运动生物力学多媒体教学第二章.ppt

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1、第二章人体运动的运动学人体运动的运动学2.1 2.1 人体运动的运动学人体运动的运动学v人体运动的运动学任务就是通过位置、速度、加速度等物理量描述和研究人体和器械的位置随时间变化的规律或在运动过程中所经过的轨迹，而不考虑导致人体和器械位置和运动状态改变的原因。人体的简化人体的简化人体极为复杂，而人体的运动更为复杂，因此必须把人体简化，这样可为分析人体动作提供方便，人体的简化人体的简化人体的简化人体的简化 质点质点(只有质量而没有形状大小只有质量而没有形状大小)刚刚体体(既既考考虑虑物物体体的的质质量量又又考考虑物体的形状和大小虑物体的形状和大小)人体多刚体人体多刚体人体多刚体人体多刚体模型示意

2、图模型示意图模型示意图模型示意图2.1.1 2.1.1 运动的相对性及参考系运动的相对性及参考系1 1.运动的相对性运动的相对性运动的相对性运动的相对性 运运运运动动动动是是是是绝绝绝绝对对对对的的的的，物物物物体体体体运运运运动动动动取取取取决决决决于于于于参参参参考考考考物物物物体体体体的的的的性性性性质质质质叫叫叫叫做做做做运运运运动的相对性。动的相对性。动的相对性。动的相对性。2 2.参考系与坐标系参考系与坐标系参考系与坐标系参考系与坐标系 描描描描述述述述物物物物体体体体运运运运动动动动时时时时选选选选作作作作为为为为参参参参考考考考的的的的物物物物体体体体或或或或物物物物体体体体群

3、群群群叫叫叫叫做做做做参参参参考考考考系系系系（或参照系）。（或参照系）。（或参照系）。（或参照系）。用用用用于于于于定定定定量量量量描描描描述述述述物物物物体体体体运运运运动动动动的的的的参参参参考考考考系系系系叫叫叫叫做做做做坐坐坐坐标标标标系系系系。1 1、2 2、3 3维直角坐标系。维直角坐标系。维直角坐标系。维直角坐标系。3 3.惯性参考系（静系）与非惯性参考系（静系）。惯性参考系（静系）与非惯性参考系（静系）。惯性参考系（静系）与非惯性参考系（静系）。惯性参考系（静系）与非惯性参考系（静系）。坐标系坐标系概念概念：坐 标 系 是 指 设 置 在 参 考 系 上 的 数 轴，是 参考

4、系的数学抽象。它在性质上起着参考系的 作用，而在数量上又能精确描述。三要素是：参照原点、参照方向、参照单位。常用的坐标系有三种：一维坐标系（沿着一个方向运动。如100跑、游泳等v坐标系二维坐标系（在某一个固定平面上运动）三维坐标（在空间随意运动）1、2、3维坐标系维坐标系矢状面矢状轴水平面额状面额状轴垂直轴惯性参考系（静系）与非惯性参考系（静系）惯性参考系（静系）与非惯性参考系（静系）2.1.2人体运动的形式和基本概念人体运动的形式和基本概念1.轨迹、路程和位移轨迹、路程和位移轨迹的概念，路程和位移的区别。轨迹的概念，路程和位移的区别。2.人体运动的形式人体运动的形式人人体体运运动动的的形形式

5、式多多种种多多样样，如如把把人人体体简简化化为为质质点，按质点运动的轨迹可分为直线运动与曲线运动。点，按质点运动的轨迹可分为直线运动与曲线运动。人体运动的分类v人体简化为质点：可将人体运动分为直线运动和曲线运动；v人体简化为刚体：可将人体运动分为平动转动和复合运动。人体运动的分类竖直上抛（质点）直线运动（质点）曲线运动自由落体变速直线运动匀变速直线运动（刚体）平动、转动、复合运动匀速直线运动圆周运动一般曲线运动v匀匀速速直直线线运运动动：在在任任意意相相等等时时间间内内通通过过的的路路程都相等。程都相等。V=C,a=0v匀匀变变速速直直线线运运动动：当当人人体体沿沿任任意意相相等等的的时时间间

6、内，速度变化量都相等。内，速度变化量都相等。a=C,a0,a0,a0的三种情况分析。的三种情况分析。瞬时加速度：瞬时加速度：2.1.4运动合成与分解运动合成与分解1.运动独立性原理（运动叠加原理）运动独立性原理（运动叠加原理）若一物体同时参与几个运动（分运动），则每一运若一物体同时参与几个运动（分运动），则每一运动不受其它运动影响。物体的运动可以看成几个各自动不受其它运动影响。物体的运动可以看成几个各自独立分运动叠加而成。独立分运动叠加而成。2.速度矢量的合成与分解（速度矢量的合成与分解（p27图示）图示）V1V2V水流方向V=V1+V2速度合成（矢量和的运算矢量和的运算,平行四边形法则平行四

7、边形法则）l速度大小：l方向：，为合速度v与水平方向的夹角。速度分解是速度合成的逆运算。是速度合成的逆运算。V1V2V3.质点的复合运动质点的复合运动质点的绝对运动、相对运动和牵连运动质点的绝对运动、相对运动和牵连运动l绝对运动：动点相对静止参考系的运动绝对运动：动点相对静止参考系的运动l相对运动：动点相对动参考系的运动相对运动：动点相对动参考系的运动l牵连运动：动参考系相对静参考系的运动牵连运动：动参考系相对静参考系的运动动点动点动系动系静系静系相对运动相对运动绝对运动绝对运动牵连运动牵连运动三种运动之间关系三种运动之间关系乘电梯问题，投掷问题v质点运动速度合成P30例题XYVaVeVr30

8、60质点加速度合成（介绍）质点加速度合成（介绍）作业：教材P51:4,7,8题 2.1.5运动的描述方法运动的描述方法1.运动学方程运动学方程匀变速直线运动的规律和应用匀变速直线运动的规律和应用基本方程：基本方程：0t0,v0,x0t运动方向x当当t0=0时，时，x0=0，公式简化为：，公式简化为：位移位移速度速度自由落体运动自由落体运动(忽略空气阻力忽略空气阻力)：加加速速度度为为重重力力加加速速度度g=9.8米米/秒秒2的的匀匀加加速速直直线线运运动动，方向指向地心。方向指向地心。运动方程：运动方程：竖直上抛运动：竖直上抛运动：重重力力加加速速度度方方向向与与运运动动方方向向相相反反的的匀

9、匀减减速速直线运动，到达最高点后为自由落体运动。直线运动，到达最高点后为自由落体运动。2、图像法图像法运动轨迹曲线yx抛射体运动的轨迹抛射体运动的轨迹位移与时间曲线 st匀速直线运动st变速直线运动st物体的位移与时间曲线物体的位移与时间曲线什么运动形式？什么运动形式？匀变速直线运动匀变速直线运动速度与时间曲线速度与时间曲线 匀速直线运动匀变速直线运动（加速）vt变速直线运动匀减速直线运动加速度与时间曲线加速度与时间曲线 at匀加速（红）、减速（蓝）直线运动匀加速（红）、减速（蓝）直线运动非匀变速直线运动非匀变速直线运动at曲线的特点曲线的特点 分析其运动形式分析其运动形式人体和器械的斜抛运动

10、人体和器械的斜抛运动v受到重力和空气阻力，有一定的初速度和恒定加速度受到重力和空气阻力，有一定的初速度和恒定加速度的平面曲线运动。的平面曲线运动。v形式上有形式上有竖直上抛、平抛、竖直下抛、斜上、下抛等竖直上抛、平抛、竖直下抛、斜上、下抛等运动。运动。1、抛射运动的基本公式抛射运动的基本公式抛射运动水平方向的匀速直线运动垂直方向的匀变速直线运动2、体育运动中常见的斜上抛运动、体育运动中常见的斜上抛运动抛点与落点在同一水平面抛点与落点在同一水平面a.全程飞行的时间全程飞行的时间（抛射体上升到最高点时间）（抛射体上升到最高点时间）全程时间全程时间b.最大高度最大高度c.水平射程水平射程抛点高于落点

11、的斜上抛运动抛点高于落点的斜上抛运动a.全程飞行的时间全程飞行的时间c.水平射程水平射程抛点低于落点的斜抛运动（同上）抛点低于落点的斜抛运动（同上）平抛运动平抛运动总结与习题总结与习题P47,P53-13题题3、抛射体运动的规律、抛射体运动的规律影响远度的因素影响远度的因素出手速度、出手角度、出手高度。出手速度、出手角度、出手高度。影响高度的因素影响高度的因素小结：运动学量的特性小结：运动学量的特性瞬时性瞬时性 研研究究某某时时刻刻人人体体或或器器械械的的运运动动，对对应应的的运运动动学学量量有有位置、瞬时速度、加速度。位置、瞬时速度、加速度。矢量性矢量性 考虑运动学量的大小和方向；矢量的合成

12、与分解。考虑运动学量的大小和方向；矢量的合成与分解。相对性相对性 正确地选择参考系和坐标系。正确地选择参考系和坐标系。独立性独立性 运动的独立性原理，研究复合运动的方法。运动的独立性原理，研究复合运动的方法。作业作业v教材教材P52-53，5，18vv教材教材P5254:12，9，14，17，21思考题思考题1.人体运动学研究的主要任务是什么？人体运动学研究的主要任务是什么？人体运动学研究的主要任务是什么？人体运动学研究的主要任务是什么？2.人体模型简化的形式主要有哪几种？根据简化人体模型简化的形式主要有哪几种？根据简化人体模型简化的形式主要有哪几种？根据简化人体模型简化的形式主要有哪几种？根

13、据简化结果说明人体运动的主要形式有哪些？结果说明人体运动的主要形式有哪些？结果说明人体运动的主要形式有哪些？结果说明人体运动的主要形式有哪些？3.匀变速直线运动的基本公式有哪些？匀变速直线运动的基本公式有哪些？匀变速直线运动的基本公式有哪些？匀变速直线运动的基本公式有哪些？4.物体（质点）抛射体运动可以分解成为哪两种物体（质点）抛射体运动可以分解成为哪两种物体（质点）抛射体运动可以分解成为哪两种物体（质点）抛射体运动可以分解成为哪两种直线运动形式？其基本公式是什么？直线运动形式？其基本公式是什么？直线运动形式？其基本公式是什么？直线运动形式？其基本公式是什么？5.运动学量的特征有哪些？运动学量的特征有哪些？运动学量的特征有哪些？运动学量的特征有哪些？