两相连小球运动的力学分析
运动生物力学
运动生物力学 运动生物力学：是生物力学的一个重要分支，是研究体育运动中人体机械规律的科学。 运动生物力学的主要任务：提高运动能力，预防运动损伤 运动生物力学的研究方法分为测量方法和分析方法，其中测量方法可以分为运动学测量、动力学测量、人体测量、肌电图测量 运动学测量的参数：（角）位移、（角）速度、（角）加速度 动力学测量的参数：主要界定在力的测量方面。 人体测量是用来测量人体环节的长度、围度及,（质量、转动惯量等） 肌电图测量是用来测量肌肉收缩时的神经支配特性。 动作结构：运动时所组成的各动作间相互联系、相互作用的方法或顺序 动作结构的特征主要表现在运动学和动力学，运动学特征指完成动作时的时间、空间和时空方面表现出来的形式或外貌上的特征；动力学的特征指决定动作形式的各种力（力矩）相互作用的形式和特点，包括力、惯性和能量特征。 运动学特征：时间特征、空间特征和时空特征 时间特征反映的是人体运动动作和时间的关系：半蹲起立和深蹲起立 空间特征是指人体完成运动动作时人体各环节随时间变化所产生的空间位置 改变状况：下肢和躯干等空间移动轨迹 时空特征指人体完成运动动作时人体位置变化的快慢情况。 动力学特征包括，力的特征、能量特征和惯性特征 能量特征：人体运动时完成的功、能和功率方面的表现形式。 惯性特征：人体运动中人的整体、环节以及运动器械的质量、转动惯量对运动 动作所具有的影响。 动作系统：大量单一动作按一定规律组成为成套的动作技术，这些成套的动作技术叫做动作系统。 人体基本运动动作形式可主要归纳为推与拉动作、鞭打动作、缓冲和蹬伸动作及扭转、摆动和相向运动等动作形式 上肢基本运动动作形式——推（铅球）、拉（单双杠）、鞭打（标枪）★人体基本运动下肢基本运动动作形式——缓冲、蹬伸、鞭打 动作形式全身基本运动动作形式——摆动、躯干扭转、相向运动 人体的运动是由运动器系的机能特征所决定的，即以关节为支点，以骨为杠杆，在肌肉力的牵拉下绕支点转动，各肢体环节运动的不同组合使人完成千变万化的动作。 生物运动链根据其结构特点可以分为开放链和闭合链。见书P28-图2-15 生物运动链中的杠杆同机械杠杆一样也分为平衡杠杆、省力杠杆和速度杠杆 人体中的三类骨杠杆：见书P30-图2-16 ★人体惯性参数是指人体整体及环节质量、质心位置、转动惯量和转动半径 人体简化模型：质点模型、刚体和多刚体模型
圆周运动受力分析
圆周运动中力与运动的关系 圆周运动的加速度指向圆心，意味着物体所受的作用力在圆心方向上的合力必定指向圆心，其合力的大小为ma，其中a有多种表达方式。 处理的基本思想：按照受力分析的步骤分析找到具体场景中物体可以得到的作用力，在圆周的任意一点处，根据合力的要求处理力与力之间的关系。 例题7、一辆汽车以54km/h的速率通过一座拱桥的桥顶，汽车对桥面的压力等于车重的一半，这座拱桥的半径是m。若要使汽车过桥顶时对桥面无压力，则汽车过桥顶时的速度大小至少是m/s。 练习1、如图所示，长为R的轻质杆（质量不计），一端系一质量为m的小球（球大小不计），绕杆的另一端O在竖直平面内做匀速圆周运动，若小球最低点时，杆对球的拉力大小为1.5mg，求： ①小球最低点时的线速度大小？ ②小球通过最高点时，杆对球的作用力的大小？ ③小球以多大的线速度运动，通过最高处时杆对球不施力？ 练习2、“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术，演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而不掉下来．如右图所示，已知桶壁的倾角为θ，车和人的总质量为m，做圆周运动的半径为r.若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力，则 （1）演员的速度。（2）演员对桶壁的压力。 练习3、如图所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是 A．受重力和台面的支持力 B．受重力、台面的支持力和向心力 C．受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力 D．受重力、台面的支持力和静摩擦力 练习4、如图所示，有一质量为M的大圆环，半径为R，被一轻杆固定后悬挂在O点，有两个质量为m 的小环(可视为质点)，同时从大环两侧的对称位置由静止滑下，两小环同时滑到大环底部时，速度都为v， 则此时大圆环对轻杆的拉力大小为() A．(2m＋2M)g B．Mg－2m v2/R C．2m(g＋v2/R)＋Mg D．2m(v2/R－g)＋Mg
运动力学(有答案)
一选择题： 1根据人体重心和支撑点的位置关系，手倒立属于哪种支撑平衡？（B） A 上支撑平衡 B 下支撑平衡 C 混合支撑平衡 D 稳定支撑平衡 2 跳高运动员起跳时要用力摆臂摆腿，这是因为（C） A 能带动重心，超越较高的横杆 B 把动量传递到起跳腿上，带动起跳腿向上 C 改变支撑反作用力，能增加起跳腿的蹬地力量 D 上述答案都不对 3 人体平衡时的稳定角是（B） A 重心的倾斜角 B 重心垂线与重心到支撑面边缘的相应点连线的夹角 C 重心与支撑面边缘相应连线的夹角 D 重心垂线与重心到支撑面中心连线的夹角 4跟腱附着点的跟骨骨折，是由于小腿三头肌的强力收缩对跟骨产生异常大的（B）引起的。 A、剪切载荷 B、拉伸载荷 C、压缩载荷 D、复合载荷 5乒乓球静止放于球桌上，球与桌面之间存在着弹力，弹力的大小（B） A、大于球的重力 B、等于球的重力 C、小于球的重力 D、没有弹力 6人体的骨杠杆系统包括：（ABC） A 省力杠杆 B 平衡杠杆 C 速度杠杆 D 力量杠杆 7影响物体转动惯量的因素包括：（ACD） A质量 B 物体的转动速度 C质量的分布 D转动轴的位置
8水对人体的阻力包括：(ABCD) A 摩擦阻力 B 形状阻力 C 兴波阻力 D 碎破阻力 9下列方法“不属于”运动学研究方法的是：（ABC） A 三维测力 B 表面肌电测试 C 身体成分测试 D 平面图像解析 10 运动生物力学的任务是：（ABCD） A改进运动技术 B改善训练手段 C改革运动器材 D预防运动损伤、运动康复与健康促进 11撑杆跳属于(C)动作系统. A周期性 B非周期性 C混合性 D不固定 12 跳高运动员起跳时要用力摆臂摆腿，这是因为（C） A 能带动重心，超越较高的横杆 B 把动量传递到起跳腿上，带动起跳腿向上 C 改变支撑反作用力，能增加起跳腿的蹬地力量 D 上述答案都不对 13 人体平衡时的稳定角是（ B ） A 重心的倾斜角 B 重心垂线与重心到支撑面边缘的相应点连线的夹角 C 重心与支撑面边缘相应连线的夹角 D 重心垂线与重心到支撑面中心连线的夹角 14转动惯量是度量物体惯性大小的物理量。（ B） A、平动 B、转动 C、静止 D、扭动 15 体育运动中的动作系统大体可分为：（ABCD） A周期性动作系统
运动生物力学的概念
一．运动生物力学的概念：运动生物力学的概念是研究体育运动中人体及器械机械运动规律的科学。 二．动能与势能的正确利用(高水平运动员动作的特征）：1.高水平运动员在完成投掷动作时有效地利用了助跑速度。2.高水平运动员超越器械动作时间短，身体背弓大器械被充分引向身体后方。3.高水平运动员较好的利用了身体的动能及肌肉的弹性势能。 三．人体运动的形式：如果将人体简化为质点，人体运动可分为：直线运动和曲线运动。如果将人体简化为刚体，人体运动可分为：平动，转动和复合运动。2.斜抛物体的运动：1.定义：运动轨迹为抛物线 2.斜抛运动的构成：水平方向：匀速直线运动竖直方向：竖直上抛运动 四．牛顿第一定律（惯性定律）：1.定义：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。2.应用（保持跑速，动作连贯）牛顿第二定律及其应用1.定义F=ma 2：几点注意1.a是运动学量F是动力学量，他们都是矢量力是产生运动的原因，并且加速度方向与力的方向一致。 2.牛顿第二定律中的物体是被当做质点的 3.加速度与力同时出现同时消失，反应的是瞬时关系。应用：加速跑，超重，失重，弯道跑 五．牛顿第三定律及其应用：1.定义Fab=-Fba 2.应用：加速跑，起跳，投掷链球 六．动量与冲量 1.动量：K=mv 2.冲量：I=Ft 动量定理在体育中的应用1：落地缓冲动作：要减少对人体的冲力，就得延长力的作用时间。 七．人体平衡的力学条件人体平衡的力学条件是人体所受的合外力为零和合外力矩为零。表达式为：∑F=0，∑M=0 如：燕式平衡，单杠支臂悬垂 八．人体重心的概念：1.概念：人体全部环节所重力的合力的作用点，就叫人体重心 2.研究人体重心的意义：评定一个体育动作的质量，分析其技术特征和纠正错误动作等。都需要从人体重心的变化规律去分析，无论是动力性的动作还是静力性的姿势，探索其运动规律时，都离不开人体重心。 3.特点：人体中心不想物体那样恒定在一个点上，不仅在一段时间内，要受肌肉和脂肪的增长或消退等因素的影响，即使在每一瞬间，也要受呼吸，消化，血液循环等因素的影响，特别是在体育运动中，要受人体姿势变化的制约，随姿势的改变，有时甚至移出体外。例如：体操中的“桥”，背越式跳高的过杆动作等。 九．人体平衡的分类:1:根据支点相对中心位置分类：1：上支撑平衡：当人体处于平衡，切支撑点在人体重心上方，如：体操中的各类悬垂动作。2：下支撑平衡：当人体处于平衡，切支撑点在人体重心的下方，下支撑平衡在体育动作中最为常见如：站立，自由体操和平衡木的平衡动作以及田径，武术等。3：混合支撑平衡：是一种多支撑点的平衡状态，这时有的支撑点在人体重心上方，有的支撑点在人体重心下方。如：肋木侧身平衡根据平衡的稳定度分类：稳定平衡，不稳定平衡，随遇平衡，有限度的稳定平衡。 1:稳定平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体自然恢复平衡位置，而不需要通过肌肉收缩恢复平衡。如果物体偏离平衡位置的结果是物体重心升高，则该平衡是稳定平衡，多数上支撑平衡属于稳定平衡。如：单杠支臂悬垂 2：人体在外力的作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体不仅不能回到原来的平衡位置，而是更加偏离平衡位置。如果物体偏离平衡位置的结果是物体的重心降低，则该平衡是稳定平衡，多数下支撑平衡属不稳定平衡。如：单臂手倒立 3：随遇平衡：人体在外力的作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体既回不到原来的平衡位置，也不继续偏离原位置，而是在新位置上保持平衡。在体育中很少见。如：连续完成两个前滚翻。 4：有限度的稳定平衡：人体在外力作用下，一定限度内偏离平衡位置，当外力撤除时，人体回到平衡状态，但如果偏离平衡位置超过某一限度时，人体失去平衡。如：太极拳中的推手。
立定跳远的运动生物力学分析
立定跳远的运动生物力学分析立定跳远成绩通常被作为评定学生身体素质好坏的一个重要指标，同时它也 经常作为运动员选材的一个重要依据。运动生物力学是一门理论与实践密切结合 的应用科学,?它直接为增强人民体质和提高运动技术水平服务。以运动力学原理来分析立定跳远各个阶段的动作技术,找出提高立定跳远技术的途径,寻求最佳立定跳远技术,以帮助提高立定跳远的成绩。换句话说,就是从这个角度来分析立定跳远应该怎么跳,为什么要这么做,如何提高立定跳成绩。立定跳远属于抛射点与落地点在同一水平面上的抛射运动,?根据远度公式得知,影响抛射远度的主要因素是腾起初速度,又根据动量定理,?要求练习者在预蹲后应立即摆臂,蹬地跳起,蹬地应快猛干脆利落。因此,在进行完整连贯地练习立定跳远时应注意以下一些动作技术方面的问题。 动作各阶段分析 1、预蹲预摆阶段。双腿预蹲与双臂预摆是同时进行且运动方向完全相反。当双腿下蹲时，双臂由前下方经体侧向后上方摆动，上体稍前倾。这个阶段应注意四个问题。 （1）下蹲的程度，是微蹲、半蹲或是全蹲应明确。立定跳远时下蹲程度要求是微蹲，这时，人体的肌肉初长度被拉长达到了最适宜的程度。若是半蹲或全蹲就不符合人体肌肉的工作特点，变成了有意识地放慢下蹲的速度而延长力的作用时间，这样会降低肌肉的收缩力量，不利于形成强大的肌肉收缩力即爆发力。 (2)预蹲摆后能不能停顿。立定跳远动作要求是不能停顿的，当预蹲预摆后应接着迅速完成蹲地动作的，其主要原因是：停顿是把连贯的动作变成静力性动作，而静力性动作较连贯性动作易使肌体产生疲劳。。 (3)摆臂的程度。预蹲时双臂后摆应做到自然，不能强扭使摆幅加大，蹬地时双臂前摆应尽力前上方摆起，以最大程度地提高身体重心。 (4)明确预蹲摆的次数是不是越多越有利于起跳。立定跳远要求只预蹲摆一至二次，并不需要进行多次的重复。多次的重复预蹲预摆不利于充分利用肌肉的弹性，同时由于肌肉松驰现象的存在，不利于肌肉产生最大收缩强力。 2蹬地结束后人体腾空到最高点阶段。预蹲结束应立即摆臂与蹬地跳起，蹬直双腿，上体尽量前送，人体在达到最高点时成一斜线，这时候整个人体也应该是遵循角动量守恒定律的。 3人体从最高点到安全落地阶段。人体蹬离地面后，由于上体尽量前倾，在最高点时，是成一条斜线根据角动量守恒定律，当人体在腾空后，在不改变外力矩作用时，身体某一环节若以一定大小的动力矩绕转轴向某一方向产生转动，必然导致身体其他环节以等量大小的动力矩绕转轴向相反方向发生转动。这时，若不急剧挥臂，向前屈体并做收腹举腿，必然导致人体按原来斜线状态落地。为保证安全落地，必定要使下肢向反方向发生转动，并且小腿前伸着地，保证了上肢上体与下肢转动的动量矩矢量和为零，才能顺利地落地。 为了提高立定跳远的成绩，在进行动作练习时还应注意以下一些训练方法的问题： 1从抛射原理的射程公式中我们可得知：初速度与远度是成正比的，初速度是影响远度的主要因素。因此，在训练中必须着重提高初速度以提高远度。由于
最新圆周运动知识要点、受力分析和题目精讲(张晓整理)
高中圆周运动知识要点、受力分析和题目精讲（复习大全） 一、基础知识 匀速圆周运动问题是学习的难点，也是高考的热点，同时它又容易和很多知识综合在一起，形成能力性很强的题目，如除力学部分外，电学中“粒子在磁场中的运动”涉及的很多问题仍然要用到匀速圆周运动的知识，对匀速圆周运动的学习可重点从两个方面掌握其特点，首先是匀速圆周运动的运动学规律，其次是其动力学规律，现就各部分涉及的典型问题作点滴说明。 匀速圆周运动的加速度、线速度的大小不变，而方向都是时刻变化的，因此匀速圆周运动是典型的变加速曲线运动。为了描述其运动的特殊性，又引入周期（T）、 频率（f）、角速度（「）等物理量，涉及的物理量及公式较多。因此，熟练理解、掌握这些概念、公式，并加以灵活选择运用，是我们学习的重点。 1.匀速圆周运动的基本概念和公式 s Y? （1）线速度大小：丁，方向沿圆周的切线方向，时刻变化; $ 2开 （2）角速度丄「，恒定不变量; T二丄 （3）周期与频率.■； 2 2 屮二-- =a = — = （4）向心力，，总指向圆心，时刻变化，向心加速度” 方向与向心力相同； （5）线速度与角速度的关系为］二了，1'> ：」、」、「的关系为 2 加r,- v =——二朝二Z测/ 丁。所以在也、T、了中若一个量确定，其余两个量也就确定了, 而r还和'有关。 【例1】关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（） A.线速度不变 B. 角速度不变 C. 加速度为零 D. 周期不变 解析：匀速圆周运动的角速度和周期是不变的；线速度的大小不变，但方向时刻变化，故匀速圆周运动的线速度是变化的，加速度不为零，答案为B、D。
运动生物力学
一、名词解释 1、力学：是研究物体机械运动规律的学科。 2、生物力学：是生物物理学的一个分支，是力学与生物学的交叉、渗透、融合而形成的一门学科。 3、运动生物力学：是研究人体运动力学规律的学科，它是体育科学学科体系的重要组成部分。 4、转动惯量：是衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量。用ω表示。 5、角速度：是指人体在单位时间内转过的角度。用α表示。 6、加速度：指单位时间内人体运动速度的变化量，是描述人体运动速度变化快慢的物理量。 7、角加速度：表示人体转动时角速度变化的快慢，指转动中角速度的时间变化率。 8、三维坐标系：又称空间坐标，判断人体运动要从三个方向上看，由原点引出三条互相垂直的坐标轴，分别用Ox、Oy、Oz表示。 9、力：是物体间的相互作用。 10、力矩：使物体（人体）转动状态发生改变的原因，用M表示。 11、动量：用以描述物体在一定运动状态下具有的“运动量”。 12、动量矩：是转动惯量J和角速度ω的乘积。用L表示。 13、冲量：物体（人体）运动状态的改变时力作用的结果，力在时间上的积累可用冲量I表示 14、冲量矩：在研究转动问题时，把力矩在时间上的积累称为冲量矩，是力矩和时间的乘积。 15、均匀强度分布：在特定的加载条件下，材料的每一部分受到的最大应力相同。 16、适宜应力原则：骨骼对体育运动的生物力学适应性本质上是骨骼系统对机械力信号的应变。有利于运动负荷及强度导致的骨应变会诱导骨量增加和骨的结构改善；应变过大则造成骨组织微损伤和出现疲劳性骨折，应变过小或出现废用则导致骨质流失过快。 17、骨折：骨的完整性或连续性中断者称为骨折。是运动损伤中最常见的损伤之一 18、关节软骨：是一种多孔的粘弹性材料，其组织间隙中充满着关节液。 19、渗透性：在恒定的外力下，软骨变形，关节液和水分子溶液从软骨的小孔流出，由形变引起的压力梯度就是引起关节液渗出的驱动力。 20、界面润滑：是依靠吸附于关节面表面的关节液分子形成的界面层作为润滑。 21、压渗润滑：液体又接触面从运动方向的前缘挤出，在接触面的后缘由渗透压把压渗出的滑液再吸收回软骨内，这种机制能够有效地保存关节液及其位置，对抗外力。 22、收缩元：代表可以相对滑动的肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维丝，其张力与它们之间的横桥数目有关。 23、串联弹性元：表示肌浆球蛋白纤维、肌动蛋白纤维、横桥、Z线以及结缔组织的固有弹性。 24、并联弹性元：表示静息状态下肌肉的力学性质。 25、肌力变化梯度：在很多体育运动中往往要求运动员在极短时间内发挥出最大力，一般称爆发力。 26、力的时间梯度：达到1/2最大力所需要的时间称为力的时间梯度。 27、力的速度梯度：力的最大值与所需时间的比值这个指标称为力的速度梯度。 28、摆动动作：指人体肢体为增加全身活动的协调性及增加动作效果而绕某一轴进行的一定幅度的转动。 29、鞭打动作：人们把这种在克服阻力或自体位移过程中，肢体依次加速与制动，使末端环节产生极大速度的动作形式称为鞭打动作。 30、相向动作：人体在腾空状态下，由于肌群的收缩使身体两部分同时向相反方向转动称为相向动作。 31、冲击动作：在体育动作中，通过扣、踢等击打方式使人体四肢动量向运动器械实现转移的动作形式。 32、缓冲动作：肢体末端环节与外界发生相互作用，肢体由伸展到屈曲以延长力的作用时减小冲击力作用或控制外界物体的动作，在运动技术中叫缓冲动作。 33、蹬伸动作：人体在有支撑的状态下，下肢各环节积极伸展，配合以正确的摆臂技术，给支撑面施加压力，已获得较大支撑反作用力的动作过程。
圆周运动受力分析-老师版
圆周运动受力分析 1月3日 ? 训练1：匀速圆周运动向心力分析 1. 质量为m 的小球，用长为l 的线悬挂在O 点，在O 点正下方 2 l 处有一光滑的钉子O′，把小球拉到与O′在同一水平面的位置，摆线被钉子拦住，如图所示.将小球从静止释放.当球第一次通过最低点P 时，( ). A.小球速率突然减小 B.小球加速度突然减小 C.小球的向心加速度突然减小 D.摆线上的张力突然减小 【提示】注意运动方向上没有力的作用，所以不用考虑速度的变化，最后根据速度不变，推导向心力变小，拉力变小。 【答案】BCD 2. 个小狗拉雪橇在水平面内圆弧轨道匀速行驶，如图所示画出了雪橇受到的牵引力F 和摩擦力f 之间的可能的方向关系示意图，其中正确的是：（ ） 【解析】 摩擦力方向和运动方向相反，所以沿着切线，排除BC ．要有力提供向心力，所以选D 【答案】 D 3. 圆锥摆如右图所示，质量为m 的小球通过细绳挂着，在水平平面内以角速度ω转动，细绳与竖 直方向夹角为θ，悬挂点到小球所在水平面距离为h ，绳子长度l 小球转动的周期为T ，下列说法正确的是：（ ） A ．质量增加，别的不变，则h 变大； B ．转动的角速度增加，则θ增大； C ．角速度增加，则h 增大； D ．转动的周期T 跟m 无关； 【解析】 如图所示稳定运动的时候绳子的拉力和重力的合力提供向心力． 2tan tan m h mg ωθθ=化简得到2h g ω=可见h 和质量无关和角速度反相关；所以排除A ，
C ．角速度增加，h 变小，绳子长度不变，cos h l θ= 所以θ增大，B 正确； 2T π ω = 只跟h ，g 有关，跟质量无关，所以D 也正确． 【答案】 B D 4. 如图所示，半径为r 的圆筒，绕竖直中心轴OO '转动，小物块a 靠在圆筒的内壁 上，它与圆筒的摩擦因数为μ．现要使a 不下滑，则圆筒转动的角速度ω应至少为（ ） A B 【解析】 水平方向上2N mr ω=，竖直方向上mg N μ≤ ．故ω≥ 【答案】 D 5. 如图所示，两个用同种材料制成的靠摩擦传动的轮A 和B 水平放置，两轮 半径2A B R R =．当主动轮A 匀速转动时，在A 轮边缘上放置的小木块恰能 相对静止在A 轮边缘上，若将小木块放在B 轮上，欲使木块相对B 轮也静止，则木块距B 轮转轴的最大距离为（ ） A ．/4 B R B ．/3B R C ．/2B R D ．B R 【解析】 两轮边缘上的线速度相等，由v R ω=得， 1 2 A B A B R R ωω==．小木块恰能静止在A 轮边缘，最大静摩擦力提供向心力，2 A A mg mR μω=．设放在 B 轮上能使木块相对静止的距B 转轴的最 大距离为r ，则2 B m g m r μω=．由以上两式得22A A B R r ωω=，所以2 211 242A A B B B r R R R ωω==?=．故 选项C 正确． 【答案】 C 6. 如图所示，OO '为竖直轴，MN 为固定在OO '上的水平光滑杆，有两个质量相 同的金属球A B 、套在水平杆上，AC 和BC 是抗拉能力相同的两根细线，C 端固定在转轴OO '上。当绳拉直时，A B 、两球转动半径之比为2:1，则当转轴的角速度逐渐增大时 A ．AC 先断 B ．B C 先断 C ．两线同时断 D ．不能确定哪段线先断 【解析】 2 2cos cos A A B B F mr F mr αωβω?=??=??，又有cos cos A B r AC r BC αβ=??=?，可由AC BC >解出A B F F > 【答案】 A 7. 如图所示，小物体A 与水平转盘间的最大静摩擦力m 5N f =，A 与转盘圆心间 的距离为0.5m ，A 的质量1kg m =，且和一端固定在圆心的弹簧相连，弹簧 自然长度00.4m l =，劲度系数100N/m k =． 如果要二者保持相对静止地一起
从运动生物力学原理谈运动损伤的发生原因及防治
·运动医学· 从运动生物力学原理谈运动损伤 的发生原因及防治 戈定(同济医科大学式汉‘30030) 摘要:运动损伤的发生原因多种多样，但从根本_卜讲.上要是由于运动训练及技术动作违背r 运 动解剖学、生理学及生物力学的科学原理所致。本文欲探讨此力一面生物力学的原因及防治方法。 关键词:运动生物力学，运动损伤，原因，防治 On the Causes of Exercises Injury and Prevention，Treatment from the Perspective of Sports E3iomechanics (*e Dcn} (Tuug.lt Me
运动生物力学
知识点: 1、惯性参照系就是指相对地球静止或匀速直线运动的物体被选为参照物。 2、非惯性参照系就是指相对地球做变速运动的物体被选为参照物。 3、研究人体运动中常用的两种简化模型就是质点与刚体。 4、把人体简化为刚体时,人体运动分为平动、转动、复合运动。平动可分为直线平动与曲线平动。 5、物体加速度的方向与外力矢量与的方向相同。百米短跑过程中,起跑时加速度最大,速度最小;途中跑时速度最大,加速度最小,近似为零。 6、动点相对于静参考系的运动称为_绝对运动__;动点相对于动参考系的运动称为___相对运动__;动参考系相对于静参考系的运动称为__牵连运动__。 7、海拔越高,重力加速度g的越小;纬度越大,重力加速度越大,越靠近赤道,重力加速度越小。 8、运动员受不等于零的恒力作用时,该运动员不可能处于匀速直线运动状态。 9、链球从开始旋转一直到出手的这个阶段___既有向心加速度,又有切向加速度__。 10、力的作用可以使物体产生加速度与产生形变,这就就是力的作用效应。前者称为____外效应___后者称为__内效应___。力的合成与分解遵循__平行四边形_____法则。 人体内力只能改变身体的形状,不能引起人体整体的运动,人体外力可以引起人体整体的运动。 11、弯道跑时人体向内倾斜的目的就是为了产生足够的向心力,而不就是为了克服离心力。 12、跳高运动员飞跃横杆过程中,人体只受重力,重心的加速度为始终向下。 13、刚体平衡的力学条件就是合外力为零与合外力矩为零。 14、从轴的正面瞧去,力使物体按_逆__时针方向转动时,力矩规定为_正__;力使物体按_顺__时针方向转动时,力矩规定为_负__。 15、当物体处于不稳定平衡时,如果受到外力偏离其平衡位置时,重心将会降低。 16、当物体处于稳定平衡时,如果受到外力偏离其平衡位置时,重心将会升高。 17、按照支撑点与重心的位置关系,人体平衡可以分为上支撑平衡、下支撑平衡与混合支撑平衡。各举例一项。 18、按照平衡的稳定程度,人体平衡可分为稳定平衡、不稳定平衡、有限度的稳定平衡、随遇平衡。各举例一项。 19、稳定系数就定义为倾倒力开始作用时稳定力矩与倾倒力矩的比值。稳定系数大于1,物体保持稳定;稳定系数小于1,物体失去稳定。 20、描述物体惯性的物理量有两个,一个就是质量 ,它就是度量物体平动的惯性;另一个就是转动惯量 ,它度量物体转动的惯性。 22、力矩就是度量力对物体作用时产生转动效果的物理量。 23、力的方向与位移方向相同时,力作正功;力的方向与位移方向相反时,力作负功。 机械能有两种,动能与势能。 动能分为平动动能与转动动能。 势能有两种形式,分别就是重力势能、弹性势能。 24、改变滑动摩擦力的大小可以通过改变滑动摩擦系数与正压力来实现。 25、改变最大静摩擦力的大小可以通过改变静摩擦系数与正压力来实现。 26、摩擦系数的大小与接触面的粗糙程度、材料的属性与接触面积的大小有关。 27、转动轴可分为实体轴与非实体轴。非实体轴可分为关节轴与基本轴。人体三根基本轴为矢状轴、额状轴与垂直轴。 28、人体绕单杠转动属于有支点有实体轴的转动,人体在投掷链球或花样滑冰时在冰面上的旋转属于有支点无实体轴的转动,人体跳水或体操中的空中转体动作属于无支点无实体轴的转动。 29、乒乓球比赛中运动员以相同的速度与角度击打出上旋球与不旋转的球,上旋球的落点将会更近,速度将会更快。 30、当人体在空中转动时,转动惯量的大小与质量的大小、质量的分布、轴的位置有关;与重心位置无
散打动作技术的运动生物力学分析
散打动作技术的运动生物力学分析 散打是一项用身体特定部位作为进攻或防守武器的搏击性运动。纵观其动作技术特点，散打中任一技术动作都是在肩、躯干、腰、髋、膝、裸各关节的充分配合下完成的，要求将各关节的分力聚集一点作用于目标。散打动作技术主要有拳法、腿法、摔法。拳法主要包括直拳、摆拳、勾拳、劈拳、扣拳、鞭拳、弹拳七种，是以直、摆、勾、为主体；腿法主要有前蹬腿、侧踹退、横鞭腿、后摆腿、下劈腿、扫腿六种，是以前蹬腿、鞭腿、侧踹腿为主体；散打中的摔法主要有夹摔、抱缠摔、接腿摔、等三种[1I。拳法的特点在于进攻路线短、冲力大、速度快、发力狠、动作突然、防不慎防、躲避困难、而且易于应用身体的力量。腿法的特点进攻路线长、打击力大、是远距离进攻最有效的武器。摔法的特点是速度快、发力突然，是贴身搏击的锐利武器。 1 对散打动作技术肌群工作特征分析 肌肉是人体运动的发动机，是产生力的器官。散打动作技术的肌群力学特征主要通过参与工作的肌肉作用类型、肌肉功率、肌肉功、肌肉的发力顺序四方面表现出来。 1．1 参与工作的肌群及其特点 散打中的每一动作技术都是全身性的运动，都要求身体各部位的肌群协调、充分的配合使机体能量经济化和动作效果最优化。从体育解刨学的角度上讲，其动作设计与人体的上肢、躯干、和下肢等关节的肌肉的工作特征紧密相连。下面以散打中最常用的右手掼拳为例、对参与掼拳动作关节的运动及肌肉工作的特点进行分析：右手掼拳的动作要求右腿轻微下潜继而快速蹬地并向内扣，髋关节伸展内旋，躯干向左回旋，同时肩胛骨前伸，肩关节前屈，肘关节伸的同时伴随前臂内旋，右拳向外、向前、向里横掼，力达拳面。做掼拳动作时，右腿轻微下潜右后快速蹬地并向内扣动作是由髁关和膝关节完成，参与的肌群为小腿三头肌、胫骨后肌、股四头肌等，是肌肉在近固定时做超等长收缩完成的。髋关节伸展内旋动作主要是臀大肌、大收肌、股二头肌、半肌腱和半膜肌、臀中肌和臀小肌前部及阔筋膜张肌等肌群在近固定时做向心工作完成的。躯干左回旋动作是由左侧腹内斜肌和右侧腹外斜肌在下固定时做向心工作完成。在手臂摆动过程中，上肢带的肩胛骨做前伸运动，主要是由前锯肌和胸小肌在近固定时做离心工作完成的；肩关节前屈主要是由胸大肌、三角肌前部肌纤维做等长工作完成；肘关节伸的同时伴随前臂内旋动作，肘关节伸主要是由肱三头肌和肘肌在近固定时做向心工作完成的；前臂内旋是旋前原肌、旋前方肌在近固定时做向心工作完成。 由以上分析得知，各关节肌肉的收缩形式有离心收缩、超等长收缩、等长收缩等收缩形式。在各种收缩形式中，产生肌力的大小顺序为：超等长收缩>离心收缩>等长收缩>向心收缩日。显而易见。超等长收缩产生的肌力最大。之所以这种收缩能产生更大的力量是由于肌肉弹性体产生的张力变化和肌牵张反射。 从运动生物力学的角度说，人体肌肉包括肌腱是一种黏弹性物质，其在收到迅速牵拉伸长时，能够产生强大的弹性回缩力，黏性物质如果缓慢被拉伸，或者拉伸后在停顿一段时间就会出现松弛现象，其弹性回缩力就会大大降低。所以在散打动作中，尽可能的使肌肉做超等长收缩，使其产生更大的肌力。如在直拳、掼拳、勾拳时，在启动阶段使蹬地腿有意识的小幅度下潜或身体小幅度的转动使肌肉先做离心收缩，继而快速蹬地、转髋、送肩使肌肉做向心收缩，从而增大肌力。在做鞭腿动作时同样使进攻腿下潜，继而快速蹬地，肌肉做超等长收缩，使进攻腿产生了更大的肌力，通过发作用力于地面，从而增加了进攻腿的启动速度。但应注意腿的下潜动作及蹬地发力到动作完成整个过程是快速、连贯一致的，否则会出现肌
匀速圆周运动动力学问题及实例分析
高三物理二轮专题学案 匀速圆周运动动力学问题及实例分析 课时：2 编写人：郭 云 编号：03—04 【问题导引】 一、圆周运动的动力学问题 解决有关圆周运动的动力学问题，首先要正确对做圆周运动的物体进行受力分析，必要时建立坐标系，求出物体沿半径方向的合外力，即物体做圆周运动时所能提供的向心力，再根据牛顿第二定律等规律列方程求解. 二、圆周运动的临界问题 圆周运动中临界问题的分析，首先应考虑达到临界条件时物体所处的状态，然后分析该状态下物体的受力特点，结合圆周运动的知识，综合解决问题. 1.在竖直面内做圆周运动的物体 竖直面内圆周运动的最高点，当没有支撑面(点)时，物体速度的临界条件：v 临＝Rg .绳与小球的情况即为此类临界问题，因为绳只能提供拉力不能提供支持力. 竖直面内圆周运动的最高点，当有支撑面(点)时，物体的临界速度：v 临＝0.杆与球的情况为此类临界问题，因为杆既可以提供拉力，也可提供支持力或侧 向力. 2.当静摩擦力提供物体做圆周运动的向心力时，常会出现临界值问题. 【典例精析】 1.圆周运动的动力学问题 【例1】质量为m 的物体沿着半径为r 的半球形金属 球壳滑到最低点时的速度大小为v ，如图所示，若物 体与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物体在最低点时 ( ) A.向心加速度为r v 2 B.向心力为m(g ＋r v 2) C.对球壳的压力为r mv 2 D.受到的摩擦力为μm(g ＋r v 2) 【拓展1】铁路转弯处的弯道半径r 是根据地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内外高度差h 的设计不仅与r 有关，还取决于火车在弯道上行驶的速率.下表中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r 及与之相对应的轨道的高度差h.
圆周运动中的力学分析
A 竖直平面圆周运动 教学目标 1． 竖直平面圆周运动中最高点，最低点的受力分析。 2． 理解圆周运动中的超重与失重。 3． 建立“绳模型”和“杆模型”。 教学过程 一．圆周最低点 演示实验1 分析实验现象 圆周最低点受力方程 R v m G F n 2 =- 二．圆周最高点 例题1 如图所示 质量为4000千克的汽车，以相同的速率先后经过一 凹形桥面和拱形桥面，速率均为36公里/小时，两桥面圆弧半径均为40米。【g=10m/s 2 】 求 1汽车在凹桥最低点和拱桥最高点对桥面的压力分别是多少？ 2当汽车速率不断增大时，会发生什么变化？ 学生做题 1.拱桥最高点受力方程 R v m F G n 2 =- 拱桥上做圆周运动的条件 F ≥0 0 A.. 小球通过管道最高点的最小速率是gR B 小球通过管道最高点的最小速率是0. C 小球在最高点只能受到管对它竖直向下的弹力。 D 小球在最高点只能受到管对它竖直向上的弹力 最高点 V> gR F>0 拉力 V= gR F=0 无弹力 V< gR F<0 支持力’ 展示实验3 展示实验4 展示实验5 小结 竖直平面圆周运动 最高点弹力最低点弹力 拱桥F G-= R v m 2 F向上 绳F G+= R v m 2 F 向下 R v m G F n 2 = -F向上 杆F G±= R v m 2 F 可上可下 例题3 如图所示质量为m 的小球固定在杆的一端，在竖直平面内绕杆的另一端做圆周运动。杆的长度为L 求下列三种情况下杆对球的作用力 1. 球以 2 3gL的速度通过最高点时 2 . 求以 3 gL的速度通过最高点时 3 .求以gL的速度通过最高点时 4 求以gL的速度通过最低点时 圆周运动中的动力学分析 (1)向心力的来源 向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力． (2)向心力的确定 ①确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置． ②分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力． 例1 (多选)如图1 所示为赛车场的一个水平“梨形”赛道，两个弯道分别为半径R ＝90 m 的大圆弧和r ＝40 m 的小圆弧，直道与弯道相切．大、小圆弧圆心O 、O ′距离L ＝100 m ．赛车沿弯道路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍，假设赛车在直道上做匀变速直线运动，在弯道上做匀速圆周运动，要使赛车不打滑，绕赛道一圈时间最短(发动机功率足够大，重力加速度g ＝10 m/s 2，π＝3.14)，则赛车( ) 图1 A ．在绕过小圆弧弯道后加速 B ．在大圆弧弯道上的速率为45 m/s C ．在直道上的加速度大小为5.63 m/s 2 D ．通过小圆弧弯道的时间为5.58 s 绕赛道一圈时间最短． 答案 AB 解析 在弯道上做匀速圆周运动时，根据径向静摩擦力提供向心力得，kmg ＝m v 2m r ，当弯道半径一定时，在弯道上的最大速率是一定的，且在大弯道上的最大速率大于小弯道上的最大速率，故要想时间最短，可在绕过小圆弧弯道后加速，选项A 正确；在大圆弧弯道上的速率为v m R ＝kgR ＝ 2.25×10×90 m /s ＝45 m/s ，选项B 正确；直道的长度为x ＝L 2－(R －r )2 ＝50 3 m ，在小弯道上的最大速率为：v m r ＝kgr ＝ 2.25×10×40 m /s ＝30 m/s ，在直道上 的加速度大小为a ＝v 2m R －v 2m r 2x ＝452－3022×503 m /s 2≈6.50 m/s 2，选项C 错误；由几何关系可知，小圆弧轨道的长度为2πr 3，通过小圆弧弯道的时间为t ＝2πr 3v m r ＝2×3.14×403×30 s ≈2.80 s ，选项D 错误． 1．运动生物力学：研究人体运动力学的规律的科学，；分；2．人体惯性参数：是指人体整体及环节的质量、质心；3．人体重心：是人体各个环节所受地球引力的合力的；4．转动惯量：是衡量物体转动惯性大小的物理量；5．图像解析：对运动员的动作技术进行拍摄完成后，；理，获取原始的运动学数据；6．转动定律：刚体绕定轴转动时，转动惯量与角加速；7．鞭打动作：人们把这种在克服阻力 下载:运动生物力学49.Doc 1．运动生物力学：研究人体运动力学的规律的科学，它是体育科学学科体系的重要组成部 分。 2．人体惯性参数：是指人体整体及环节的质量、质心位置、转换惯量及转换动半径。 3．人体重心：是人体各个环节所受地球引力的合力的作用点。 4．转动惯量：是衡量物体转动惯性大小的物理量。 5．图像解析：对运动员的动作技术进行拍摄完成后，将得到的影像资料进行数字转换的处 理，获取原始的运动学数据。 6．转动定律：刚体绕定轴转动时，转动惯量与角加速度的乘积等于作用于刚体的和外力矩。 7．鞭打动作：人们把这种在克服阻力或自体位移过程中，肢体依次加速与制动，使末端环 节产生极大速度的动作形式。 8．相向动作：人体在腾空状态，由于肌群的收缩是身体的两部分同时向相 反方向转动。 1．简述运动生物力学的研究任务？ (1)研究人体机械运动的规律(2)研究人体结构与机能的力学特征 (3)研究运动技术的最佳化(4)研制和改动运动器械(5)预防运动损伤(6)为选材提供理论依据 2为什么说在肌肉收缩前拉长其初长度可增大其收缩力值？ 根据肌肉的三元模式可知，肌肉的总张力F1，是由并联弹性成分的张力FP 与肌肉的主动收 缩力FC相加，级Ft=Fc+Fp，而只有当肌肉收缩长度大于平衡长度小于静息长度时，主动收 缩力随其肌肉的初长度增加而增大，，当肌肉收缩前的初长度等于静息长度时，肌肉的主动 收缩力达到最大值，并且弹性张力的成分FP也随其成分的增加而增大，所以，肌肉的总张 力增大Ftmax=Fcmax+Fp,故在肌肉收缩前拉长其初长度，可以增大其收缩力值。 3人在跑动过程中为什么屈臂摆、屈腿摆？ 人在跑动过程中肢体绕关节的轴转动，如将肢体的各组成环节的质量，尽可能靠近转轴（即 关节轴）减小肢体对轴的转动惯量，在髋和肩关节肌肉力矩一定的条件下，可加大肢体的摆 动度，例如：跑步中的摆臂摆，腿动作可加快摆动角速度，采用屈臂摆、屈腿摆，使肢体绕 第8课时匀速圆周运动动力学问题分析 一.知识内容: 1. 匀速圆周运动的动力学描述: （1）向心力：F n ma ；方向沿半径指向圆心；根据效果命名；产生向心加速度; 由合力提供向心 力。 （1）具有一定初速度 V ； （ 2）合力与v 垂直（沿半径指向圆心）；（3）F 大小不变； 3.动力学问题分析方法：（圆心、半径、轨迹、向心力） （1 ）确定做匀速圆周运动的物体作为研究对象。 （2） 明确运动情况。包括搞清运动速率 、轨迹半径R 及轨迹圆心0的位置等，只有明 确了上述几点后， 才能知道运动物体在运动过程中所需的向心力大小 （m 2 /R ）和 向心力方向（指向圆心）。 （3） 分析受力情况，对物体实际受力情况作出正确的分析，画出受力图，确定指向圆心 的合外 力F （即提供的向心力）。 2 （4 ）代入公式F m V ，求解结果。 （2）动力学方 程: 2. 做匀速圆周运动的条件: 2 V m ； r r 二.应用分析： 1.向心力来源分析： 体与转筒保持相对静止；图3,细绳栓一小球使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动；图4 , 用悬线将小球系在天花板上，小球在水平面内做匀速圆周运动（圆锥摆）;图5，小球套在 光滑圆环上，与圆环保持相对静止，圆环绕竖直方向对称轴匀速转动；图6，小球沿光滑固 定漏斗内壁做水平面上的匀速圆周运动；图7,火车以规定速度转弯。 2?临界问题分析： 【例2】长为I的细线上端固定在顶角为B=30°的固定圆锥体的顶部，下端与质 量为m的小球（可看做质点）相连，如图?让小球绕圆锥体的中心轴以3在 水平面内做匀速圆周运动。（1）当1 （2g时,绳对小球的拉力是多大？ 6| ⑵当时，绳对小球的拉力是多大？（3）画出T-- 32图像。 【例1】分析下列几种情形做匀速圆周运动的物体的受力情况并确定其向心力的来源。 图1,圆盘匀速圆周运动，物体与圆盘保持相对静止；图2，转筒匀速圆周运动，物圆周运动中的动力学分析
运动生物力学
匀速圆周运动动力学问题分析
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