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运动生物力学研究范文1
摘要：随着力学着手于生物体，尤其是人体相关运动研究的开展，生物力学成为交叉领域中重要的学科体系，运动生物力学是基于生物力学学科之上，结合体育科学体系产生的一门新兴学科，它的产生和发展，在我国此学科在理论、研究方法、测量分析等方面均取得了一定的发展。但考察分析运动生物力学和生物力学的现状，在喜悦于长足进步的同时，不得不承认，运动生物力学的基础理论并不完备，发展趋势仍有局限。
关键词：运动生物力学；发展现状；发展趋势
我国现代运动生物力学出现于上世纪五十年代末期,开始阶段只有少数几个体育学院开了运动生物力学讲座或选修课,国家体委科研所成立了运动生物力学研究组。由于众所周知的原因,运动生物力学在这一时期发展缓慢，到现在虽然有了质的飞跃，但是不能忽视这门学科本身还是有待完善的。本文就运动生物力学在我国的研究方法、研究领域和方向及发展趋势进行简单的阐述和分析，并对我国的运动生物力学作出一些展望。
一、我国运动生物力学的研究现状
1.研究方法
（1）常用的研究方法及仪器。在中国体育科学学会和原国家体委科教司的支持下,运动生物力学分会组织国内多名本学科的专家、教授讨论、撰写成的《运动生物力学测量方法》一书编入了当前运动生物力学研究中使用的主要方法和仪器。包括运动学方法中的平面定机、平面跟踪、立体定机摄影摄像测量方法;动力学方法中的三维测力台测试方法、等速测力仪测试方法;生物学方法中的人体形态学测量方法、人体重心测量方法、肌电测量方法等。另外还收入了一些国内使用尚不普及和少量国外新近使用的测量方法,包括运动学方法中的立体跟踪摄影摄像测量方法、红外光点摄像、激光测试仪、分段计时测量方法;动力学方法中的A.K.M 和B.K.M 测力仪测力方法、T.K.K 测力仪测力方法、赛艇多参数遥测分析系统测试方法、动态力的应变测试方法、人体运动能量测量方法。此外,还有多机同步测量方法、神经网络模型分析方法、数学模型与计算机仿真方法以及运动生物力学测试资料的统计处理与分析方法等［1］。
（2）新的研究方法及仪器。高精度的高速摄像测量系统的应用: 高清晰度、高速度(100～200 场/s以上) 的摄机和录像解析系统。图像自动识别仪器开始应用。高精度的红外光点遥测分析系统已用于研究实践。运动专项的测试仪器和运动器材的研制。磁感应测量仪器研制成功。数学力学模型和人体运动仿真在体育运动技术研究中的应用。运动技术分析的“专家系统”与神经网络模型已经应用于人体运动技术研究。肌电图测试分析向定量化迈进［2］。
2.目前我国的研究领域
（1）优化运动技术。针对某一特定运动项目（ 如田径、球类、速滑等）进行分析，改善运动技术的表现。如《对我国4名优秀短道女运动员弯道技术的生物力学分析》、《用力学原理分析直道滑跑技术》、《排球前后排扣球运动学分析》等［3］。这些研究以使运动员训练科学化，符合力学原理，符合人体规律，从而获得最佳的技能表现。
（2）改进人体基础运动如走、跑、跳、推、拉等，除此之外，还包括区别于竞技运动项目动作、动作系的研究。如《走步运动转变为跑步动作下肢和骨盘之运动学变化分析》、《步态生物力学研究进展》等［4］。大众体育和学校体育受到的重视远逊于竞技体育，实际上，这些研究是非常重要的，因为这些技术研究只有专业的运动员和教练员才会用得上，对于大多数人而言，充分体现“ 民本思想”，改善人体基础运动、改善健康的研究才是真正需要的。
（3）数学模式与模拟。这类数学模式模拟及电脑模拟的研究针对运动技术及人体运动进行分析，此类研究有别于一般仪器进行测量的方法，所以单分为一类［5］。
（4）运动器材设备开发设计。主要关于运动器材设计及力学特征分析，如网球拍、运动鞋、训练器材等。这方面的研究如《不同劲度网球拍对恢复系数的影响》、《不同质地泳衣对速度的影响分析》等。
（5）运动伤害的研究。主要对运动伤害机制及运动护具进行研究，避免运动损伤的发生。如《体能动力损伤机制理论研究分析》。这类研究主要是在研究的过程中部分借助于运动生物力学的研究方法、测试方法来分析造成伤害的动作规律，与人体结构结合总结得出预防运动伤害的方法［6］。
（6）人体测量学的研究由清华大学、白求恩医大和国家体科所合作，采用CT测试方法结合计算机图像处理分析系统，于1995年正式完成了中国成年人人体惯性参数的测定。
二、我国运动生物力学的发展趋势
通过对第六届全国体育科学大会和第十八届国际运动生物力学年会的对比分析，可以大致看出我国运动生物力学的发展趋势。
（1） 计算机是运动生物力学发展的核心。运动生物力学的理论研究将偏重于计算方法的准确和简炼、理论研究的系统性和完整性。借助电子计算机实现快速精确的测量和实时处理人体运动的各种力学参数，实现综合分析和联机分析，以及实现自动化控制是科技发展的必然趋势。
（2） 竞技体育方面的研究更加依赖高新技术。运动生物力学的研究将更加注重训练实践，研究成果要能为竞技体育服务，运动测试仪器的专项化以及高新技术和高新材料和仪器的创新和发展是这一发展方向的具体体现。
（3）运动损伤康复的研究将更加深入，而且与运动专项结合更加紧密，肌肉生物力学已成为热门课题，对预防运动损伤的研究也将是一个热门课题，但对于分子生物力学方面的研究成果还很少，今后，应广泛结合运动生物力学和生物学、运动生理学、运动医学等学科中的研究方法，共同解决人体运动中的有关问题。
（4）研究对象更加广泛，运动生物力学研究除继续对竞技体育进行研究外，还应向青少年、老年人、残疾人的体育运动、军事技术动作以及与人体有关的一些设备。
三、运动生物力学的展望
从以上运动生物力学学科体系现状的分析，不难看出运动生物力学的发展仍存在一定的问题。学科可以研究的内容很多，任务也不尽相同，但为适应生物力学的发展和体育科学的发展，现在运动生物力学的发展应有所侧重。运动生物力学还有许多有待于解决的问题，它的实用价值也只刚刚显露初红。
（1）提高动作技术不再局限于表层研究分析动作技术，更多应着手于研究并提出技术训练的具体方案（有关如何实现优化动作结构）；研制设计专用或通用的辅助训练动作、设施及器械。
（2）基础理论的建设将为运动生物力学发展巩固根基，开拓视野，扩展研究与应用领域。
（3）深入研究运动损伤机制，模拟分析运动损伤过程，设计合理的运动设备（器材、服装、鞋等）以防止运动损伤。
（4）计算机模拟、仿真技术是运动生物力学研究的重要手段。（云南师范大学体育学院；云南；昆明；650031）
参考文献：
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［4］ 郭静如.中国运动生物力学的进展［J］.天津体育学院学报,1996,(6):89-92.
运动生物力学研究范文2
关键词:女子铅球;优秀运动员;最后用力阶段技术;运动学特征
中图分类号:G824.119 文献标识码:A 文章 编号:1007-3612(2010)09-0121-04
A Research on Kinematic Characteristics of Final Thrust Phase Te chnical of Excellent Female Shot Putters in China
YANG Ruipeng1,CHEN Xiaolong1,LI Jingang2
(1. Department of Physical Education, Xianyang Normal Univers ity, Xianyang 712000, Shaanxi China;2. Rui Quan Secondary School, Wein an 714000, Shaanxi China)
Abstract: the paper uses three elite female athletes as its subject and adopts the methodof literature review, threedimensional camera and video analysis to analyze th e techniques of the players with the highest scores in the Xiao shan, Shijiazhua ng, Suzhou, and the National Track and Field Grand Prix Championship. It analyz es kinematic characteristics in the last force stage from time, space and space time perspective. It finds that: 1) the right pedal turn of LI Meiju is notactive, braking and the effective kicking of left foot is inadequate; For Li Li ng, the main force point is not obvious; The left muscle pretension level is n ot enough; and the distance of left foot distance to the starting board is too f ar. For GONG Lijiao, the strengthening up and forcing of the upper body is to o earlier. The shot angle is relatively low but she shots faster than the othe r two players. 2) For the three players, there is no difference in their heigh t of shot, but there has a gap in the pace of shot. 3) In the course of the la st force, the distance and time of the shot is relatively short.
Key words: women's shot put; elite athlete; the final stage of the techn ical force; kinematic characteristics
1 研究对象与方法
1.1 研究对象 我国现役的3名优秀女子铅球运动员李梅菊、李玲和巩立娇在萧山、苏州和石家庄田径大奖 赛比赛中背向滑步技术最后用力阶段技术――“从左脚落地到铅球离手”[1]的运 动学特征为研究对象(表1)。
1.2 研究方法
1.2.1 三维摄像法 采用现场高速录像图像采集与计算机硬盘记录系统设备,对被试比赛技术图像进行了现 场采集。高速录像光学镜头为美国PULNIX公司生产的CCD高速扫描摄像头(TM-6710CL), 有效感光面积5.8mm×4.3mm;CCD感光元件尺度为9.0 μm×9.0 μm;有效图像相素为6 48 ( 长)×484(高),拍摄频率为120 p/s;暴光时间为1/1 000 s;高速采集卡为METEORII-CAMER A-LINK(加拿大),主光轴高度1.2 m,两摄像头距离拍摄点为10 m,主光轴间夹角约为90 °。赛前和赛后拍摄了艾捷三维立体框架坐标。
1.2.2 录像解析法 使用Ariel公司的APAS运动分析系统(美国)对李梅菊、李玲和巩立娇于2008年在萧山 和2007年在苏州的田径大奖赛及2007年在石家庄全国田径锦标赛比赛最好成绩动作进行录像 解 析,依据人体模型的标准和研究的需要选取20个关节点,用低通数字滤波法对原始数据进行 平滑处理,平滑系数为6,获取了所需参数原始数据指标。
1.2.3 数理统计法 运用excel2003对选取的指标与测试结
投稿日期:2009-12-14
作者简介:杨瑞鹏,讲师,硕士,研究方向体育教学与训练。
果进行了统计分析,计算出所选指标的平均值、标 准差,并对指标参数进行了相关性分析,指标显著性差异检验。
1.2.4 对比分析法 根据解析得出的所需数据,与我国前优秀 铅球运动员(隋新梅、黄志红等)技术动作参数和自身的技术动参数作对比与分析。
2 结果与分析
为了便于对最后用力阶段的技术进行诊断,本文从以下四个关键技术部分对最后用力阶 段技术进行运动学特征分析:第一部分指髋部侧移时的部分参数运动学特征分析;第二部分 指左侧支撑时的部分参数运动学特征分析;第三部分指出手时部分参数运动学特征分析;第 四部分指最后用力整个过程中铅球的做功距离和时间参数运动学特征分析。
2.1 髋部侧移时的部分参数运动学特征分析(表2) 髋部运动的技术特征指在最后用力阶段开始时,右膝和右踝的内转,右腿转蹬推动髋部 侧移特征。在这个阶段要求上体不主动抬起,头颈不主动扭转,从而使身体左侧肌群形成预 先拉紧,为最后用力创造良好的条件。通过对表1中3名运动员右髋运行距离、右髋速度和右 膝速度的平均值和各自右髋运行距离、右髋速度和右膝速度的平均值的比较发现:这三名运 动员共同特点是右髋运行距离大于左髋运行距离;左髋速度大于右髋速度;右膝速度大于右 髋速度,但是右膝速度和右髋速度均值的差值较小,尤其是李梅菊(差值为0.107 m/s), 所以其右腿蹬转不够积极。我们知道右腿用力顺序应该是自下而上的用力顺序,右脚应积极 蹬伸,使髋部前移并向投掷方向送转,实现左侧有关肌群的预先拉紧[3],但是根 据他们右髋 运行距离的对比发现:李玲左髋运行距离较短(0.352±0.09 m),因此,其主要用力 点不突出,身体左侧肌群预先拉紧程度不够,超越器械姿势不充分。
2.1.1 左侧支撑时的部分参数运动学特征分析(表3、表4) 在推铅球最后用力阶段,左侧支撑的好坏,对出手速度和出手高度将产生影响,良好的 左侧支撑可以使铅球在出手前获得足够的动能,并以适宜的角度、高度和速度将球推出。它 可以在尽可能小的瞬时水平速度的情况下获得必要的垂直速度,并获得较大的出手高度。因 此良好的左侧支撑是充分利用身高和臂长自身条件提高出手点以外的另一个必不可少条件。
对表3中分析可知:现役3名运动员左脚着地时左膝角的平均值为(148.440±7.362)°,3 名运动员的左膝缓冲角平均值为(147.215±7.451)°,相比较发现,左膝缓冲角比左膝角 小了1.215°,通 过对他们自身的比较发现:巩立娇左膝缓冲角增大了1.063°。与1997年八届全运会上隋 新梅(20.25 m)、黄志红(20.24 m)、李梅素(19.46 m)在左脚着地时左膝角分别为 132° 、146°、135°[4],其平均值为139°相比,发现现役三名队员左着时左膝角偏大 ,尤其是巩立娇,因此他们上体抬起和发力时机较早,尤其是巩立娇。
出手时3名运动员左膝角的平均值为(174.463±4.012)°,出手蹬地角的平均值为(67.33 2±4.002)°,李梅菊、李玲和巩立娇他们的蹬地角分别是(63.7 596±0.871、69.7 08 6±5.779、68.5 263±0.399)。隋新梅(20.25 m)、黄志红(20.24 m)、李梅素(1 9.46m)出手时左膝角分别为169°、151°、160°,平均值为160°,蹬地角分别为70°、65° 、75°,其平均值为70°。相比之下,除李梅菊的蹬地角较小外,其余两名现役队员与前优 秀运动员的蹬地角没有明显差异,出手时的左膝角度差值较大(约大了14°)。说明现役运 动员非常重视最 后出手时的左支撑,同时这样也可以获得理想的出手高度。
左脚距抵趾板距离对运动运的比赛成绩和左腿的稳固支撑以及蹬地发力有很大的影响, 稳固的左侧支撑,不仅能使滑步取得的预行速度保持良好的加速节奏。通过表2,清晰看到 除巩立娇外的两名队员左脚距抵趾板距离较大,尤其是李玲左脚距抵趾板距离(0.22 266 ±0.069)。因此在训练中应改进滑步技术。 左脚主动积极着地形成的有力制动,可以阻止上肢的向前运动,结合右腿的蹬伸,从而加快 最后用力时髋部、上体和铅球向前上方运动的速度。所以,这3名现役的运动员在以后训练 时还要改进滑步技术,使左脚能够触及抵趾板,形成更稳定的左侧支撑。
在左脚的着地制动以及左臂的快速制动的引导下,左侧各环节的速度发生了明显的变化。从 表4中看,从左脚着地到铅球出手,运动员左髋的速度从(2.578±0.267)m/s减少到(1.3 43±0.328)m/s;左膝速度从1.1834±0.468增加到到(1.653±0.378)m/s;左踝的速度 从(1.669±0.559)m/s增加到(2.655±0.418)m/s,这是由于左踝用力向上蹬伸的速度大 造成 的 ;左肩速度从(3.417±0.92)m/s减少到(1.711±0.911)m/s,而右肩的速度从(2.901± 0.26 5)m/s加速到(4.035±0.270)m/s,这是由于左肩的有效制动造成的。以上数据表明,由于 运 动员左侧肢体强有力的支撑用力、减速与制动效果加速了右侧肢体的运动,使人体获得了良 好的末节用力效果。但是巩立娇右肩的加速效果不是很好(从(3.122±0.379)m/s加速到( 4.032±0.345)m/s,提高了约0.92 m/s);李梅菊的左踝加速效果不是很好(从(2.199 ±0.017)m/s提高到(2.713±0.416)m/s,约0.514 m/s),但是李梅菊左膝速度却是减 小的,这可能是由于左脚的有效制动和积极蹬伸的能力欠佳造成的。因此,李梅菊的左踝用 力向上蹬伸不积极和膝关节速度减小造成了出手前没有达到理想的高度和加速效果。
出手右肩速度李梅菊4.0183.8494.3364.068±0.2474.035 ±0.270
李玲3.7253.924.3684.004±0.330 巩立娇4.2764.1833.6374.032±0.3451.1.2 出手时的相关参数运动学特征分析(表5)
投掷原理告 诉我们,与水平方向成一定角度的抛射体的水平飞行距离取决于其初速度(V0)、出手角度 (0)和出手高度(H),初速度是三个因素中最主要的因素,器械飞行的远度同器械出手 速度的平方成正比[5],是影响 推铅球成绩最重要的指标其中速度为第一要素、角度为第二要素、高度为第三要素。研究数 据很明显的说明了随着出手速度的增大,铅球运动的距离也相应的增大,它们之间属于正比 关系。前人通过相关分析后认为铅球速度的提高几乎与成绩提高成显著性(相关系数大于0 .99)[6],只要出手角度不要有太明显的变化,当增大出手速度时铅球运动距离 自然会增大,而且随着出手速度的相应增大,且距离差之间的增大还是一个呈单调递增的趋 势。
从表5看,我国现役的3名运动员出手速度平均值为(12.334±1.018)m/s,我国前优秀女 子 铅球运动员隋新梅(21.66 m)、黄志红(21.52m)出手速度分别为13.95 m/s、13.93m/ s,二届世锦赛前三名均值为13.76 m/s[7]。可见,现役的3名运动员出手速度与 世界优秀选 手有较大的差距,因此我国现役的这3名运动员迫切需要提高出手速度。他们之间相互比较 ,则巩立娇的出手速度明显大于李梅菊和李玲的出手速度。
出手角度平均值为(34.173±2.906)°,我国前优秀女子铅球运动员隋新梅(21.66 m) 、 黄志红(21.52 m)出手角度分别为39°、36.9°,均值为37.85°二届世锦赛前三名均 值为 37.9°,再通过他们自身出手角度均值的对比发现:巩立娇的出手角度偏低(32.830±2 .833)°,因此除巩立娇外的两名现役动员出手角度与世界优秀选手没有多大差距。
手高度平均值为(2.057±0.056)m,我国前优秀女子铅球运动员隋新梅(21.66 m)、黄 志红 (21.52 m)出手高度都为2.04 m,二届世锦赛前三名均值为2.06 m[8]。由于 出手高度主要 取决于出手瞬间人体的用力姿态(是否腾空)、运动员身材(身高)等因素,因此我们引入新的 参数,即出手的高度除身高来进行衡量,发现:李梅菊、李玲和巩立姣各自的比值平均值分 别是1.187±0.035、1.15±0.072、1.204±0.016,他们的均值为1.181±0.048, 而隋新梅 和黄志红的比值分别是1.20和1.165,平均为1.18,相比之后发现,我国这三名优秀运动 员除出手高度与我国前优秀选手相比没有差距。
2.1.3 铅球最后用力整个过程的做功距离和时间参数运动学特征分析(表6) 最后用力的技术要求是从最后用力开始到铅球出手瞬间尽可能延长铅球的做功距离和缩短完 成时间,铅球速度的80%在这个阶段获得[9]。从表6中可见,我国现役的3名运动员 最后用力 阶段铅球做功距离平均值为(1.575±0.108)m,我国前优秀女子铅球运动员隋新梅(20.2 5 m) 、黄志红(20.24 m)、李梅素(19.46 m)铅球做功距离分别为1.72、1.52、1.73 m, 均值 为1.65 m;最后用力阶段铅球做功时间平均值为0.219±0.013,我国前优秀女子铅球运 动员隋新 梅(20.25 m)、黄志红(20.24 m)、李梅素(19.46 m)铅球做功时间分别为0.27、0 .2 6、0.26 s,均值为0.263 s。与前优秀运动员相比较,我国现役的3名运动员最后用力阶段 铅球做功 距离过短,因此做功时间也要相对要短些。这3名运动员在今后的训练中应尽量在保持较短 的做功时间的前提下,延长铅球做功距离。而延长铅球做功距离的方法是:一是增加水平方 向上铅球的运行距离;二是增加垂直方向上铅球的位移量即铅球的高度差。这就要求运动员 既要尽量降低最后用力前铅球的高度,又要在铅球出手时身体充分伸展以增加出手高度。从 表14看,这3名运动员最后用力阶段铅球的水平距离平均值为(1.281±0.075)m,铅球的高 度差 0.945±0.930,通过他们相互对比发现,李玲的铅球水平运行距离短(0.846±0.018 m )和 铅球高度差小(0.846±0.018)。说明李玲身体向前性不好和铅球垂直位移小,影响了铅球 的 做功距离,这与滑步阶段和过渡阶段技术完成情况有很大的关系。需要说明的是出手高度差 的增加应该建立在不影响出手速度、出手高度和出手角度的情况下。 表6 最后用力阶段的做功距离和时间指标 (m或s)
4 结 论
在最后用力阶段我国这三名现役优秀运动员:
1) 左脚着地时:(1)李梅菊右膝速度和右髋速度的均值的差值较小(差值为0.107 m/ s),李玲左髋的运行距离较短(0.352±0.09)m。因此,李梅菊右脚蹬转的不够积极, 李 玲的主要用力点不突出,身体左侧肌群预先拉紧程度不够,超越器械姿势不充分;李梅菊的 左踝加速效果不是很好(2.199±0.017 m/s提高到2.713±0.416 m/s,约0.514 m/s) ,其 左膝速度却是减小的,这是由于左脚的有效制动和积极蹬伸的能力欠佳造成的;巩立娇右肩 的加速效果不是很好(从3.122±0.37 m/s 9加速到4.032±0.345 m/s,提高了约0.92m/s) ;除巩立娇(0.088±0.023 m)外的两名队员左脚距抵趾板距离较大,尤其是李玲。(2 )与 前优秀运动员相比他们的左膝角偏大,尤其是巩立娇,因此他们上体抬起和发力时机较早, 尤其是巩立娇。
2) 出手时:(1)我国现役的3名运动员左膝角的平均值偏大,说明现役运动员非常重 视出手时的左支撑;(2)除李梅菊的蹬地角较小外,其余两名现役队员与前优秀运动员的 蹬地角没有明显差异;(3)我国现役的3名运动员出手速度与世界优秀选手有较大的差距, 但是他们之间相互比较,则巩立娇的出手速度明显大于李梅菊和李玲的出手速度,除巩立娇 出手角度偏低(32.830±2.833)外的两名现役动员出手角度与世界优秀选手没有多大差 距。
3) 在最后用力的过程中,铅球做功的距离和时间较短。
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运动生物力学研究范文3
论文关键词:运动生物力学;教学;影响因素
论文摘要:本文根据运动生物力学学科自身的特点以及该门学科在高校开展的情况，从不同专业学生特点出发，论述了影响高校运动生物力学教学的因素。
前言运动生物力学是一门交叉学科，自20世纪90年代开始，现代的运动生物力学开始朝着系统综合和微型微观两个方向发展。运动生物力学又是一门理论性和实践性都很强的科学。它是解剖学、生理学、力学的理论与体育运动实践相互交叉、融合后产生的一门新的综合性学科。作为高校开展的运动生物力学课程也在我国实行新课标的大背景下也作出了很大的改革和创新，但是总的看来，高校运动生物力学在教学方面还是比较落后，我们不能盲目的追求别人的先进教育，我们更应该结合本国运动生物力学发展现状和我国高校学生特点，不断改进教学手段和方法，找到适合我国高校学生的教学体系，提高学生学习效率。
1.在运动生物力学教材的编制中需注意的问题
随着运动生物力学学科的发展，运动生物力学教材也在不断的进行改编，开设运动生物力学的高校普遍使用运动生物力学通用教材，高校通用教材比较适合解决问题式的学习，但缺少了学生提出问题式的能力培养，其原因是缺少创新意识和方法论的导引。教材在一定程度上已成为影响学科发展的瓶颈，出版不同对象的运动生物力学书籍和著作应不同，应该倡导学术自由和流派争鸣，鼓励并支持编写出版和翻译出版不同风格、不同流派的运动生物力学专著和教材，以满足不同层次的教学和科研需求。
2.教师在基础教学中应该注意的问题
从一定程度来说，教师的教学水平直接影响学生的学习效果，尤其是运动生物力学这门逻辑性和实验性都很强的学科，在加上各体育院校招收学生的标准不同，同一个院校学生不同专业文化知识有差异性，所以教师在选择教学方法和教学内容上要不能按部就班的模仿其他院校，也不能以一种教学内容一种教学方法针对不同专业的学生。影响学生学习效果的除了教师的教学水平以外还有诸多因素，比如教师向学生传授的课程思想等等。
2.1 教师在运动生物力学教学内容的选取上应注意的问题
由于我国体育院校办学的根本任务不同，因此就导致了招生标准不同，学生的来源不同，因此特别是学生人学时的物理、数学基础差异较大。体育院校专业多，各专业学生知识深浅程度不同，但是目前却采用同一种教材进行教学，虽然教师在教学过程中有适当的调整，但教学过程基本是按照同一教学大纲的内容和进度进行的。因此，教师在教学内容的选取中要考虑到本学校学生的知识结构，调整各专业内容、进度，并详细了解本专业学生感兴趣的章节。在者由于学生毕业后的教育对象主要是青少年，因此，对于有些专业的学生在教学中要适当的补充青少年方面的材料丰富教学内容。
2.2教师在教学方法上应注意的问题
教师在运动生物力学的教学中应以专业施教，进行针对性的教学方法进行教学，如“直观法”、“导学法”、“答辩法”和“程序框图法”等教法，彻底破除一本教材、一种教法的模式。所期望的目标是调动学生学习的积极性和创造性，促使学生开动脑筋想问题，锻炼学生的形象思维、抽象思维及逻辑推理以优化教学效果。多方法解决难点和重点既应讲得准确、恰当、简明、科学性强，又应讲得生动、形象、通俗易懂，从而使学生掌握严格的定义、公式及原理，又能用其分析问题，实现培养学生分析问题、解决问题能力的总目标。
2.3 教师在教学中应关注学生的学习思想
关注学生学习思想，就是减轻学生学习该门学科的心理负担，增强学生学习兴趣，教学的过程中不应把运动生物力学向学生夸大成难学难懂的学科，避免高年级学生向低年级学生讲述该门学科难学的恶劣影响，造成学生从未接触该门学科就抵触的消极心理。要打消学生的畏惧心理。同时教师要使学生认识到运动生物力学在工作、学习、生活等领域的重要作用，从而使学生对其产生浓厚的兴趣，积极主动地学习并加强综合性练习。要鼓励学生开动脑筋大胆质疑，互相讨论，互相补充，提示学生在这一过程中应首先提出具体动作，并对动作进行简要表述，然后阐述相关理论，再将理论联系实际得出结论。
3.运动生物力学师资队伍建设
所谓师资队伍建设，系指通过脱产学习或在职进修，集中培训或个人进修等多种途径、多种形式，拓宽、加深教师的专业知识，增强业务能力和综合素质，提高教书育人和科学研究水平，以适应教育教学改革与建设的需要。只有搞好师资队伍建设，才能为学校的各项改革与建设。
小结:运动生物力学是一门综合性、应用性很强的学科。我们想要在有限的学时内和教学条件下讲授大量的、浓缩了的科学理论，并教会学生做到理论联系实际不容易。如何以最优的形式传递信息，还需在教材体系和教学内容的改革方面作大量的探索。为了使运动生物力学教学适应当前科学技术发展和教育发展的形势，并赶上外域的发展水平，我们希望能够关注现有教学中出现的相关问题，建立一套适合中国国情的运动生物里学教学体系。
参考文献:
[1]徐玉明.“理论联系实际原则”在运动生物力学教学中的应用[J]南京体育学报.1994.第2期
[2]李齐茹.对不同专业生物力学教学的调查研究[J]成都体育学报.2001.第一期
[3]张健，王宇.改革运动生物力学教材体系的设想[J]首都体育学院学报.2005.第二期
[4]李世明，部义峰.浅谈运动生物力学的学科性质[J].安徽体育科技.2006，27(3)
[5]陈建民.体育学院不同专业《运动生物力学》教学实践的区别[J].体育科学研究.2008，12(4)
运动生物力学研究范文4
摘 要 文章通过分析膝关节解剖结构特点和生物力学特征，结合篮球技术动作特点，确定了膝关节各部位运动损伤的发生机制。并提出通过掌握运动员膝关节的运动生物力学特征，对科学指导训练、提高运动员的训练水平以及预防膝关节运动损伤发生等具有非常重要的意义。
关键词 膝关节生物力学 运动损伤 力量训练
运动生物力学根据人体的形态机能特点结合对运动场地器材的改进，研究最合理、最有效的运动技术；通过改善训练手段增加运动训练的适应性；通过研究运动损伤发生机制、改善不合理的运动技术，在训练中改善神经肌肉系统功能和强化运动器官承受能力，达到预防损伤的目的[1]。作者通过参阅大量文献，阐述篮球运动员膝关节运动生物力学特征，提出其指导膝关节科学训练和预防膝关节损伤依据。
一、膝关节结构及生物力学特征
（一）膝关节是人体结构最复杂的关节，由两个包在同一关节囊内的关节组成，即股-髌关节为滑车关节和股-胫关节为椭圆形关节。膝关节周围的肌肉、肌腱、前方髌韧带、内外侧副韧带、前后十字韧带以及内外侧半月板共同维持膝关节的稳定性[2]。
（二）膝关节的侧副韧带位于关节囊的外面，有内侧副韧带和外侧副韧带两条，其主要作用是使膝关节不能产生内收与外展运动，并且限制膝关节过度发生旋转的活动。[这两侧韧带在膝关节伸直时被拉紧起固定作用，此时小腿不能做内旋及外旋动作。当屈膝时，这两侧韧带松弛，小腿可做小幅度的内、外旋动作[3]。在篮球运动中膝关节屈曲，小腿突然内收内旋，或大腿突然外展外旋可能发生外侧副韧带损伤。常见持球突破，急停跳起投篮或跳起抢篮板等动作。
（三）半月板由致密环状纤维所组成，其中含少量软骨组织，具有一定的弹性，它们的主要功能是使股骨与胫骨两者的关节面更加吻合，增加膝关节的稳定性，并且有缓冲股、胫骨之间冲击力的作用[4]。
（四）膝关节囊内共两条十字韧带，主要功能是限制胫骨过度前移或后移。膝关节处于半屈曲位突然完成旋转及内收、外展是重要的损伤机制，常合并内侧副韧带或半月板损伤。
股四头肌腱大部分止于髌骨上缘，一部分越过髌骨上缘止于髌骨表面，股四头肌在膝屈30°时，4个头的合力最大，加上这时髌股间的力矩最大[5]。
（五）膝关节稳定性生物力学
膝关节是全身最大的负重关节，同时它又缺乏固有的内在稳定性，韧带、关节囊和提供的静力和动力性稳定作用起着特别重要作用[6]。
（六）篮球运动的基本技术动作生物力学分析
膝关节主要功能是屈伸运动，在半屈或屈90°时有轻微的旋转运动。篮球运动中的特点是膝关节于半蹲位滑步、进攻、防守、制动、踏跳与上篮、落地缓冲等。这些动作都要求膝于半屈曲位屈伸与扭转，以实现快速变向、伸膝发力的要求。
二、膝关节力量训练
根据膝关节运动生物力学原理，力求膝关节在运动中稳定性和灵活性相统一，力量、速度和耐力相统一。所以对膝关节周围肌肉韧带的力量训练尤为重要。使膝关节适应篮球运动技术特点的力学要求，同时保护关节避免损伤发生。通过对关节周围肌肉力量训练经过力的传递结构强化至肌腱、韧带以及骨。
（一）肌肉力量训练相关理论
“训练适应”是反映运动员机体在长期训练和外界环境（指自然环境与训练、比赛环境、其中主要是训练负荷）刺激的作用下所产生的生物学方面的“动态平衡”（指能量消耗与补充的动态平衡）。这种适应能满足竞技比赛所需要的各种机能能力，并按照“刺激—反应—适应—再刺激—再反应—再适应”的规律变化。运动训练的任务就是通过合理的训练负荷，打破机体原有的生物适应与平衡，使机体在新的水平上产生新的生物适应与平衡[7-8]。
（二）方法
1.固定阻力负荷练习
又称静力性练习。是指人体用力时，各运动环节无运动状态的变化，此时，肌肉产生张力但不发生长度变化。如静止负杠铃半蹲等。
2.动力性冲击负荷训练
是指肌肉先进行离心收缩、紧接着迅速进行向心收缩的练习方法。是利用肌牵张反射会产生超大力量的原理，是在一次练习中增大肌肉训练效果的较好练习形式。
3.等动练习器械训练
该种练习是借助专门的等动力量练习器进行，在练习中，练习的阻力与运动员的用力相适应，从而保证了肌肉在收缩过程中始终按恒速或接近恒速的方式进行。
三、结论
膝关节是人体结构最复杂关节，本身内在不稳定。篮球运动员膝关节运动专项技术动作又处于关节生物力学的薄弱点。所以运动损伤发病率高，篮球技术动作要求膝关节适应其速度力量及耐力要求。在充分了解膝关节生物力学，掌握其力学规律，根据人体形态机能特点，进行科学训练，不断改进运动技术，提高运动成绩。同时的预防运动损伤及康复都具有重要意义。
参考文献：
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[5] 李欣.篮球运动中常见伤病的调查分析与预防[J].2007.5.
[6] 陆裕朴.胥少汀，等.实用骨科大全[M].人民军医出版社.1997.3：691，1081.
运动生物力学研究范文5
上海复旦大学 （200433）
关键词 推拿手法 研究 生物力学 机理 综述
中医推拿特有的摆动类手法中，由我国著名推拿医师丁季峰先生创造的滚法，以其科学的操作方法、广泛的适应性以及良好的临床疗效而为大多数推拿医师所采用。但对其生物力学研究方面的起步却比较晚。1993年，上海中医学院推拿系和复旦大学力学系合作，成功研制出FZⅠ型推拿手法测力分析仪。在此基础上，周信文等对滚法进行了一系列研究。滚法的合力作用点轨迹有四种："心"型、"葫芦"型、"8"字型和"棒槌"型。通过反复的实践发现，不同形状的合力轨迹代表着不同的意义，其中，"心"型和"葫芦"手法基本符合滚法的动作要领，可认为是正确的手法轨迹。理解了不同滚法操作方式产生的合力轨迹形式的不同，以及何种轨迹代表正确的手法操作，就能够在训练中有的放矢地加以正确的纠正，使手法训练朝科学化方向发展。谢志勇等对滚法各方向的分力进行频率分析之后发现，所有分力的主要成分集中在2～15Hz上，说明在滚法施力过程中以低频作用力为主要成分，体现滚法"柔"的特点，使被推拿者不会感到过度冲击。在教师和著名医师的水平力模的频谱图形中还存在少量的20Hz～30Hz的高频成分。说明在正确的推拿施力过程中应有少量水平向高频力成分，即轻微的横向冲击，以配合完成疗效。在垂直力微分频谱图形中的低频成分代表力的慢变化，而高频成分代表力的快变化。教师和著名医师的垂直力微分频谱图形中除了低频成分外还普遍存在高频成分，而学生基本不存在，说明正确滚法垂直力应同时具有快变化和慢变化成分。许士雄等对教师和学生、医生和学生的滚法各方向作用力的时域进行了分析，结果显示，垂直作用力的峰值离散度、峰值时间及总体均匀性，教师和学生对比、医生和学生对比均存在显著差异；水平作用力的情况也大致相同。这些研究显示，滚法要求的均匀性和渗透性在推拿动力学上主要体现在节率性和作用力在强度和时空上的均匀性。以后，陈守吉等还创建了滚法的生物力学模型。
1998年，周信文等采用彩色多普勒超声仪和推拿手法动态信息测录系统，观察了丁氏滚法不同频率、力度和推拿时间对局部血流动力学的影响。结果显示：频率为120次／分的滚法对窝局部血流量的影响大于频率为60次／分（P＜0005）、180次／分的滚法（P＜005），力度为7千克的滚法对窝局部血流量的影响大于力度为3千克（P＜0005）、10千克的滚法（P＜001），推拿时间为5分钟时对窝血流量的影响大于推拿时间为25分钟（P＜0005），而与推拿时间为10分钟没有统计学差异。作者通过实验推论：滚法推拿最佳频率为120次左右；最佳力度为7千克左右；而最佳推拿时间为5分钟左右，推拿时间加长并不能增加治疗效果，浪费了推拿医师的体力。实验观察中还发现，滚法推拿还可以使对侧窝血流量有所增加，证实了推拿可以使机体整体血液循环得到改善，验证了推拿能"舒筋活络、活血化瘀"的理论。
作为一种临床应用相当广泛的推拿手法，振法历来受到推拿医师的重视。但是由于手法动作本身比较微妙，要将振法的动作术式与要领确切、完整、科学地表达殊非易事，甚至一些论著或者教材中对振法的认识也一直存在着相互矛盾之处。王国才等应用推拿手法测定仪测定了众多推拿医师的振法动态力波形曲线。根据动态力波形曲线的不同，振法可分为平直型和起伏型两种。而振法动作中上肢肌肉的肌电图变化表明：振法运动中主要参与肌肉是前臂屈腕肌群和伸腕肌群以及三角肌的部分肌群，其中又以屈腕肌群占支配地位，而肱三头肌、肱二头肌在动作中基本上是放松的；振法动作是在屈腕肌群和伸腕肌群的交替兴奋和抑制中完成的。这种手法施术者只需在动作的发起阶段用大脑来控制这种交替过程，发起振法动作。而动作一旦开始，则动作的速度、力量、幅度、方向的结束等精细调节的过程会通过建立在椎体外系统中的神经肌肉传导通路自动地完成。这说明，能够产生正确"运动性定型"的、建立在规范动作结构上的技能训练，对振法动作的完成相当重要。比较正确的振法动作和应用强制性力"硬屏"出来的振法的肌电图可以看到，正确的振法动作由于肌肉有节律的收缩而能得到适当的休息、充足的血供和营养，不容易产生疲劳；而错误的手法则不仅费能、耗力，而且整个前臂肌肉神经不能及时获得所需要的血运与营养，不能及时得到休息，因而肌肉容易产生疲劳，动作不易持久。
扳法临床应用得当，可以起到理筋整复、纠正错位的作用，对骨关节错位的疗效满意。但是由于手法用力较猛，不易掌握，临床应用时产生医疗事故的报道时有所见。应用生物力学理论与方法对扳法进行研究，提出一套行之有效的训练方法和临床应用安全范围，对扳法的临床使用是相当重要的。侯筱魁等对屈曲和后伸推拿时腰椎小关节的运动学变化进行了研究，结果显示：后伸手法时，后部小关节不仅在前后和上下方向上发生移动，还存在着侧向的少量位移；施行俯卧位后伸手法时可以造成关节突的重叠，无论上下方向上神经根管的容积均有所缩小，如果手法过猛、过重，会导致小关节等组织的损伤，而反复轻度后伸手法能松解小关节突之间的粘连，可以改善局部循环，对缓解症状有利；正确的推拿手法，即使使腰椎关节活动超出正常范围2°左右也还是安全的。
另一方面，斜扳法治疗腰椎间盘突出症取效的原因，近年一直存在"回纳"学说和"髓核与神经根相对位置改变"学说的争论。要为这个争论作出孰是孰非的判断，也只有通过生物力学研究途径进行。参与Nachemson的方法，章莹等在尸体上模拟腰椎旋转复位法，动态观察了手法过程中髓核内压的变化，发现在手法过程中，髓核内压是逐渐增大的，手法成功时达到最大值，与手法前相比差异显著（P＜001）。结果显示：手法过程不能使髓核内压呈负压改变，也因此不能使突出的髓核回纳。从而否认了"回纳"假说。
此后侯氏等以L1～5的完整腰椎为被试标本，设计了平行光脊柱三维运动测量系统，改进加载方法以更好模拟脊柱推拿手法，设置7个腰椎特定点，将观察图像动态变化输入计算机系统，应用工程系统力学中刚体转移计算理论进行计算，获得了腰椎及其后部结构在模拟推拿加载时的三维运动量。根据右旋时完整腰椎的三维运动结果，发现在左侧卧位斜扳时，右侧关节突等构成神经管壁的结构发生定向位移，在各个节段可以不同，但其主运动轴位移的结果可直接扩大神经根管，或牵拉、紧张小关节囊韧带和黄韧带而扩大神经根管。蒋位庄等观察了腰后关节紊乱症时模拟坐姿旋转复位法时各种状态中腰后关节的移动情况以及腰椎后关节内压力变化情况，发现正常脊柱运动时关节内的压力分布不均匀，压力主要分布在关节内的上端和下端，并以后伸时关节内下端的压力为最高。脊柱后伸时，在被测量的三个关节间隙下端的压力持续升高，后伸越大，压力越高，提示过度后伸会对后关节造成损害。在椎间关节失稳状态下，脊柱活动时后关节所承受的压力大大增加，以后伸为例，失稳的L4～5与正常的L3～4相比，压力增加约8倍。模拟脊柱旋转复位手法时，关节内压力呈先高后低的双向曲线，提示在手法的后半程关节内压力达到顶点，在脊柱回复原位后压力下降到手法前的压力。模拟施行旋转复位手法时关节突间移位以及压力的测量结果显示，在手法全过程中，后关节的活动度相当大，当后关节错缝时，受累关节的活动度受到限制。施行手法时，产生的全方位的关节被动活动使关节出现复位倾向。位移传感器测定表明，右侧旋转复位手法时，右侧下关节的位移程度比左侧大，说明旋转复位手法对同侧的后关节调整幅度比较大，马达等采用模拟手法对3具新鲜尸体的脊柱标本进行了L4～5、L5～S1椎间盘后外缘应力变化的测定和脊柱不同位置变化下腰椎小关节相互关系改变的观察。结果发现前屈侧弯旋转法对腰椎小关节的活动幅度最大，直立旋转法次之，向左侧旋转时小关节突作切面的旋转滑动，右侧小关节间隙增大；向右侧旋转时反之。做前屈侧弯旋转时，椎间盘左后外侧压力增高，同时右后外侧压力减低；向左旋转时反之。而当旋转动作结束复原时，出现负压的一侧均出现一个微小的正压。作者认为，这种正负压力的多次反复变化，可以使突出的髓核变位或变形，从而使受压的神经根减张。这些结果证实了"髓核和神经根相对位置改变"学说的正确性。
应用钾离子透入法测痛，观察轻、重不同手法按揉家兔"内关"穴对家兔痛阈的影响时发现，轻重手法均能提高家兔的痛阈，但轻手法的作用可以被纳洛酮翻转而重手法不能；轻重手法的效应均可以被普鲁卡因局封所阻断。这说明：轻重手法镇痛的机制不同。
对推拿手法的生物力学研究极大地促进了推拿手法在临床上的应用，充实了推拿手法的机理研究。尽管目前这类研究尚处于起步阶段，但是随着科学技术的进步，对推拿手法机理的研究肯定能够得到更进一步的进展。
参考文献
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运动生物力学研究范文6
关键词 运动生物力学 易损伤部位 体操
中图分类号：G832 文献标识码：A
0前言
体操是我国传统优势运动项目，举国体制使得竞技体操得到快速发展。从历次奥运会中国获得奖牌来看，竞技体操获得的奖牌所占总奖牌的比重在四分之一波动。然而荣耀的背后有鲜为人知的痛苦，由于体操项目具有难、新、力、美、稳的特征，运动损伤现象日趋严重，导致现在运动员过早退役，使运动员的运动生涯提前结束。训练的非科学性造成我国体操运动员严重的运动损伤，影响其进入优秀体操运动员的行列，这不仅给国家带来极大的人才浪费，而且影响我国竞技体操整体水平的提高。因此，分析体操运动过程中容易损伤部位损伤机制，为预防和减少运动损伤、设计专项训练方法等有指导意义。
1运动损伤
1.1运动损伤的概况
运动损伤可分为两类，即慢性劳损性伤和急性一次致伤。前者主要是训练过度、教学组织不当的结果。此类损伤主要有手腕、踝关节的各种慢性创伤性腱鞘炎等；后者最常见的是落地或失手时姿势失常而致伤，此类损伤主要有骨折、摔伤等。研究表明，慢性损伤多于急性损伤。
体操是指练习者在地面上、持轻器械或在器械上，完成依据人体生理、解剖特征及人体运动生物力学原理设计的各种不同难度动作，在空间上展示身体技艺，表现力量、健康、美丽、智慧的一种实践活动。J.E.Taunton提到由于竞技体操竞争较激烈，过去十年竞技体操的队伍不断壮大，由于青少年的骨骼发育不完全，没有针对性的科学的训练方法，足踝、腕骨关节、腰等极易受到损伤。
1.2运动损伤导致运动员过早退役
随着竞技体操动作难度的不断发展和竞争越来越激烈，运动损伤已成为我国体操运动员退役的主要原因。何晓敏以国家队和专业队现役和退役的运动员为研究对象，指出历届奥运女子体操冠军的最佳年龄平均为21岁左右，甚至还有高龄而我国运动员在18岁以前就退役了，潜力还未得到完全发挥，主要原因就是运动性损伤。
2易受伤部位损伤机制
2.1腕部骨关节损伤部位机制分析
体操运动员腕部骨、关节的变异和损伤较常见，学者调查了50名体操运动员，X线征象分析发现体操长期训练导致的损伤主要表现在桡骨远端骨骺骨折、尺骨茎突骨折和舟骨骨折。被调查对象均处于青春期或青春前期，他们的骨骺较周围纤维软骨脆弱，致使其可塑性较强容易损伤。支撑动作对舟、月骨、桡骨远端骨骺关节面施加力量不平衡，则可以形成扭错应力，当这个应力超过了骨骺所能承受的最大限度，骨骺就会破裂。
肌腱是一种索条状没有弹力的组织，当肌肉收缩时肌腱紧张并拉成直线。人体的活动是依靠肌肉的收缩与肌腱的牵引实现的。因此，当肌腱绕过关节或骨骼的隆起部位时，为避免紧张的肌腱滑脱深筋膜就在这些部位增厚成环状或宽平的支持带将肌腱固定，如手腕部位的腕背侧韧带等。
2.2腰部受力特点及损伤的力学分析
腰椎是脊柱的主要承载部分，也是运动损伤的多发部位。所以对于力量型的运动员来说，腰椎的损伤往往意味着运动生涯的结束即过早的退役。采用生物力学的方法研究腰椎运动的力学性质，了解其承载的机制，不仅可以掌握科学的发力动作，充分发挥运动潜能，还可以避免损伤并延长运动寿命。外国学者指出自由体操中空翻、下桥等甩腰动作的多次反复练习，长期的疲劳导致腰椎损伤，腰部是运动链中的核心部位，核心部位的损伤直接影响动作技术的提高。
3损伤的康复和预防
任何运动都要遵循人体生物学、解剖学和力学上的规律，利用所学知识指导训练预防和避免一些损伤，还可以有助提高训练的效果。训练负荷不宜太大，合理安排运动量是防止运动损伤高发生率的有效措施。加强核心力量训练。竞技体操中，身体始终处于非平衡状态的位移之中，核心部位是人体动力链的中间环节，如果核心力量弱则身体的平衡能力、稳定性则弱。体操运动员落地时通过两脚踝、膝、髋关节等合理弯曲来减缓压力负荷对人体的伤害并控制平衡。所以，体操运动员经常要控腰来维持平衡，通过腰部核心部位肌肉力量的整体协调用力保证落地稳定性避免损伤。
4小结
体操运动员运动损伤一般为疲劳积累成的慢性劳损。关于我国体操运动损伤的研究越来越广泛，运动损伤的年轻化趋势令人担忧。运动损伤的预防就显得尤为重要，结合运动生物力学更科学地组织训练，加强核心力量训练，有效地提高运动技术并预防运动损伤的发生。预防运动性损伤的一套科学理论体系以及国家相关部门对国家运动员因伤退役的安抚措施有待健全和完善。
参考文献
[1] 李文慧.我国少年艺术体操运动损伤现状及训练学致因探讨[D].北京体育大学，2001.
