人体生物力学参数讲稿.ppt

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1、人体生物力学参数人体生物力学参数第一页，讲稿共四十二页哦第二章第二章人体生物力学参数人体生物力学参数第二页，讲稿共四十二页哦人体运动生物力学参数包括人体运动生物力学参数包括:人体惯性参数人体惯性参数(基本物理参数基本物理参数)、运动学参数、运动学参数、动力学参数以及生物学参数（人体动力学参数以及生物学参数（人体运动的基本特征运动的基本特征）第三页，讲稿共四十二页哦 人体惯性参数是指：人体整体及环节的人体惯性参数是指：人体整体及环节的质量、质心（重心）位置、转动惯量及转质量、质心（重心）位置、转动惯量及转动半径。动半径。质量（质量（m）：物体所含物质的多少叫质）：物体所含物质的多少叫质量量重量是

2、物体受万有引力作用后力的度量重量是物体受万有引力作用后力的度量(G=mg)质心：人体整体质量分布质心：人体整体质量分布 de平均位置平均位置.第四页，讲稿共四十二页哦转动惯量转动惯量(I)衡量物体（人体）转动惯性大小的衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量物理量 =mr2 第五页，讲稿共四十二页哦转动惯量的影响因素：转动惯量的影响因素：质量分布对转动惯量的影响质量分布对转动惯量的影响转动轴对转动轴对I的影响的影响 第六页，讲稿共四十二页哦环节划分方法有两种：环节划分方法有两种：一种是以人体的结构功能为依据，分割一种是以人体的结构功能为依据，分割环节的切面通过关节转动中心，并以关节环节的切面通过关

3、节转动中心，并以关节中心间的连线作为环节的长度中心间的连线作为环节的长度.另一种是以人体体表骨性标志点作为另一种是以人体体表骨性标志点作为划分环节的参考标志，并以此确定环节划分环节的参考标志，并以此确定环节长度。长度。第七页，讲稿共四十二页哦人体重心位置影响因素人体重心位置影响因素:1.性别：从总体上来说，女子重心的相对高度比男子低性别：从总体上来说，女子重心的相对高度比男子低0.5%-2%。2.年龄：随着年龄的增长相对重心高度会下降。年龄：随着年龄的增长相对重心高度会下降。3.运动专项：由于运动专项训练方式的不同，会使某些运动员的运动专项：由于运动专项训练方式的不同，会使某些运动员的局部环节

4、质量及分布发生改变。局部环节质量及分布发生改变。4.体型：人体肌肉和骨骼的发达程度以及脂肪积蓄程度，这些都体型：人体肌肉和骨骼的发达程度以及脂肪积蓄程度，这些都影响了人体整体的质量分布。影响了人体整体的质量分布。5.姿势：人体姿势的改变对重心位置有重大影响。当环节向某方姿势：人体姿势的改变对重心位置有重大影响。当环节向某方向运动时，身体重心随之向该方向移动，在某些情况下，特别向运动时，身体重心随之向该方向移动，在某些情况下，特别是当前屈或后仰时，身体总重心甚至移出体外是当前屈或后仰时，身体总重心甚至移出体外.6.生理与心理：由于人体在变换姿势或心理紧张时，内脏器官及其生理与心理：由于人体在变换

5、姿势或心理紧张时，内脏器官及其肌肉质量的位移、血液的重新分布等原因，使得人体总重心的位置肌肉质量的位移、血液的重新分布等原因，使得人体总重心的位置不会固定不变。不会固定不变。第八页，讲稿共四十二页哦人体转动惯量的特征人体转动惯量的特征:可变性、瞬时性可变性、瞬时性人体转动惯量会随着各环节的质量及其在空间分布情况和转轴位置的变化而变化（可变性）对人体某一姿势转动惯量的计算和测量，只能说明某一瞬间的情况。（瞬时性）第九页，讲稿共四十二页哦人体惯性参数测量方法 尸体测量法 活体测量法 数学模型计算法人体惯性参数模型 松井秀治模型昌特勒模型扎齐奥尔斯基模型中国人参数模型第十页，讲稿共四十二页哦第二节第

6、二节 运动学参数运动学参数 人体运动的运动学是研究人体或器械在空间的位置随时间变化的规律性，研究人体或器械运动的轨迹、速度、和加速度等。从而揭示人体运动或器械的外部状况，对运动进行外显特征的比较。第十一页，讲稿共四十二页哦运动学参数运动学参数 v时间参数 时刻：是人体位置的时间量度，是时间上的一个点。时间：是运动结束时刻与运动开始时刻之差值，过程量。频率：是动作重复性的度量，频率就是单位时间内重复进行的动作次数。频率跟动作持续时间成反比。第十二页，讲稿共四十二页哦v空间参数v路程：指人体从一个位置移到另一个位置时，人体运动的实际路线的长度。v位移 表示人体在整个运动过程中位置总的变化，是矢量，

7、是对运动的直线量度。v角位移（转动角）描述人体转动的空间物理量，人体整体或环节绕某轴转动时转过的角度。逆时针转动的角位移为正，顺时针转动为负值。第十三页，讲稿共四十二页哦v时空参数 v速度(V)：是描述人体运动快慢和方向的物理量。速度=位移/时间,v速率：是描述人体运动快慢程度的物理量。速率=路程/时间之比 v角速度（）：表示物体转动的快慢与转向。角速度=角位移/时间tv加速度：指单位时间内人体速度的变化量，是描述人体运动速度变化快慢的物理量，用a表示。v角加速度：表示人体转动时角速度变化的快慢，用。=/t=(2-1)/(t2-t1)。第十四页，讲稿共四十二页哦运动学参数相对性特征运动学参数相

8、对性特征 参考系 坐标系惯性参照系：指以地球或相对于地球静止不动的物体、或做匀速直线运动的物体作为参照系，通又称为静参照系。非惯性参照系：指以相对于地球作变速运动物体，或者说以相对于惯性参照系做变速运动的物体作为参照系，通常称为动参照系。第十五页，讲稿共四十二页哦坐标系是具有参照原点、参照方向、参照单位的参照系。一维坐标系 选某一坐标为坐标原点，以某个方向为正方向，选择适当的标度建立一个坐标轴，就构成了一维坐标系。第十六页，讲稿共四十二页哦v二维坐标系二维坐标系又称平面直角坐标系，若人体在空间的运动是在一个平面上，这个运动可以有两个方向。第十七页，讲稿共四十二页哦v三维坐标系又称空间坐标。第十

9、八页，讲稿共四十二页哦运动学参数的瞬时性特征运动学参数的瞬时性特征v瞬时性是指人体在某一时刻或通过运动轨迹某一点时的运动学特征。图2-8图2-9图2-10第十九页，讲稿共四十二页哦v瞬时速度与平均速度瞬时速度：是人体在某一时刻或通过运动轨迹某一点时的速度。平均线速度：是人体在某一段时间间隔内通过的位移对此时间间隔之比。第二十页，讲稿共四十二页哦v瞬时加速度与平均加速度瞬时加速度是指人体运动在某一时刻或某一位置的加速度，当趋于零时的极限值，人体的平均加速度既为瞬时加速度。第二十一页，讲稿共四十二页哦平均加速度：为某一时间间隔内速度的变平均加速度：为某一时间间隔内速度的变化率。化率。第二十二页，讲

10、稿共四十二页哦运动学参数的采集运动学参数的采集v摄影（像）方法平面定点定机摄影（像）测量方法平面跟踪摄像方法立体摄像测量方法v（1）摄像机的选择v（2）拍摄方法v 根据项目特征和技术分析要求确定拍摄范围；v 把摄像机固定在三角架上，对摄影机的摄距（拍摄距离）、机高、取景范围、焦距等按要求选用合适并固定；v 拍摄比例尺。v 拍摄所选定的运动动作，并做好记录。第二十三页，讲稿共四十二页哦v2图像解析与数据处理（1）图像解析 将拍摄在录像带上的图像转换为计算机可读的数字化图像文件。解析比例尺确定图形尺寸与实际尺寸之间的比例系数。利用图像解析软件确定人体各关节点的像空间坐标。将人体各关节点的像空间坐标

11、转换为真实空间中的坐标。（1）数据处理第二十四页，讲稿共四十二页哦人体运动分析系统可产生以下的人体运动学序列参量：人体各关节点的坐标、位移、速度。人体各环节纵轴与垂直轴或水平轴的夹角、角速度。人体各关节的角度、角速度。人体重心的坐标、位移、速度。第二十五页，讲稿共四十二页哦第三节第三节v力是物体间的相互作用。主要是人体与地面或流体或器械的相互作用，这种相互作用的结果使物体改变运动状态或发生形变，前者称为力的外效应，后者称为力的内效应。v影响力作用效应的三要素：方向；大小；作用点第二十六页，讲稿共四十二页哦人体内力与外力人体内力与外力v内力：若将人体看作一个生物力学系统，则人体内部各部分相互作用

12、的力称为人体内力v外力：若将人体看作一个生物力学系统，来自于外界作用于人体的力称为人体外力。第二十七页，讲稿共四十二页哦人体受力特点人体受力特点v人体受力按作用面可分为集中力和分布力。集中力作用于人体的一点，分布力则作用于人体的一定面积上。v正心力？正心力 有哪些？v偏心力？偏心力 有哪些？第二十八页，讲稿共四十二页哦体育运动中常见的人体外力体育运动中常见的人体外力 v摩擦力是两相互接触的物体作相对运动或有相对运动趋势时产生的力。也是一种接触力。静摩擦力，滑动摩擦力和滚动摩擦力 v支撑反作用力:人体处于支撑状态时，力作用于支点（支撑面）上，支点（支撑面）又反作用于人体，这种反作用力称支撑反作用

13、力。体育运动中常见的人体外力：人体重力、弹力、摩擦力和支撑反作用力。第二十九页，讲稿共四十二页哦力矩力矩 v力矩是使物体（人体）转动状态发生改变的原因，用M表示。转动轴到力的作用线的垂直距离称作力臂。力矩是矢量，大小为力(F)和力臂(r)的乘积，第三十页，讲稿共四十二页哦动量动量 v动量是用以描述物体在一定运动状态下具有的“运动量”。其大小为质点的质量与速度的乘积。用K表示 第三十一页，讲稿共四十二页哦动量矩动量矩v动量矩是转动惯量和角速度的乘积，用表示 第三十二页，讲稿共四十二页哦冲量冲量 v物体（人体）运动状态的改变是力作用的结果，力在时间上的积累可用冲量（）表示。第三十三页，讲稿共四十二

14、页哦冲量矩冲量矩v冲量矩:把力矩在时间上的积累称为冲量矩。第三十四页，讲稿共四十二页哦功功v功是力对物体作用效果的一种量度，反映了力对物体作用效果随物体位移的积累。功的大小等于力与物体沿力的方向所发生的位移的乘积。第三十五页，讲稿共四十二页哦功率功率v功率是单位时间内的做功量。表示做功快慢的物理量，其量值为外力对物体做功以及做功所花的时间之比。第三十六页，讲稿共四十二页哦机械能机械能v在人体运动中，机械能就是人体或器械做功的能力。v动能是物体由于本身的运动而具有的能量。v势能是由相互作用的物体间的相对位置决定的能量。常见的势能有重力势能和弹性势能。第三十七页，讲稿共四十二页哦动力学参数的特征动力学参数的特征v独立性v瞬时性v隐含性v生物性第三十八页，讲稿共四十二页哦动力学参数的采集动力学参数的采集v图2-18 原地纵跳测量实验示意图第三十九页，讲稿共四十二页哦（1）鞋垫式）鞋垫式 （2）平板式）平板式 第四十页，讲稿共四十二页哦第四十一页，讲稿共四十二页哦v等速测力系统 v1握力计和背力计v2应变式动态力测试仪v3专用肌力测量系统第四十二页，讲稿共四十二页哦