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肌肉的主要生物力学特征范文1
摘要 根据篮球球运动专项力学特点，结合运动生物力学研究的现状、发展趋势、以及篮球运动教学发展的实际需求，对运动生物力学在篮球运动教学中应用和发展趋势进行分析。希望运动生物力学与篮球运动的特点紧密结合，更好地为篮球教学提供帮助。
关键词 运动生物力学 篮球运动 教学 应用分析
近年来，篮球运动受NBA和CBA的影响，很受学生的欢迎，大家都愿意参与这种集体带有趣味的运动。可在教学中可以看到一些学生由于身体的先天条件，动作做起来比较难受，不合理。怎样帮助每个孩子都能掌握这门技术。我想通过运动生物力学的原理去分析学生的特点，通过分析给他们制定不同的水准，不能集体都按统一的标准，这样会使学生感到篮球运动的艰难，我们降低难度就是要使不同的学生体验到成功的乐趣，因材施教使学生在快乐中学习。如何做到这些，我们就要借助于科技的力量和手段，更加全面地、深刻地认识篮球运动的规律。更好的在教学中利用为学生服务。
一、运动生物力学在篮球运动中的应用领域分析
从运动生物力学角度来看，篮球运动要求人体上下肢的协调配合，很好的应用人的手部动作去接球，做蹬地加速的动作，如何在这个过程中做到合理就必须了解学生的生理结构，肌肉力量的相互作用。什么角度的运动适合此阶段性的学习。用多大力能满足他们的可接受的力量范围，针对不同的学生应该采用不同的方法手段加强学生的学习，切不可让学生做过多大于自己身体不能做的力量训练。帮助他们在自己合理的技术动作内做到自己最适合的动作。对于动作的要求不可统一要求，要区别对待，这样一方面可以鼓励学生很好的练习；另一方面要使学生不断进取不至于伤害学生的自尊心。在场地器材方面要对学生认真讲解。使他们真正认识到自己的力是如何传导的，如何在正确的用力前提下做到做好的自己。
二、运动生物力学研究方法在篮球运动中的应用分析
（一）运动生物力学研究方法分类
按研究方法划分，运动生物力学应用在篮球运动中的研究大体可分为两类：一是力学理论研究方法，二是实验研究方法。两者相辅相成，相互统一，应当紧密结合，才能使运动生物力学更好地在运动实践中应用[1]。这就要求在实践当中很好的将二者紧密结合共同应用到学科领域当中。
（二）运动生物力学的力学理论研究方法在篮球运动项目中的应用分析
该研究方法因为是通过模拟手段对人体运动仿真，一般包括五个步骤：1.确定运动特征，建立目标函数；2.选择模型确定刚体的自由度；3.建立动力学模型；4.实测已知数据并求解；5.根据求解结果解释运动规律，这一步骤是将求得的数学规律化为体育运动语言对运动技术进行合理的指导[ 2]。根据此研究方法，可以对篮球中许多问题进行研究。如对于篮球运动中学生的伤病的研究，有助于对学生在篮球运动中的损伤认识和预防。可以利用力学理论研究的方法对关节力和力矩进行推算。这实际上是为人体的运动给予科学化得定量，通过科学实验找出人体运动的范围和幅度，为更好的人类发掘自身的潜能和动作的量化提供参考依据。
（三）运动生物力学的实验研究方法在篮球运动中的应用分析
由于动力学研究方法与运动学测试在篮球运动项目中运用的较少，所用到的生物力学仪器不多。因此运动生物力学的实验研究方法在篮球运动项目中有极大的发展空间。
1.常用的生物力学仪器将在篮球项目中的广泛应用
许多已经在其他专项中运用较为广泛的生物力学仪器在篮球运动项目中尚未广泛使用。比如，肌电仪，脚垫受力分析鞋垫。脚垫受力分析可以反映地面对人体的反作用力。运动员投球的力最终是通过人体蹬地面，同时地面给人体的反作用力而实的。通过在运动员的鞋子里放上受力分析鞋垫，可以得出在移动过程中，脚底压力的分布图，可以为篮球运动员鞋子的设计提供参数。通过肌电仪可对完成某动作所参与的肌肉活动的强度和时间进行描述，确定主要的参与肌群。这样学生就可以很清楚地知道完成某动作的肌肉用力顺序是什么，哪些是主动肌，哪些是被动肌，可为力量训练提供参考。
2.多机同步测试的研究
多机同步测试研究是运动生物力学研究的发展趋势。对于篮球这项精密的运动，以往的研究多是从一维的视角来进行的，对篮球运动的生物力学的研究应朝着多维的研究视角发展。比如，将摄像系统和测力台系统同步的测试方法，综合运动学和动力学的数据对篮球运动进行更加深入、全面的研究与分析。
3.开发篮球专项化、反馈快速化的运动技术测试仪器
近年来随着其他运动项目运动学、动力学、测试仪器的质量、功能、效率不断提高，某些运动项目专用的测试仪器不断出现。其它专项的研究可为篮球专项化的测试仪器提供借鉴。随着科学技术的迅速发展，加速度传感器的体积和质量都可以做到非常小，精度可以达到很高，此仪器可以实时监控篮球鞋的速度、加速度和角速度，并可据此推算篮球鞋不同部位的受力情况，以及脚蹬地的初速度。而对篮球鞋运动情况的所做的研究较少。如果这些设想可以实现的话，将丰富这方面的研究可以防止运动者教学脚部的受伤的情况。为更好的教学服务提供保障。防止学生在运动中受伤的概率。
（四）力学理论研究方法和实验研究方法紧密结合
理论力学理论研究方法和实验研究的方法紧密结合对篮球运动进行运动生物力学的研究，将有助于从不同层面和角度更好的认识篮球运动规律，进而可使运动生物力学更好地为篮球实践服务，是运动生物力学在篮球运动中应用的发展趋势。力学理论研究方法必须辅之实验和经验，才能使它在实际应用方面的作用得以发挥，力学理论方法与实验测试方法两者应当紧密结合。前者提供了运动普遍规律，对分析有理论指导意义，后者是理论研究与实际是具体应用的桥梁，能使研究更好地为运动实际服务。实验方法和力学理论研究共同发展、相辅相成，使运动生物力学学科渐趋深入完善。
三、结束语
篮球运动教学的动作技术诊断，力学研究，学生肌肉、骨骼力学特性的研究，将有助于篮球专项测试仪器的开发，篮球运动员损伤机理和预防的研究等领域需要利用运动生物力学在篮球专项中进行全方位的研究。这样有助于在实际中解决一些教学中的学生容易受伤的难题，将生物力学的有关原理服务于学生的课堂，用科学的方法指导学生篮球训练与比赛，更好的预防学生在不同情况下的运动损失与治疗。
参考文献：
[1] 王向东，刘学贞，等.运动生物力学方法学研究现状及发展趋势[J].中国体育科技.2003（2）：15-18.
[2] 忻鼎亮.运动生物力学的力学理论研究方法[J].体育科学.1994（4）：37-40.
肌肉的主要生物力学特征范文2
关键词 正手击球技术 网球运动 生物力学分析
正手击球技术是网球运动中使用频率最高，也最为基本的一项技术。在网球运动中，运动员正手击球技术的掌握情况和应用情况，不但直接反映了网球运动员的专项技术水平，同时，作为得分的重要手段之一，还会对比赛的最终结果产生不容忽视的影响。鉴于此，本文就从生物力学的角度入手，利用生物力学的基本理论，对网球正手击球的基本力学结构进行了分析，以期能够借此为网球运动员正手击球技术动作的规范提供一定的参考与借鉴。
一、正手击球技术的基本特点
虽然在网球运动中，正手击球技术有正手平击、正手上旋和正手下旋等多种形式，但是，从根本上来说，上述几种不同的正手击球技术形式的特点却是大同小异的。简单来说，正手击球动作的完成是一个连续的过程，涉及到上下肢和躯干等全身多个部位的运动，以上几种不同的正手击球技术，实际上都是根据人体协调链在充分利用自身髋关节和躯干转动的基础上，按照肩、肘、腕等关节的顺序来完成击球动作的过程。作为网球运动中最为常用的一项基本技术，正手击球技术最大的特点就是发力凶猛、球速快。另外，根据正手击球技术动作的结构，其通常可以分为引拍后摆、向前挥拍以及触球和随挥等四个主要的阶段，以下就从这四个阶段入手，针对网球正手击球技术进行了生物力学分析
二、正手击球技术的生物力学分析
（一）引拍后摆阶段的生物力学分析
在引拍后摆阶段，是运动员以手为主的躯干和上肢的转动，当运动员引拍的幅度达到最大时，运动员髋关节的屈角大约在32.7±15.6度左右，与此同时，膝关节也转动形成一定的屈角，屈角的角度大约为69.3±13.8度左右。另外，在完成引拍后摆动作时，运动员躯干的扭动角度大约为30度左右，这表明，在完成了引拍后摆动作之后，运动员肩轴扭转的角度相较于运动员髋轴扭转的角度而言更大，这对于拉长肌肉有着一定的作用，从而通过肌肉的预拉伸储存了一定的弹性势能。
（二）向前挥拍阶段的生物力学分析
在向前挥拍阶段，运动员肩、肘、腕等关节和球拍的速度都是先上升，后下降的，上臂向前的运动是最为主要的力学特征，通过上臂向前的动作能够产生向前的速度20%-30%和向上的速度的20%。另外，在向前挥拍阶段，运动员远侧环节的速度要明显的高于运动员近侧环节的速度，而且，近侧的环节到达最大速度的时间要明显的早于远侧环节到达最大速度的时间。
（三）触球阶段的生物力学分析
网球的正手击球动作是一个连续的过程，在完成了引拍后摆、向前挥拍之后，就进入了触球阶段。在触球阶段，当拍面与球接触时，网球运动员的腿部、髋部以及上体和头肩等部位需要相互协调，并在此基础之上，形成触球时的正确动作，才能够有效的提高击球的效果。在这个过程中，网球运动员腿部、髋部以及上体和头肩等部位的具体动作如下：
一是，腿部动作。在触球阶段，运动员的双腿需要保持适度的弯曲以便于充分的蹬转。所以，此时，运动员的两脚之间应保持一定的距离，与此同时，膝关节则要保持一定的弯曲度。只有这样，才能够确保在完成击球动作的过程中，双腿能够更加充分的蹬伸，并通过双腿的充分蹬伸在克服惯性实现快速启动的同时，充分利用来自于地面的反作用力和自身的弹性促使角动量和线动量的形成。
二是，髋部动作。在触球阶段，网球运动员的髋部和肩部应始终保持在一条直线上，以确保触球动作完成中运动员身体的动态平衡。
三是，上体动作。根据生物力学原理可知，在正手击球动作中，击球时是运动员的下肢先产生爆发力，然后所产生的爆发力通过腰部、上体部位、肩部以及手腕依次传递到球拍上，并最终完成击球的过程。触球作为整个连续动作中的一个环节，发挥着“承上启下”的重要作用。而要确保触球“承上启下”作用的充分发挥，其中至关重要的一点就是要能够充分利用上体部位将由腰部传来的力量传递到肩部和手腕，并最终作用到球上。为达到上述目的，运动员在触球阶段，手腕应保持适度的紧张，以防触球的瞬间拍面失去控制；腋部适度夹紧，以充分发挥线动量；并注意保持恰当的击球点。
四是，头肩部动作。在触球阶段，头肩部是一条直线，两者相互协调保持平衡，并由肩部带动手臂进行转动，形成一定的击球速度，以防出现击球无力的情况。
（四）随挥阶段的生物力学分析
随挥阶段也就是触球之后跟随球进行挥拍的阶段，在这个阶段，随挥的距离和随挥的方向都是非常重要的，只有沿着球的方向再继续向前移动一段距离，这样才能够将球“打实”，并取得良好的击球效果，并保持正确的击球方向。除此之外，在随挥阶段还要注意，确保将球“打实”之后，上肢动作要逐渐放慢下来，身体各个环节的速度也应顺势逐渐的降低，以尽快的让身体回位为一下次击球做好准备，并以此来预防运动损伤事故的出现。
参考文献：
肌肉的主要生物力学特征范文3
【摘要】目的 探讨项韧带钙化与颈椎病的关系。方法 观察210例项韧带钙化的X线特征,结合文献分析与颈椎病的关系。结果 项韧带钙化与颈椎病的形成密切相关。结论 项韧带钙化单独存在时可作为颈椎病的早期诊断。
【关键词】项韧带钙化;颈椎病
项韧带钙化是项韧带出现的一种钙化现象,正确认识这一病理现象对预防及治疗颈椎病意义重大,本文对210例项韧带钙化的X光四位片综合分析,结合临床和文献总结出项韧带钙化与颈椎病的形成密切相关,项韧带钙化可作为颈椎病的早期诊断,报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料本组210例,其中男121例,女89例,年龄41～79岁,平均年龄51.2岁。
1.2 临床表现颈部僵硬105例,颈后疼痛91例,上肢麻木131例,头痛39例,眩晕101例。
2 结 果
本组210例项韧带钙化者,其中193例颈椎椎体前后缘、钩椎关节等处有不同程度的骨质增生现象,47例有生理曲度的改变,89例伴有颈部不同程度的椎间盘膨出、突出表现,仅有2例为单纯的项韧带钙化,此2例年龄均为41岁,临床均以颈部僵硬一月以内为主诉就诊,其余208例患者均有一月以上病史,伴随有不同程度的颈椎病。
3 讨 论
3.1 项韧带的功能及钙化的意义项韧带有协助颈部肌肉支持头颈的作用,并有对抗颈椎屈曲保持颈椎挺直的作用,其主要功能为限制脊柱前屈。当项韧带受到拉伸负荷时,韧带变长;当拉伸解除后,胶原纤维在其周围弹力纤维的牵拉下,恢复其原有的弯曲结构。胶原纤维本身的伸展性较差,而项韧带内胶原纤维与弹力纤维有着微妙的比例关系,这样既允许椎骨间有一定的活动度,又参与了脊柱的稳定作用。多数学者认为:项韧带钙化可理解为项韧带超负荷的一种表现[1,2]。
3.2 项韧带钙化的病因及病理多数学者们认为项韧带钙化与创伤有关[3],外伤性的急性牵拉,头部过度前屈、持久低头工作或睡眠时枕头过高均可牵拉项韧带引起疲劳性损伤,肌轻微撕裂、出血、渗出、水肿,在不断损伤和修复的过程中,肌与肌、肌与韧带间发生粘连、挛缩、瘢痕、变形、硬化、局部微循环发生障碍,从而使大量的软骨细胞增生,甲苯胺蓝染色使胶原纤维及软骨细胞呈强阳性,强异染物质系酸性粘多糖,其主要成分是硫酸软骨素,研究表明其与钙盐的沉着密切相关。此外,软骨细胞具有合成碱性磷酸酶的能力,这也是基质钙化所必须的。项韧带钙化的上述病理改变表明它最终是朝着骨化的方向演变。
3.3 项韧带钙化与颈椎病的关系颈椎病是中老年的常见病和多发病,是由于颈椎椎体、椎间盘、钩椎关节、关节突关节及颈部软组织发生退行性改变而压迫或刺激颈部血管、神经根和脊髓引起的一系列临床症状。随着年龄的增长,颈椎发生退行性变、侧弯、旋转、椎间关节紊乱、失稳等状态下,此时颈椎的运动功能及生物力学特性发生了变化,椎体承受力量不均匀,项韧带负荷过重,受损伤的机会也增加,进一步加剧颈椎骨骼-肌肉系统的退变。颈椎生物力学失衡是引起颈椎病的重要原因。项韧带的代偿性拉长及剥离,打破了生物力学的平衡及协调的肌群,而导致颈椎的不稳定和序列紊乱,进一步加剧颈椎病的发生。目前普遍认为颈椎生物力学失衡是引起颈椎病的外因,颈椎病的发展可视为正常颈椎生物力学平衡的破坏,而项韧带在颈椎稳定性中起着重要的作用。以上所述均说明项韧带损伤、钙化与颈椎病有着密切的关系,是引起颈椎病的一个因素或是颈椎病的早期形成[1-3]。
总之,当颈椎椎间盘及颈椎关节发生退行性变化时,则出现颈椎关节节段性失稳,于是破坏了颈椎正常的生物力学平衡,并有椎体侧弯或关节突关节移位、滑脱,在相当于该段水平的项韧带可发生钙化。人们长期前倾或低头工作引起项韧带肌肉痉挛、劳损,久之肌力减弱,使动力平衡破坏影响了静力平衡,从而促使颈椎病的发生。作者认为在项韧带钙化单独存在时,应视为颈椎病的早期诊断依据,此阶段是治疗及预防颈椎病的最有利时机。
【参考文献】
[1] 王长峰,贾连顺,魏海峰,等.项韧带钙化与颈椎病黄韧带退变的相关性研究[J].中国矫形外科杂志,2006,14(3):203-205.
肌肉的主要生物力学特征范文4
关键词：形意拳 崩拳 运动学 转动力学
中图分类号：G85
文献标识码：A
文章编号：1004-5643（2013）01-0043-03
前言
形意拳是我国优秀的拳种之一，与太极拳、八卦掌统称为内家拳。此拳讲究“象其形，取其意”，要求“心意诚于中，肢体形于外”内意与外形高度统一。该拳法特点讲究贴身靠打，快进直取，崇尚进攻。它朴实无华，动作简单，毫无半点花架虚招，一切从实战出发，全都是实用的技击技巧。其中五行拳是形意拳最基本的五个拳法，它包括劈、崩、钻、炮、横。而崩拳便是技击性强大的五行拳中最朴实简单的拳法之一。一代宗师郭云深便曾有“半步崩拳打遍天下”的美誉。现在从运动生物力学的运动学与转动力学两方面对进步崩拳动作进行分析，深层揭示该拳法内在的特点与规律。
1 崩拳的运动特点
崩拳是左右拳轮番向前直打的练习方法。出拳时，既要求有速度，有力量，又要求保持周身完整，与步法进退起落整齐合拍。步法则完全左脚直向前进，右脚尽力后蹬，再向前紧跟步的单一形式，落脚后重心仍在右脚。身法要求屈膝蹲身，高矮一致。
（1）预备式三体式。（见图1）
（2）进步右崩拳为例
第一步 由三体式开始，身体方向不变，两手变拳握紧，左拳拳眼向上，肘部微屈，右拳拳心翻转向上，右肘紧靠右腰部，前臂贴于腹部右侧，眼看左拳。（见图2）
第二步 左脚尽力向前迈一步，右脚随即向前跟半步，重心仍坐于右腿。在进步的同时，右拳顺着左臂方向直向前旋转打出，拳眼向上，左拳收回停于腰部左侧、拳心向上，目视右拳。（见图3，图4）
2 生物力学的运动学分析
在分析整个动作之前先建立两个参照系：静参照系O和动参照系Q和一个运动点f（右拳头），（见图4）。
（1）当运动员由图2动作到图3动作的过程中，动参照系Q相对于静参照系0产生运动，该运动称为牵引运动，此时对应的速度为牵引速度v1表示。
（2）当运动员由图3动作到图4动作的过程中，动点f相对于动参考系Q产生了运动，该运动称为相对运动，此时对应的速度为相对速度v2表示。
（3）当运动员由图2动作到图四动作的过程中，动点f相对于静参考系O产生了运动，该运动称为绝对运动，此时对应的速度为绝对速度v3表示。
综上所述，动点的绝对速度等于牵引速度与相对速度的矢量和，即v3=v1+v2。由此可见进步崩拳的上步动作（完全左脚直向前进，右脚尽力后蹬，再向前跟步的单一形式）再结合转腰、送髋、探肩、冲拳等一系列的动作，大大加快了出拳的速度。
若运动员单独原地出拳我们会发现：其牵引速度为零，即绝对速度等于相对速度，这样便大大减小了运动员出拳的速度。而且在形意拳中师父们特别注重牵引速度的练习（前脚竭力向前迈步，后腿尽力后蹬做动作的练习），在练习该拳前，首先便是该步法的练习，讲究迈步如行犁，落脚如生根，要求下盘灵活且稳定。这样在进攻中有助于快速出拳冲击对手，在防守中迅速撤回保护自己。
3 生物力学的转动力学分析
3.1腰部的转动力学分析
（1）形意拳的崩拳出拳前要求：右肘紧靠右腰部，前臂贴于腹部右侧；出拳时要求：从人体胸前（膻中穴附近）旋转出拳。即，拳谱中所说的：手护胸，肘摩肋，拳从口出。（见图5）
（2）更为重要的一点是崩拳在出拳过程中要求腰髋迅速的转动，从图三与图四的比较中可以换看出：运动员的重心点Q点并没有多大变化但以竖坐标为轴腰髋扭转却很明显。为了便于分析我们将人体颈部以下和腿部以上的躯体视为一个圆柱体。如图5所示（此时可视双臂紧贴身体）
设该圆柱体质量为M，半径为R，高为h，密度为p。
因为理论上对于质量为m的质点，如果它离转轴的垂直距离为r，
那么这个质点对该转轴的转动惯量为I=mr2
所以圆柱体的转动惯量
若运动员的双臂不紧贴身体，即与身体有一定的距离时。由上面的公式可以粗略的推断出：圆柱的半径将增大。此时的圆柱体的转动惯量用I2表示，则I1
3.2前臂的转动力学分析
形意拳的崩拳在出拳过程要求右臂旋转而出，这样做的作用主要有两点：
其一，右手臂旋转而出其定向作用较强。这样有可能冲破对手的阻挡直接攻击到对方。这如同于有复线装置的枪管射出去的高速旋转的子弹，其稳定性和射程都要远于没有复线装置的枪管射出的翻滚的子弹。其实在此过程左臂也有旋转收回的动作，起作用也是增强定向性，两臂反向旋转，前后对拔抻拉，有利于身体的协调与稳定。
其二，手臂旋转而出有利于增加拳向前的冲力。由运动解剖学知识可以知道：直接出拳时只调动了三角肌、冈上肌、冈下肌、小圆肌等肩带肌群和上臂肌群，对于前臂肌群调用的很少；而当手臂随着拳头旋转而出时，更多的调用了肩带肌群、上臂肌群、前臂肌群和手肌肌群。
这样更多的肌肉参与了活动，它们协同作用，曾进了兴奋性，便于收缩与紧张，进而力量增大，冲拳的力量更足、更猛。
4 从人体结构的力学特征对进步崩拳进行分析
人体四肢由近端关节至远端关节，各关节所配置的肌肉的强弱，即肌肉的生理横断面逐渐减小。在生物力学中把关节处所配置的肌肉生理横断面大的称大关节，反之称小关节。这与人体活动时各关节所遇到的阻力矩由近端至远端依次减小的情况是完全一致的。
关节活动顺序的原理告诉我们：“运动中当需要克服大阻力或需要表现出较高的动作速度时，肢体各关节的肌肉虽然都同时用力，但其中大关节总是首先产生活动，并依据关节的大小表现出一定的先后顺序。因此依据关节大小表现出大关节首先发力以克服物体（或环节或肢体）的惰性，便于物体（或环节或肢体）的启动；中等关节次发力，便于物体（或环节或肢体）进一步加速；小关节最后发力，便于控制物体（或环节或肢体）的运动方向和运动幅度。”
形意拳的进步崩拳便充分运用了上述运动的原理：在出拳前，左脚尽力向前迈一步，右脚随即向前跟半步，即首先调动臀大肌、股二头肌、半健肌、半膜肌等大肌肉的活动；再次旋转腰髋，并有向前送肩的动作，该动作整体调用了腹外斜肌、下后锯肌、背阔肌、前锯肌、肩胛肌等相对较大肌肉群的活动；最后，在以上基础之上手臂前冲，拳头旋转而出，该动作调用了三角肌、股二头肌、股三头肌即前臂与手部的横截面积较小的肌肉群。由此可见，进步崩拳动作严格遵循这一规律。否则必然造成动作结构错误、动作幅度、速度、力度受限、身体稳度降低等负面结果，进而影响整体力量的发放，减小崩拳的杀伤力。
以上的原理正如同形意拳诀中所讲的外三合原理一样，在此基础上在着重思想意识的练习，精神的高度集中，加之呼吸的配合，即拳诀中所说的内三合，这便是武术中经常提到的内劲或内劲练习方法。
整体而言，形意拳要求动作协调，肌肉发力顺序连贯，心态平和，意识集中。在练习与实战中，这样的一拳击打出去，其威力不言而喻。武林中所谓的一招制敌与一击必杀之技并非是危言耸听，也不是神秘的传奇，是真实的存在。
5 结论
中华武术中的整劲并不像电视、电影、小说或部分文章上所说的那样神之又神，玄之又玄的东西。它是完全可以用现代科学所证实并解释清楚的。另外值得注意的是，形意拳之崩拳仅是形意拳众多拳法中最为简洁实用的一拳，另外还有劈、钻、炮、横基本四拳。它们都可以直接或间接用上述有关的运动生物学方面的知识加以解释；其实不仅是形意拳，中华武术中几乎所有拳法，它们虽形式万千、练法各异，但都不会脱离内外三合的原理。它们都可以用运动生物力学、生物化学、生理与心理学等方面的知识进行合理的科学化的解释。借助这些学科我们可以更好地了解武术运动对人体结构机能的影响机制，揭示强身健体、防身养生和观赏自娱的客观价值，阐释武术运动对人体锻炼的独特作用，为武术提供科学理论依据。
肌肉的主要生物力学特征范文5
本文对中医手法教学进行了回顾和探讨，总结出教学质量没有实质性突破的根本原因在于“就手法而学习手法”的传统“经验式”的教学模式。解决这个问题的关键是在教学中引入现代物理学中的力学概念。在手法教学过程中合理恰当地安排和设计好教学内容，这将为手法医学的发展产生重大影响。
【关键词】 手法 力学 教学
手法是推拿和骨伤治疗疾病的主要手段，《推拿手法学》是针灸推拿专业和骨伤专业学生学习的主干课程和必修课程之一，学生对手法学习、理解和掌握程度的好坏，将直接对本学科的临床治疗效果产生决定性的影响，也将直接影响到学生整体专业素质的高低。因此，手法教学是推拿和骨伤人才培养的重要环节之一。长期以来，我们在手法的教学和临床带教过程中，深切地感到传统手法的教学模式只是一种纯粹“继承”式的学习，所培养的学生根本无法将手法医术发扬光大，换言之，传统手法的教学模式所培养的学生不具有创造性和创新性能力，打不开思路，找不到“将手法医术发扬光大”的方法，问题的根本不在于学生思维的愚笨，而是整个教学模式根本就没有培养学生创造性思维的环节，没有给学生必需的启发和提示。我们经过多年来的探索，发现在手法教学过程中全面引入现代物理学中的力学概念，将把手法的教学工作提升到一个新的层次。
1 传统手法教学存在的误区
在我国中医药院校的手法课教学里，内容上都是要求学生学习掌握一指禅推、按、揉、扌衮、扳、拔伸、推等教学计划所要求的传统经典手法，主要是掌握手法的术式结构和临床运用，熟悉这些基本手法所派生的其他手法，辅助学习端、提、接、劈等其他各家各派的手法，教学的方式也都是沿袭老师先讲授手法的动作要领、再进行示范动作表演、同学再在课堂上进行手法练习的教学模式，老师讲完、学生练完，手法也就学完了。这只是一种“就手法而学习手法”的传统“经验式”的手法教学模式，只是一种“动作模仿式”的学习，毫无创造性可言！如果不从根本上改变目前的这种教学状况，流传了几千年的祖国传统手法医学将永远停滞不前，一代复一代的继承，不会也不可能向前发展。虽然有部分老师在教学过程中也深感这种传统教学内容和教学模式的刻板、机械和陈腐，做出过各种努力试图去改变目前这种现状，比如把教学地点放在临床上或手法实验室里，或采用互动式的教学方法等，但其本质并未能跳出传统的教学方式，问题的关键在于教学观念没有质的改变，我们不能够只是教授给学生“经验式”的知识，不能够只是要求学生能够像“工匠”式的操作就行了，我们必须要求学生明白和理解手法的作用原理和作用效应，才能让学生对手法的学习提高到一个深的层次。
手法教学要突破几千年来的教学模式，使手法教学质量有一个质的飞跃，就必须从根本上跳出“就手法而学习手法”的传统“经验式”的手法教学模式，运用现代的思维方式来剖析其作用原理和生物力学效应，运用现代其他学科如物理学、生物力学和解剖学等学科的原理、方法和手段对古老的中医传统手法进行分析和研究，才能够让这门古老的祖国医术焕发出新的生命和活力，并与世界手法医学接轨。
2 对突破传统手法教学模式的思考
要使手法传统医术与现代科学完美结合，就必须在整个手法教学过程中寻找一个最佳切入点。根据近年来医学界对手法医学的最新研究成果，结合西方医学对手法的认识观念，我们认为手法的最大特点在于“手法作用于人体，以力为作用特征［1］”。因此，可以把“力”的概念作为运用现代科学思维方式研究手法医学的桥梁和纽带。力学，横跨于手法医学和现代科学之间，力学概念的全面引入，可能为我们研究手法医学开辟了一条光明之路。
推拿界有一句至理名言，曰“其疗法的独特性在世界医学中独树一帜［2］”，但多年来，我们对其“独树一帜”的理解好像紧紧停留在一种感觉和模糊的认识上，对其“独特之处”并没有十分明确和清醒的认识，几乎所有的手法医学工作者都明显感觉到了其治疗方式的与众不同之处，但都不能明确指出它为什么与众不同，其“独特之处”到底在哪儿？综观整个医学体系，不同学科治疗疾病的手段各不相同，内科医生用药，外科医生用刀，针灸医生用针，心理医生用语言，就是手法医学是以“力”为手段来治疗疾病的，手法的运用过程就是一个“力”的运用过程，手法的治疗原理其实就是力学效应。当然，这种效应不应该仅仅单纯地理解为现代物理学上的力学效应，它还应该包括生物力学效应。
力作用于人体可以产生各种反应或效应，这已是不争的事实，它包括血液循环的改变、各种神经反射的出现、肌肉的运动和变形、骨关节位移、胃肠道的蠕动、内分泌的平衡以及精神心理活动的改变等各个方面。现代力学研究对象是物体，将其研究方法运用于生物体研究，在某些环节可能有不尽合理之处，但这并不妨碍力学概念在手法教学时的引入，因为这毕竟是一条手法医学与现代科学接轨的必由之路，不足之处仅在于现代物理学的研究方法和手段不能够完全诠释手法医学的精妙之处，原因和错误不是现代物理学的笨拙和肤浅，而是各自的研究对象不同，人与物体毕竟是不可完全划等号的两件事物，人有精神和心理，而物体则没有［3］。
3 力在手法量效关系研究中的作用
手法的量效关系历来都是手法医学界争论的焦点话题，至今也没有一个统一的观点。手法量效关系的研究在相当长的一段时间内都将是手法医学界面临的重要课题之一，也是基本性问题，但具有相当的复杂性，因为至今仍有许多基本理论和技术上的问题亟待解决，要了解手法的量效关系，其难度可想而知。但手法的量效关系又是手法医学工作者不能回避的问题，手法医学要现代化，就必须认真对其加以分析和研究。量效关系的研究是现代科学的研究方法和思维方式，长期以来对手法量效关系的研究之所以没有取得实质性突破，其根本原因在于多年来我们没有找到一个好的研究手段来对手法医学进行研究。力学概念的引入，将为手法量效关系的研究提供很多有益的帮助和启示。
手法教学历来都十分注重和强调力、能和信息的渗透性，但多年来对其渗透性并没有明确的衡量标准，绝大多数时候都是依靠医生和病人的一种感觉，这不符合现代中医医学的发展趋势。自古以来，中医自外向内都有皮毛、络脉、筋肉、经脉、骨骼和脏腑之分，手法的作用效应到了人体的什么位置层次，应有一个明确的界限划分和衡量标准，只有如此，我们才有可能对手法的操作规程进行客观量化，是正确运用手法和产生疗效的关键所在。现代物理学中的力学正好可以完美地解决这些问题，不失为解决手法作用层次的突破口。
4 力学概念在教学中的运用
4.1 力学基本概念的学习 手法教学中力学概念的引入，首先应学习一些基本的物理学概念。这些概念包括刚体、力、力矩、张力、变形、平衡、位移、旋转、自由度、笛卡尔坐标系等，还应该介绍力学的一些基本要术，比如力的大小和方向、作用点、时间、长度等，与之相关的还有向量、质量、速度、加速度、频率和固有频率等等。这一章节的内容应在学习具体的手法之前作为基础知识进行学习，只有在掌握了这些基本的力学概念后，才有可能进一步学习生物力学的知识。课时数以两节课左右为宜，可以结合其他的物理学知识进行讲解，以加深学生对这些概念的理解。如果在教学计划中有安排手法的力学分析课，则需要在这一阶段增加学习力学分析图和力学计算公式的内容，为学生掌握手法的力学作用方式、有效力和无效力打下基础，可以使学生更好地掌握手法的动作要领和用力技巧。
生物力学是研究力或能量作用于生物体、生物材料或生物系统时力的运动和形式的一门科学。在物理学概念基础上，结合人体的生理解剖特点，学习一些生物力学的基本概念，比如动力型位移、静力型位移、张力型位移、生理性载荷、病理性载荷、功能性载荷、组织结构力学、剪切力、拉伸力和压缩力等等。而刚体生物力学主要分为静力学和动力学这两个部分，无论哪一个方面都是一门独立的学科，有各自独立的研究内容和评价标准体系。在生物力学中，移位、载荷、阻力和时间这四个要素相互关联、相互作用、相互影响，这四个概念均可以用现代物理学方法对其研究和分析，但学生要了解其中的一项内容，就必须了解其他三项内容，其关系密不可分。这一部分可以结合疾病和临床进行分析和讲解，将增加学生对这一部分知识内容的兴趣。在学习这些概念和关系的时候，最好是将其与人体的生理病理现象结合起来讲解，比如，可以将位移与骨关节、位移与脊柱、变形与肌肉组织等相结合，既可以增加学生学习的兴趣，也为临床课的学习打下基础。这一章节的内容也应在学习手法之前作为基础知识进行学习，其课时数可以考虑安排二至四节为宜。
4.2 运用力学知识对手法进行分析，促进手法教学质的飞跃 物理学概念和生物力学概念的学习，仅仅是为分析手法作用于人体所产生的生物力学效应奠定基础。在学习手法时，应重点讲解手法的生物力学效应、手法的作用原理和实质。例如，各种外力造成的骨关节脱位、半脱位和错位（错缝），肌肉组织形态的变形、神经传导的主阻滞、血液动力学的改变、内分泌平衡和胃肠道蠕动加强等方面。老师在讲解每一个手法时，都应该画出手法的力学分析图谱，对手法的有效力、无效力进行分析，通过力学分析来剖析手法的作用实质，加强有效力的运用，剔除手法中的无效力，并通过这一途径来帮助学生从现代科学的角度来认识中医古老的手法，认识手法的合理性和非合理性，从而更合理、更高效地运用手法来解决临床问题。
在手法教学中引入力学概念来对手法进行分析，并不是力学概念引入手法教学的终极目的。通过运用力学知识对手法进行分析，培养学生从力学角度来对古老手法进行改革，在此基础上培养学生手法的创新能力，创造出新的手法，结合临床培养学生手法的再组合能力，以及运用现代思维从不同角度对古老手法进行全新的认识和思考才是我们的终极目标，这将为培养高素质的手法医学人才打下坚实的基础，是培养创新型人才的关键环节和步骤，也为古老的手法医学走向世界并与现代医学接轨创造了有利条件。这一部分的知识内容应穿插在每一个具体的手法中进行讲解，对每一个手法都应进行生物力学效应、手法的作用原理和实质分析，这将实质性地提高学生对手法的认知和理解能力。掌握手法的操作方法是进一步学习手法的基础和前提，故这一部分的知识内容应在学生掌握手法操作的基础上进行学习。传统的手法教学内容是学习手法的概念、动作要领、注意事项、分类、功效及主治和临床运用等几个方面，根据以上分析，可以考虑增加手法的力学特性和生物力学效应这两方面的内容。
综上所述，我们对传统手法教学模式的认识是：老师是将几千年来积累下来的丰富经验知识原封不动的传授给学生，而学生则只能被动地“继承”前辈们的经验知识，在这种模式下培养出来的学生没有手法创新能力，很难打破常规去产生和创造出具有临床现实意义的新的手法，也不可能根据临床的实际情况去重新设计和组合手法。解决这个问题的关键在于将现代物理学的力学概念引入到手法教学中，只要合理恰当地安排和设计好教学内容，这将对手法医学的发展产生重大的影响。
参考文献
1 严隽陶.推拿学.北京:中国中医药出版社，2003，66.
肌肉的主要生物力学特征范文6
【关键词】24式太极拳；传统杨式太极拳；生物力学对比
A Biomechanical Comparative Study between 24-Posture and Traditional Yangs Style Tai Chi
HU Yan-bin1, HU Xiao-chen2, ZHANG Xiu-juan1, ZHANG Xiao-di1, YU Xiaoyan1
(1. Department of Physical Education, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029;
2. Department of Physical Education, Beijing Language and Culture University, Beijing 100083)
【Abstract】 The research, employing research methods of biomechanics and advanced instrument (QUALISYS-MCU500 infrared radioactive testing system), makes a biomechanical analysis into the 24-posture Tai Chi movements of three excellent Tai Chi players. It also compares the morphological date of the typical motions of 24-posture Tai Chi and traditional Yangs Style Tai Chi. We hope to provide some experimental ground for the study of the similarities and differences between the two styles of Tai Chi in their forms and their value functions.
【Keywords】 24-posture Tai Chi, Traditional Yangs Style Tai Chi, Biomechanical Comparation
1研究对象与方法
1.1研究对象
研究对象为三位亚洲武术锦标赛、全国武术锦标赛以及全国太极拳、剑锦标赛冠军。运动员基本情况见表1。
1.2研究方法
1.2.1文献资料法
查寻了全国中文体育期刊的13个核心期刊近十年关于太极拳在运动生物力学方面研究的文献，以及相关论文、著作。
1.2.2专家访谈法
咨询了北京体育大学武术系和运动生物力学教研室的老师和专家，向其请教有关论文实验设计、数据分析等方面的问题。
1.2.3三维运动学测试与分析
应用红外远射测试系统对24式太极拳的主要动作进行三维生物力学分析。
1.2.3.1QUALISYS―MCU500红外远射测试系统简介
应用瑞典产QUALISYS―MCU500红外远射测试系统（六个镜头）对24式太极拳的全套动作进行拍摄，拍摄频率为20幅/秒和40幅/秒。
下面对QUALISYS系统进行简单的介绍。QUALISYS系统即红外光点测试系统。它有六个镜头对准研究对象可对其运动的全过程进行测试。与传统的高速摄影（录像）与解析方法相比，红外光点测试系统省却了人工解析的繁重工作，不但可以对测试结果进行快速反馈，而且避免了人工判读测试点所产生的人为误差。QUALISYS系统由MCU(Motion Capture Unit)、反射标志物、计算机及相关软件组成。其基本工作原理为：将反射物置于红外光环境中，镜头将捕捉由标志物反射的红外光线，计算反射标志物在空间的位置。红外光线由MCU的红外发光二极管发射。反射标志物表面是一种特殊的反光材料，如果有一束光向标志物射去，其反射光中相当大的部分将沿着入射的方向发射回来。MCU集红外光线发射、图象获取、图象处理和数据传输功能为一体，是该系统的核心部分。一个MCU可以获取图象的2维坐标，两个以上的MCU获取的2维坐标经过合成就可以得到图象的3维数据。本系统配备6台MCU，他们依次串联就可进行同步测量。在进行测量过程中，只要某个反射标志物反射的红外光在某个瞬间能够被2个以上的MCU捕捉，该标志物的三维坐标就可准确地获得。因此，该系统能够方便、快捷、准确地获得复杂运动的三维运动信息。
实验现场布置及系统工作原理如图1所示。
图1 实验现场布置图
1.2.3.2标志点的设置
共26个红外反射标志点固定在受试运动员身体上。固定位置如表2所示。
1.2.3.3实验过程
（1）架设测试系统
对六个镜头的高度、俯仰角度和焦距进行调整，使坐标框架在每个镜头中的位置在中间靠下，且光点大小合适。
（2）对测试空间进行标定
标定时，实验人员在运动员技术动作可能会达到的空间内不断晃动手中标定杆对测试空间进行标定。标定时间为10秒，共200个和400个画面。系统自动计算六个镜头的标定参数，并对是否通过标定进行判定。
（3）动作技术测试
受试运动员进行一定的准备活动后在其身体测试部位贴置反射标志点。为减少系统误差，所有项目运动员标志点的设置均由一人完成。身贴标志点的运动员在测试范围内完成一套动作，每个被测试者演练3－4次，取测试效果最好的一次进行分析。
测试效果如图2所示
图2QUALISYS测试太极拳效果
（4）数据处理方法
测试完毕后，对画面中各点进行定义，系统自动计算并给出各标志点相对于空间标定坐标系的三维坐标。
应用QUALISYS系统中的QTools软件和Excel软件对一些基本运动学指标进行计算，这些指标包括：各点运动速度、膝关节角度、肘关节角度、重心变化趋势以及胸椎曲率的变化趋势。其中膝关节角度定义为同侧膝―踝连线与髋―膝连线的夹角，肘关节角度定义为同侧腕―肘连线与肘―肩连线间的夹角。
2结果与分析
本文将一套24式太极拳的主要动作按定式动作进行分组研究。其中定式动作一类主要按步型分类（见表3）。将三个受试者24式太极拳的主要动作进行形态学数据统计并和传统杨式大架太极拳的主要动作进行比较，找出异同。从而为太极拳的拳理提出一定的科学的依据和补充。
2.1定式动作的形态学数据分析
对三个受试者24式太极拳中的主要动作的测量数据进行统计，所得结果见表4、表5、表6。
三个受试者主要定式动形态学数据统计，见表7。
武冬等通过对杨澄甫所著《太极拳体用全书》中104张拳照进行照片解析，从生物力学的角度揭示了杨式大架太极拳的技术特征〔1〕，所得统计数据见表8。
2.1.1弓步、虚步、仆步
传统杨式大架太极拳中弓步的承重腿膝角在128°左右，非承重腿为164°左右。虚步的承重腿膝角在133°左右，非承重腿为151°左右。仆步的承重腿膝角在106°左右，非承重腿为178°左右。左右肘角在148°左右（见表8）。
在24式太极拳中，三个受试者所完成的60个弓步中，有37个左弓步23个右弓步。两侧弓步的承重腿膝角平均为98°左右，非承重腿为160°左右，左右肘角为140°左右。4个虚步的承重腿膝角平均为105°左右，非承重腿为146°左右，左右肘角为134°左右。2个仆步的承重腿膝角平均为40°左右，非承重腿为172°左右，左右肘角为139°左右。
将两者进行比较发现，无论是传统杨式大架太极拳还是24式太极拳，弓步、虚步、仆步三种步型的非承重腿的角度在165°左右，这说明，非承重腿并没有完全伸直，充分体现了太极拳“屈蓄有余”的特点。而就承重腿而言，24式太极拳中三种步型的承重腿膝角比传统杨式大架太极拳的承重腿膝角小了30°，尤其是仆步小了60°。武冬等在《杨式大架太极拳主要动作的生物力学特征分析》一文中指出，传统杨式大架太极拳弓步动作的这一特点是由其技击性决定的，这一角度可使支撑腿发挥最佳的登地效果，有利于蓄劲发力和借劲发力之间攻守的转换。而在24式太极拳的演练中，弓步、虚步承重腿膝角平均为100°左右，承重腿接近于水平。由运动生物力学原理可知，承重腿的膝角越小（承重腿的膝关节不能超过前脚的脚尖），大腿肌群的承重力越大。因此，24式太极拳的练习对提高练习者腿部肌肉尤其是股四头肌、半键肌、半膜肌和股二头肌的力量具有良好的作用。对中老年人来说，良好的下肢力量，是提高身体平衡能力减少摔跤几率的关键。通过练习24式太极拳，可以增加下肢的肌力，提高平衡能力，从而具有良好的健身价值。
2.1.2独立步类（金鸡独立）
传统杨式大架太极拳中独立步的支撑腿膝角在170°左右，而非支撑腿为135°左右。在24式太极拳中，支撑腿膝角在160°左右，而非支撑腿为65°左右。
将两者进行比较，他们的支撑腿的角度在165°左右，这说明，，支撑腿并没有完全伸直，也体现了太极拳“屈蓄有余”的特点。而非支撑腿两者的差别很大。相差70°左右。这就说明了传统杨式大架太极拳的非支撑腿提膝时并没有完全收紧，将其进攻和放手的双重含义充分的体现出来。而24式太极拳的非支撑腿提膝时膝角只有65°左右，因此动作具有很好的观赏性。
在各类动作中左右肘关节角度都保持在140°左右。这就体现了太极拳处处带有弧形、带有劲的特点。
3结论与建议
通过以上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我们可以看出，传统杨式大架太极拳无论是动作的高低还是动作幅度均小于24式太极拳。当然，这里也应考虑到比较对象的年纪问题，杨澄甫先生留下来的拳照都是在他年纪较大的时候所拍摄的。而24式太极拳的受试者的年龄在30岁左右。但是，就目前太极拳的发展现状来看，传统太极拳与竞技太极拳确实存在着较大的差异。传统的太极拳比较注重其技击性，这也就决定了它的一切动作都要以技击性和实用性为目的，所以动作幅度较小，有利于用力和动作的收放自如。所以说，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，其目的是为了更好地修身和健身，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。所以其动作的幅度较大，更注重美观和健身的效果。
参考文献
