传递，有效的将上下肢力量协调起来作用于发球技术上；另一方面，核心部位的力量使躯干更为稳定，这样四肢的用力也就相对减小，从而降低了运动员的体能消耗，提高运动员的整体运动效果。
（三）核心力量在网球发球技术中的保护性运用
在网球发球技术中，常见的运动损伤有肘关节损伤、肩关节损伤和腰背损伤等。这些损伤的形成原因除了准备活动不充分、场地器材环境不适应、和心理因素外，还有两个更为重要的因素，其一是由于错误的技术动作而导致的损伤；其二是由于核心力量太差，从而引起的动作补偿，而造成损伤。
无论是形成正确的动作定型，还是避免动作补偿的发生，都要通过提高核心力量来实现。核心力量对维持正确的身体姿势、稳定技术动作有着重要的作用；核心部位的大、小肌群为上下肢的发力建立了稳固的支点，是力量传递的枢纽。可以通过核心力量来维持身体重心、减缓关节和末端肢体的负荷，从而预防运动损伤的发生。
四、结语
核心力量在网球发球技术中有着广泛的运用，无论是职业选手还是业余爱好者，加强核心力量训练对提高其发球的稳定性、加速力量的传递、预防运动损伤等多方面都起着积极的作用。教练员应从一开始就向球员们介绍核心力量及其在发球技术中的运用，来提高人们对核心力量的认识，从而提高球员的发球技术和发球质量。
参考文献：
运动生物力学研究的核心范文6
摘 要 武术是中华民族传统文化的优秀代表，它伴随着中国五千年的文明一直走到了今天。作为中华武术之精髓的太极拳，是我们祖先在长期生活实践中创造和逐步发展起来的一种具有技击效果和抗衰老及保健作用的运动方式。笔者在自身武术训练经验的基础上，通过查阅大批量的文献综述，对24式太极拳野马分鬃的动作技术要领进行综述。
关键词 24式太极拳 右野马分鬃 动作变化规律 生物力学
太极拳野马分鬃的完整动作过程是从动作速度的变化、身体重心变化和下肢的移动变化。为了方便叙述，我们将野马分鬃的完整动作分为坐腿转身分手阶段、抱手收脚阶段、提膝上步出脚合手阶段、弓步分手阶段和右边抠脚坐腿转身四个部分进行探讨。以上是右野马分鬃动作，左侧动作同理。
一、坐腿转身分手
髋关节在太极拳下肢运动中处于重要地位，而髋关节角度变化，可以在一定程度上反映运动中髋关节运动是否合理。左髋关节的角度增加幅度很大，说明不能很好的控制髋关节，这必然导致在下阶段的转体时，为了保持稳定而左髋关节角度剧减。髋关节在增加到一定角度时，从收脚开始基本保持在这一水平，才能够更好的控制左髋关节，在旋转时能够继续保持松腰、坐胯。与以上持有相同观点的学者，如孙绪生、胡影、李玉华[1]（2004年），孙绪生（2002年），孙绪生（2006年）所著简化太极拳运动中的位移和重心变化。因此，笔者认为，膝关节角度减小是太极拳增进膝关节稳定性的主要运动学机理。太极拳运动中双膝关节角度变化无明显差异，说明太极拳锻炼左、右膝的效果相似。
二、抱手收脚阶段
此阶段包括动作的速度，在单个动作中它是遵循动作从启动到完成，速度由慢到快再到慢的变化规律。所谓的均匀是动作速度变化的节奏比较均匀。而在连续的动作与动作之间几乎没有停顿，这就体现了太极拳连绵不断的风格特点。
主要以左侧肢体为轴转动，重心向左前旋移阶段。重心在正中方向上继续下沉至右脚脚尖离地时刻达到最低：左髋关节和左踝关节到重心垂线的距离继续缩小，即上支点和下支点的转动半径是同时缩小的，使重心无限接近左髓关节；躯干前倾角有小幅度的增大，肩、髓扭转角都有较大幅度的增大；以左侧肢体为轴转动过程中，同时出现了左右、前后、上下方向的运动；在转动的过程中，左髋关节角度不断增大；左膝关节角度随着重心向左前旋移逐渐较小（从135°减小到110°左右）。两膝关节角度在有规律的交替变化。赵恒在膝关节骨性关节炎患者步态和下肢主要关节的运动学分析中讲到：下肢关节及重心伴随着上下、前后、左右方向上的移动。说明在太极拳野马分鬃动作过程中，动作的运动轨迹是多维的而非某一方向上的单一运动。动作是实腿转动时髋、膝、脚，在同一轴线上的旋动，在身体重心的下沉是为了更好的为实腿转动准备，在转动的过程中支撑腿有会随着身体重心的下降有一个坐胯的动作，使身体的重量在单支撑阶段全部由支撑腿承担。
三、提膝上步出脚合手阶段
踝关节是下肢子系统的梢节，是脚与小腿连接的重要关节。太极拳动作过程中要求，提膝上步时摆动腿的脚腕必须放松自然下垂；支撑腿必须保持一定的紧张状态，以避免踝关节角度过小导致的膝关节超过脚尖。据谷枫硕士论文研究表明：在太极拳的弓步中，蹬伸腿的最佳踩关节角度值为48°±2.9°，这个值是解剖学的最利于发力的角度；承重腿的踝关节的角度值为83°±0.4°；左右，与练习太极拳时，要求的膝关节不要超过脚尖，也不要使膝关节与踝关节垂直的技术要求是一致的。
说明单支撑阶段，身体重心在前期会上升，这是完成右腿收腿的一个自然过程；而在后期右腿要完成上步动作，即右野马分鬃动作第一双支撑后期，以左侧肢体为轴转动带动身体向左前旋移。左侧肢体形成的转动轴是弯曲的，左腿髓、膝关节起到调节轴状态的作用。
四、结论
（一）通过对传统杨式大架太极拳与24式太极拳主要定式动作的形态学特征的比较说明：传统杨式大架太极拳的技术特点是以其技击性为核心的。而在其基础上发展而来的24式太极拳，经过不断的演变和发展，其动作的技术特点是在保留其技击性的基础上，朝着观赏性和健身性的方向发展。
（二）在太极拳的运动过程中，我们看起来比较平稳的动作，它的重心的运动并不像我们肉眼或是本体感受的那样，一成不变。而是在一定幅度之间，随着动作的变化而有规律的变化。
（三）两膝关节角度在有规律的交替变化。但是两膝角度的变化并不均衡，右膝角均小于左膝角，说明右腿的力量大于左腿。
参考文献：
[1] 孙绪生，胡影，李玉华.简化太极拳运动中髋外展活动度的变化[J].中国康复理论与实践.2004.10（12）：786.
