安全心理学教学ppt-课件2安全生理.ppt

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1、苗苗 德德 俊俊安全心理学2安全生理安全生理 目 录v2.1 人的生理系统及其机能v2.2 导致人失误的心理因素v2.3 生理机能调整及改善劳动条件引言 人体是一个很复杂的系统，它是由许多子系统构成的。各子系统有不同的结构和功能，它们在人的生存与行为中分别发挥着各不相同的重要作用。在人体各系统中，对人的安全行为具有直接影响的是神经、视觉、听觉、运动、供能等系统。这些系统成为人从事各种体力活动和脑力活动的生理基础。但同时在人感知外界信息、大脑做出判断决策及输出运动的过程中，疲劳、睡眠、意识觉醒水平、生物节律等成为导致人失误的生理因素。必须根据对人的生理机能的调整分析，提出劳动条件的改善途径，从最

2、大程度上避免不安全行为的发生。2.1 人的生理系统及其机能 三三大大系系统统神经神经运动运动供能供能五五大大感感觉觉视觉视觉听觉听觉嗅觉嗅觉味觉味觉肤觉肤觉2.1 人的生理系统及功能人的神经系统人的神经系统中枢神经系统中枢神经系统人体神经系统人体神经系统中枢神经系统中枢神经系统外周神经系统外周神经系统大大脑脑半半球球小小脑脑间间脑脑中中脑脑脑脑桥桥脑脑脊髓脊髓延延脑脑脑干脑干脑脑神神经经脊脊神神经经2.1 人的生理系统及功能人的神经系统人的神经系统中枢神经系统中枢神经系统 在中枢神经系统中，大脑是高级中枢，它分左右两个半球。两半球由胼胝体（corpus callosum）连接。大脑外层称大脑皮

3、层（cerebral cortex）。皮层由裂和沟分成不同的区域，如图2.1所示。中央沟（central fissure）的前面为额叶（frontal lobe），中央沟后顶枕裂前为顶叶（parietal lobe），外侧裂下方为颞叶（temporal lobe），顶枕裂后面为枕叶（occipital lobe）。大脑皮层的不同区域有不同的功能。体表感觉区是皮肤的触、压、冷、温、痛等感觉在大脑皮层上的投射区，位于中央后回。肌肉、关节运动和位置的感觉投射区位于中央前回。视觉区位于枕叶、听觉区位于颞叶、大脑皮层的有些区对不同感觉输入信息或运动具有整合作用，它们对人的学习、思维和言语活动有重要意义。

4、人脑神经图人脑神经图图图2.1 脑部透视略图脑部透视略图2.1 人的生理系统及功能人的神经系统人的神经系统中枢神经系统中枢神经系统 间脑位于大脑两半球之间，包括丘脑（thalamus）和下丘脑（hypothalamus）。丘脑是很重要的感觉中枢，各种感觉传入都需在丘脑进行初步加工后再传入大脑皮层。下丘脑控制自主神经系统（autonomic nervous system）的活动，主要功能是调节内脏和内分泌系统，是饥、渴、性和情绪反应的中枢。中脑是上、下行传导神经的集中处，也是光、声探究反射和瞳孔、眼球肌肉调节和控制的中枢，延髓是调节循环、呼吸、肠胃、唾液、汗腺分泌等活动的中枢。小脑的主要功能在于

5、调节肌肉紧张度和躯体运动，维持躯体姿势与平衡状态。小脑受损会引起运动失调，使随意运动发生障碍。2.1 人的生理系统及功能人的神经系统人的神经系统外周神经系统外周神经系统 神经系统中除了脑和脊髓以外的部分，统称外周神经系统。其中从脑干发出的称脑神经（cranial nerve），发自脊髓的称脊神经（spinal nerve）。脑神经和脊神经中包含有两类神经纤维：一类神经纤维传导来自躯体和内脏的神经冲动（neural impulse），称为感觉神经纤维（sensory nerve fiber），另一类神经纤维传导来自脑或脊髓用以控制肌肉和腺体活动的神经冲动，称为运动神经纤维（motor nerve

6、 fiber）。外周神经系统也可按其联系的身体器官的功能，区分为躯体神经系统（或体神经系统）（somatic nervous system）和自主神经系统（或自律神经系统）（autonomic nervous system）。2.1 人的生理系统及功能人的神经系统人的神经系统外周神经系统外周神经系统 躯体神经系统的纤维主要分布于躯干、四肢、感觉器官和面部等处，它支配着骨骼肌的活动，是人的随意运动的神经传导通路。自主神经系统的纤维分布于内脏、心血管和各种腺体，它支配着平滑肌、心肌和腺体的活动。自主神经系统又分为交感神经系统（sympathetic system）和副交感神经系统（parasymp

7、athetic system），两者在功能上具有拮抗性。例如，交感神经兴奋时，发生心率加快、血压升高、瞳孔放大等反应；而副交感神经兴奋时，则发生心率减慢、血压降低、瞳孔收缩等反应。正是由于两者的拮抗作用，使受支配的内脏器官的活动能够自主地进行调节。2.1 人的生理系统及功能人的神经系统人的神经系统行为强化行为强化 原来不能引起某一反应的刺激，通过一个学习过程，就是把这个刺激与另一个能引起反映的刺激同时给予，使它们彼此建立起联系，从而在条件刺激和无条件反应之间建立起的联系叫做条件反射。条件反射是人出生以后在生活过程中逐渐形成的后天性反射，是在后天学习、积累“经验”的基础上，经过一定的过程，在大脑

8、皮层参与下完成的，是一种高级的神经活动，是高级神经活动的基本方式。操作性条件反射是指强化生物的自发活动而形成的条件反射，是一种由刺激引起的行为改变。2.1 人的生理系统及功能人的神经系统人的神经系统条件反射分为两类应答性反射应答性反射应答性条件反射是强化与刺激直接关联。操作性反射操作性反射操作性条件反射是强化与反应直接关联，人类行为主要是由操作性反射构成的操作性行为，操作性行为是作用于环境而产生结果的行为。在学习情境中，操作性行为更有代表性。因为这种反射可以塑造新行为，在学习过程中尤为重要。2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能 人的视觉是指借助于光线对眼睛的刺激作用，人对观察物体

9、产生的一种反应。通过视觉可以感知物体的明暗、颜色、形状、大小、运动等。眼睛只能感受有限范围波长的光，见图2.2。图图2.2 可见波长范围的电磁波谱图解可见波长范围的电磁波谱图解2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能眼睛的构造眼睛的构造 人的眼睛是视觉的感觉器官，它是直径为2125mm的球体。人的眼睛与摄影相机的结构相似。眼的瞳孔、晶状体和视网膜分别相当于照相机的透镜孔、透镜和胶卷，其基本结构见上图。其中，眼外肌起控制眼球运动的作用，巩膜、脉络膜起保护和营养作用，而形成视觉的主要功能结构是眼球正中线上的折光系统和位于眼球后部的视网膜。折光系统由角膜、房水、晶状体、玻璃体直至视网膜的前

10、表面构成，它们是一些透明而无血管分布的组织。光线通过眼的折光系统发生折射，在视网膜上形成清晰地物象。视网膜覆盖在眼底约三分之二的内表面上，是一层厚度约0.3mm的透明膜，其上分布着对光刺激十分敏感的是视锥细胞和视杆细胞，它们能将外界光刺激转变成神经信息，完成视网膜的感光换能作用。可见，人眼具有折射光成像和感光换能两种机能。2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能视觉的基本参数视觉的基本参数 （1）视角 视角是由瞳孔中心到被观察物体两端所张开的角度，如图2.4所示。视角与观察距离及被观察物体的两端点间的直线距离有如下关系：（2-1）式中：视角，用（分）表示，即 （）单位；D被观察物体两

11、端点间的直线距离；L眼睛至被观察物体间的距离。图图2.4 视角视角在一般照明条件下，正常人眼能辨别5m远处两点间的最小距离，其相应的视角为1，即能够分辨的最小物体的视角定义该视角为最小视角。人眼辨别物体细部的能力是随着照度及物体与背景的对比度的增加而增加。2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能视觉的基本参数视觉的基本参数 （2）视力 视力是表征人眼对物体细部辨别能力的一个生理尺度，以最小视角的倒数表示：视力=1/最小视角 检查人眼视力的标准规定，最小视角为1时，视力等于1.0，此时视力为正常。随着年龄的增加，视力会逐渐下降，所以作业环境的照明设计应考虑工作者年龄的特点。2.1 人的

12、生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能视觉的基本参数视觉的基本参数 （3）视野 视野是指人眼能观察到的范围，一般以角度表示。视野按眼球的工作状态可分为：静视野、注视野和动视野三类。静视野 在头部固定、眼球静止不动的状态下自然可见的范围，如图2.5所示。注视野 在头部固定，而转动眼球注视某一中心点时所见的范围。动视野 头部固定而自由转动眼球时的可见范围。在人的三种视野中，注视野范围最小，动视野范围最大。2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能视觉的基本参数视觉的基本参数图图2.5 双眼静视野双眼静视野（a）（b）2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能视觉的基本参数视觉的基本

13、参数 人眼在不同颜色刺激下的色觉视野是不同的，图2.6是人眼对不同颜色的视野。由图可见，人眼对白色视野最大，对黄、蓝、红色依次减小，而对绿色视野最小。图图2.6 人眼对不同颜色的视野人眼对不同颜色的视野2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能视觉的基本参数视觉的基本参数 （4）视距 视距是指人在控制系统中正常的观察距离。观察各种显示仪表时，若视距过远或过近，对认读速度和准确性都不利。一般应根据观察物体的大小和形状在380760mm之间选择最佳视距。（5）色觉 色觉是一种复杂的生理心理现象。人们能感受到各种不同的颜色，是由于可见光中不同波长的光线作用于人眼视网膜上，并在大脑中引起主观印

14、象的缘故。一种颜色可以由一种波长的光线作用而引起，如红、绿、蓝等，称为原色。也可以由两种或多种波长的光线混合作用而引起，由红、绿、蓝三原色适当混合，可以构成光谱上任何一种颜色，如图2.7所示。图图2.7 色光混合色光混合2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能常见的几种视觉现象常见的几种视觉现象 由于生理、心理及各种光、形、色等因素的影响，人在视觉过程中，会产生适应、眩光、视错觉等现象。这些现象在安全行为学设计中有的可以利用，有的则应避免。（1）暗适应与明适应 人眼对光亮度变化的顺应性，称为适应。适应有暗适应和明适应两种。人在明暗急剧变化的环境中工作，会因受适应性的限制，人在明暗急剧

15、变化的环境中工作，会因受适应性的限制，使视力出现短暂的下降，若频繁地出现这种情况，会产生视觉疲使视力出现短暂的下降，若频繁地出现这种情况，会产生视觉疲劳，并容易引起事故发生。为此，在需要频繁改变光亮度的场所，劳，并容易引起事故发生。为此，在需要频繁改变光亮度的场所，应采用缓和照明，避免光亮度的急剧变化。应采用缓和照明，避免光亮度的急剧变化。2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能常见的几种视觉现象常见的几种视觉现象 （2）眩光 当人的视野中有极强的亮度对比时，由光源直射或由光滑表面的反射出的刺激或耀眼的强烈光线，称为眩光。眩光可使人眼感到不舒服，使可见度下降，并引起视力的明显下降。引

16、起眩光的物理因素主要有：周围的环境较暗；光源表面或灯光反射面的亮度高；光源距视线太近；光源位于视轴上下左右30范围内；在视野范围内，光源面积大、数目多；工作物光滑表面（如电镀、抛光、有光漆等表面）的反射光；强光源（如太阳光）直接照射；亮度对比度过大等。眩光造成的有害影响主要有：使暗适应破坏，产生视觉后象；降低视网膜上的照度；减弱观察物体与背景的对比度；观察物体时产生模糊感觉等，这些都影响操作者的正常作业。2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能常见的几种视觉现象常见的几种视觉现象 （3）视错觉 人在观察物体时，由于视网膜受到光线的刺激，光线不仅使神经系统产生反应，而且会在横向产生扩大

17、范围的影响，使得视觉印象与物体的实际大小、形状存在差异，这种现象称为视错觉。视错觉是普遍存在的现象，其主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体运动错觉等。其中常见的形状错觉有长短错觉、方向错觉、对比错觉、大小错觉、远近错觉及透视错觉等。色彩错觉有对比错觉、大小错觉、温度错觉、距离错觉及疲劳错觉等。在工程设计时，为使设计达到预期的效果，应考虑视错觉的影响。2.1 人的生理系统及功能人的视觉机能人的视觉机能视觉的运动规律视觉的运动规律 （1）眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看到垂直方向的东西。所以，一般机器的外形常设计成横向长方形。（2）视线运动的顺序习惯于从左到右，从上到下，顺时

18、针进行。（3）对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速、且不易疲劳。（4）当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的顺序是左上、右上、左下、右下。2.1 人的生理系统及功能 人的视觉机能人的视觉机能视觉的运动规律视觉的运动规律 （5）在视线突然转移的过程中，约有3%的视觉能看清目标，其余97%的视觉都是不真实的，所以在工作时，不应有突然转移视线的要求，否则会降低视觉的准确性。（6）对于运动的目标，只有当角速度大于12/s时，且双眼的焦点集中在同一个目标上，才能鉴别出其运动状态。（7）人眼看一个目标要得到视觉印象，最短的注视时间为0.070.3s，这里与照明的亮度有关。

19、人眼视觉的暂停时间平均需要0.17s。2.1 人的生理系统及功能 人的听觉机能人的听觉机能听觉刺激听觉刺激 物体振动导致周围介质（如空气）的振动，而分子的振动能引起人耳鼓膜的振动，进而引起耳蜗中淋巴液及其底膜的振动，使基底膜表面的科蒂氏器中的毛细胞产生兴奋。听神经纤维就分布在毛细胞下面的基底膜中，机械能形式的声波就在此处转变为听神经纤维上的神经冲动，并以神经冲动的不同频率和组合形式对声音信号进行编码，然后被传送到大脑皮层听觉中枢，从而产生了听觉，即人耳听到了声音。引起听觉的刺激就是物体振动发出的声波，而该振动物体就是声源。2.1 人的生理系统及功能 人的听觉机能人的听觉机能耳的结构耳的结构 人

20、耳分为外耳、中耳和内耳，其结构见图2.8。图图2.8 人耳的剖面图人耳的剖面图2.1 人的生理系统及功能 人的听觉机能人的听觉机能声音的度量声音的度量 声音既是一种物理现象，也是一种生理现象，所以在度量中，相应的有客观量和主观量。听觉的功能有分辨声音的高低和强弱，还可以判断环境中声源的方向和远近。（1）声波的三个基本物理量：频率、波长和声速 频率物体每秒钟振动的次数，称为频率，用F表示，单位为Hz，物体振动时发出的声音，只有频率在2020000Hz范围内的声音人耳才能感觉到，即才能引起听觉。波长振动介质在一个周期内所经过的距离，称为波长，用H表示，单位m。波长与频率成反比。声速声波传播的速度称

21、为声速，用C表示，单位为m/s，声速与频率和波长的关系可用下式表示：声速随介质的弹性、密度、温度不同而变化。2.1 人的生理系统及功能 人的听觉机能人的听觉机能声音的度量声音的度量 （2）声音的度量 声音的物理度量 物体的振动有强有弱，所以人耳听到的声音就有大有小，可用声压或声强来反映声音的大小。声压及声压级 声波在介质中传播时引起介质中压力的变化。介质中的压力与静压之差称为声压，用p表示，单位为Pa（1Pa=1N/m2）。正常人耳可听声的声压变化范围为2l0-52l020Pa，为了计量和使用方便，及符合人的生理特点，在实践中常用声压的相对值声压级来表示，单位为dB。其数学表达式为：（2-2）

22、式中：p为声压，Pa；p0为参考基准声压，2l05Pa。人耳的听觉具有对高频声较敏感、而对低频声不敏感的特性。声级计中的A计权网络测得的声压级（A声级）最接近人的听觉特性。声强 在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的平均声能，称为声强，用I表示，单位为W/m2。人耳可听声的声强变化范围为10-12l02W/m2。2.1 人的生理系统及功能 人的听觉机能人的听觉机能声音的度量声音的度量 声音的主观度量 声音给人的主观感觉，最主要的是声响的大小。一般来说，声压或声强越大，声音就越响，但并不成正比关系；而且在同声压级下，不同频率的声音，声压级同为70dB，人们听起来的感觉是不一样的。如一个

23、是高音的，一个是低音的，但人们听起来感觉高音喇叭的声音要比低音喇叭响得多。因此，为了描述人耳对声音的主观感觉，就引出了响度和响度级主观度量指标。响度是表示人耳对声音的强弱的主观感觉量，用N表示，单位为son（宋）。一个1000Hz的纯音在绝对阈限以上40dB的响度定义为1son。其他声音听起来比这一声音大几倍，就说该声音的响度为几宋。响度级是表示声音响度的相对量，用LN表示。将1000Hz纯音声压级的分贝值，定义为响度级的数值，单位为phon（方）。响度级与响度之间的关系为：（2-3）显然，40phon相当于是1son。响度级每增加10phon，响度增加1倍，即人的主观上感到声音要响一倍。2.

24、1 人的生理系统及功能 人的听觉机能人的听觉机能常见的几种听觉现象常见的几种听觉现象 （1）听觉阈值 人耳的鼓膜不是对于一切振动都做出响应的。人耳一般只能听到2020000Hz的声音，有些年轻人能听到24000Hz的声音。闻阈声压强为0.210-12Pa，这是指振动频率为1000Hz的声音，受试者是正常的年轻人。但随着人年龄的增长，听力显著下降，闻阈值提高很多；同时分辨声强差的能力也显著下降。人耳对1000Hz的声音感受性最强。在500Hz以下和5000Hz以上的声音则需要更大的声强才能被感受。当声强超过140dB时，人耳将感到疼痛，叫痛阈。图2.9曲线描述的是不同频率时，沿曲线给予人以相等的

25、响度，所以叫做等响曲线。2.1 人的生理系统及功能 人的听觉机能人的听觉机能常见的几种听觉现象常见的几种听觉现象 听觉系统也表现出时间累积效应。当刺激时间增长时，阈值就有所降低。但当刺激时间延长到200ms以上，就显示不出累积作用了。这一点对于设计声响信号是必须的。良好的声响信号应当是响应适当，音质良好，信号作用时间合适。这样的信号清晰明确，可减少疲劳的失误。图图2.9 等响曲线等响曲线2.1 人的生理系统及功能 人的听觉机能人的听觉机能常见的几种听觉现象常见的几种听觉现象 （2）听觉的适应和疲劳 听觉适应和视觉适应相比，所需的时间短的多，而且很快恢复，所以难于察觉出来。听觉的适应具有选择性。

26、听觉的疲劳发生在声音长时间连续作用以后。这时由于听觉适应，感受性显著降低。这种听觉感受性的降低和适应不同之处在于它不能很快恢复，在声音停止后还要保持较长的时间。这种疲劳性刺激长期作用的结果将导致职业性听力降低和耳聋。2.1 人的生理系统及功能 人的听觉机能人的听觉机能常见的几种听觉现象常见的几种听觉现象 （3）声音掩蔽现象 两个强度相差很大的声音同时作用于人耳，那么只能感受到一个声音而另一个声音则淹没了，这种现象称为掩蔽现象。掩蔽可分为：纯音掩蔽纯音；噪音掩蔽纯音；语言掩蔽。在第一种情况下，纯音掩蔽最大的是频率相接近的纯音；低频率对高频率的掩蔽更甚于高频率对低频率纯音的掩蔽。噪音对纯音的掩蔽主

27、要取决于强度差异。语言掩蔽是指人说话时混入其他声音。2.1 人的生理系统及功能 人的听觉机能人的听觉机能影响听觉功能的因素影响听觉功能的因素 当人们听觉系统的传导部分、感音部分，或两部分都发生病变时，即产生听觉障碍。耳聋的程度较轻时，声音增强即可听到者，为听力减退或重听。耳聋严重者，可致听力完全丧失，称为耳聋或全聋。根据不同的病变部位，可将耳聋分为传导性聋、感音神经性聋和混合性聋。耳聋根据发病时间不同，又分为先天性聋和后天性聋。单纯传导性聋，听力损害多不严重；感音神经性聋的听力损害有轻有重；混合性聋其听力损害多较严重。避免听觉障碍的主要途径主要有：（1）对听力有害的一些耳毒性药物要慎重使用。（

28、2）要尽量避免接触强噪声。（3）对不能避免强噪声的工作场所要佩戴耳塞等防护用品。（4）对尚有残余听力的各种耳聋要早佩戴助听器。2.1 人的生理系统及功能 人的肤觉、味觉、嗅觉机能人的肤觉、味觉、嗅觉机能肤觉肤觉 皮肤感觉是由物体的温度或机械的作用到达皮肤表面而引起的。它分为触压觉、痛觉和温度觉。（1）触觉压 刺激物触及皮肤表面引起触觉，刺激物作用加强使皮肤产生变形便产生压觉。在身体的不同部位，触压处的感受性差别很大，越是活动部分感受越强。（2）温度觉 冷觉和热觉统称温度觉，是各自独立的冷点和热点和各自特殊的感受器。身体各部位温度觉不一致。2.1 人的生理系统及功能 人的肤觉、味觉、嗅觉机能人的

29、肤觉、味觉、嗅觉机能味觉和嗅觉味觉和嗅觉 味觉和嗅觉器官担负着一定的警觉任务，因为它们处在人体沟通内、外部的入口处。（1）味觉 凡能溶于水的物质都能向人提供味觉刺激。味觉感受器是分布于舌的表面、咽的后部、腭及舌头上的味蕾。味觉的感受性用不同浓度溶液的阈值加以表示。（2）嗅觉 人的嗅觉感受性是很强的。1L空气中只要有0.00004mg的人造麝香，人就可以嗅到香味。影响嗅觉感受性的因素有环境条件和机体条件两方面。温度有助于嗅觉感受，最适宜的温度是3738。清洁空气中嗅觉感受性也提高。伤风时，由于鼻咽黏膜发炎，感受性也显著降低。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体尺寸和力

30、量人体尺寸和力量 （1）人体尺寸 人体尺寸（body dimension）是人力资源的基础数据，也是许多工业产品和工程设计的依据。很多国家都定期进行本国的人体尺寸测量工作。在工业设计中主要需要两类人体尺寸数据，一类是静态人体尺寸，另一类是动态人体尺寸或功能人体尺寸。静态人体尺寸 静态人体尺寸（static human dimensions）是人在标准测量状态时测定的身体尺寸。静态人体尺寸有立姿、坐姿、卧姿的不同。人体尺寸最常见的测量项目有几十种。功能人体尺寸 功能人体尺寸（functional human dimensions）是指人的肢体向四周空间伸展时所能达到的尺寸。人体模板 为了便于推广

31、人体尺寸的应用，可把人体尺寸制成人体模板（templetes of human body）。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体尺寸和力量人体尺寸和力量 图图2.10 坐姿人体模板坐姿人体模板 人体模板一般分级设计制作。肖惠等人参照德国做法将我国成人人体模板设计所需的人体数据分成四个身高等级，即以女性第5百分位身高尺寸代表矮小女性；把尺寸相近的女性第50百分位和男性第5百分位身高尺寸合为一个等级，代表中等女性和矮小男性；把尺寸相近的第95百分位女性和第50百分位男性尺寸合为一个等级，代表高大女性和中等男性；以第95百分位男性尺寸代表高大男性的尺寸等级。2.1 人的生

32、理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体尺寸和力量人体尺寸和力量 （2）人体力量 人体力量可以根据肌肉产生位移的情形分为两类，即静态力量（static strength）与动态力量（dynamic strength）。静态力量也称等长力量，即肌肉作等长收缩时所具有的力量。它是人类赖以保持特定姿势或保持固定位置所必需的。动态力量是指肌肉收缩，其长度发生变化时产生的力量。根据肌肉收缩时长度缩短与伸长的变化趋势，分向心收缩与离心收缩。向心收缩产生起动或加速动作的力量，离心收缩产生制动或减速力。工作中的大部分操作活动都需要静态力量与动态力量的配合与协调。人体力量可按人体施力部位而分为手部力量

33、、腿部力量、背部力量和颈部力量等。人的操作活动大多数是由手、手腕和手臂完成的，因此手部力量在工作中起着更为重要的作用。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体尺寸和力量人体尺寸和力量 握力 握力（grip strength）是一种重要的手部力量，它与手部的其他力量有较大的相关，因此许多有手部力量要求的工作，常把握力作为挑选操作人员的测定工具。人的握力随年龄、性别、体质、姿势和持续时间等因素不同而有很大的差别。年龄男女左手右手左手右手5岁3438212810岁116126809515岁27729921023120-24岁39342523124925-29岁39442623

34、725230-34岁37942225526835-39岁372399242250表表2-1 1 不同年不同年龄龄男女左右手的平均握力男女左右手的平均握力 单位（牛顿）2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体尺寸和力量人体尺寸和力量 推力和拉力 在生产操作中经常需要使用推力（push force）或拉力（pull force）。人的推力、拉力除了因坐立姿势而不同外，还与手臂的朝向与方位角有关。表2-2是美国有关人类工效学手册和教科书中常被引用的坐姿测量数据。从中可以看出上肢用力姿势与用力方向对拉力、推力的影响。用力时的坐姿如图2.11所示。2.1 人的生理系统及功能 表表

35、2-2 美国男性大学生坐姿手的最大力量第美国男性大学生坐姿手的最大力量第5050百分位数据（单位：牛顿）百分位数据（单位：牛顿）手臂用力方向（手取垂直抓握）推拉向左向右向上向下左手6035128514222219620590369356147214231218120440418133200240227150494498129209231182180561516133191182156右手60409280231187218227903833912221652492361204584632361512672581505475432401472492091806145342221511911822.

36、1 人的生理系统及功能 图图2.11 坐姿手的推、拉力图示坐姿手的推、拉力图示2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体尺寸和力量人体尺寸和力量 耐力 人体力量大小与用力时间长短有密切关系，一般说，人只能在几秒钟内保持最大的用力，超过这一时间限度，力量就发生先快后慢地下降。一般把人在一定时间内保持某种用力水平的能力称为耐力（endurance）。人体耐力与人的瞬时力量大小并不存在比例关系。有些人瞬时力量很大，而耐力可能不大，另一些人可能瞬时力量不大，但却有较好的耐力。实际工作对人力量的要求也因工作内容而不同，有的工作要求从事者有较大的瞬时力量，有的工作则需要从事者有较大的

37、耐力。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体生物力学人体生物力学 （1）骨骼的功能 人体骨骼强度。在一定范围内，骨的应力-应变关系是线性的，服从胡克定律，但当超过一定应力数值后，这种关系就不再成立。骨的功能。人体全身约有206块骨，可分为头颅骨、上肢骨、下肢骨、躯干骨、脊椎骨等，由这些有生命而坚硬的骨支撑着人体、每块骨都有一定的形态、结构、功能、位置及其神经和血管。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体生物力学人体生物力学 骨所承担的功能主要有：骨构成体腔的壁，如头颅腔、胸腔、腹腔、盆腔等，以保护大脑、心、肺、肝、胆、脾胃、肾、肠及生殖器官等

38、人体内脏重要器官。骨之间由关节连接构成骨骼，形成人体支架，支撑人体全身的重量，支撑人体的肌肉、皮肤、内脏器官等软组织，骨骼与肌肉一块共同维持人体的外部形态。使人成为具有一定高度、宽度、厚度的实体。骨骼的骨髓腔和松质的腔隙中充填着骨髓，骨髓是一种柔软而富有血液的组织，其中的黄骨髓可储藏脂肪，红骨髓具有造血功能，骨髓中的钙和磷参与体内钙、磷代谢而处于不断变化状态。所以，骨髓除具备造血功能外还是体内脂肪、钙、磷的储备仓库。肌肉在神经系统支配下产生收缩时，牵动着骨围绕着关节活动，使人体产生各种动作。因此，骨是人体活动的杠杆。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体生物力学人体生

39、物力学 骨杠杆。人体骨杠杆的原理与力学杠杆完全一样。在骨杠杆中，关节是支点，肌肉是力量源泉，肌肉与骨的附着点称为力点，而作用于骨上的阻力（如操纵力、体重等）的作用点称为重点（即阻力点）。人体活动主要由下列骨杠杆形式而定。平衡骨杠杆。人体支点位于重点与力点之间，类似天平秤的原理，例如通过寰枕关节调节头的姿势的运动，见图2.12（a）。速度骨杠杆。力点在重点和支点之间，阻力臂大于力臂，例如手执重物时肘的运动，见图2.12（c），此类杠杆的运动在人体中较常见。省力骨杠杆。此类骨杠杆的重点位于力点与支点之间，例如足跟踝关节的运动，见图2.12（b）。众所周知，杠杆利用的是省力不省功的原理，若肌肉产生的

40、力量大而运动范围（或幅度）小，即得之于力则失之于速度；反之，若肌肉产生的力量小而运动范围（或幅度）大，即得之于速度则失之于力。由此可见，力量与运动速度（或幅度范围）是互相矛盾的。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体生物力学人体生物力学 图图2-12 人体骨杠杆人体骨杠杆2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体生物力学人体生物力学 （2）关节的活动范围 关节的连结 直接连结。骨与骨之间借助结缔组织、软骨或骨互相连结，其间不具腔隙。活动范围很小或完全不能活动，故又称为不动关节。间接连结。两骨之间借助膜性囊互相连结，其间具有腔隙，有较大的活动性，此

41、种骨连结称为关节。关节的作用v 关节的损伤。v 关节的舒适。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体生物力学人体生物力学 （3）人体肌肉力学特性 不论人体骨骼与关节机构怎样完善，如果没有肌肉，就不能做功。所以，人体活动的能量决定于肌肉。肌肉的基本机能是将摄入的化学能转变成机械能或热能再转变成机械功或力，肌肉收缩时所产生的力及其长度改变与改变的速度，反映了肌肉活动的主要生物力学特征。人体的肌肉依其形状构造、功能，分布等可分为平滑肌、心肌、横纹肌等三种。横纹肌大都跨越骨关节，附着于骨骼，故称为骨骼肌；由于骨骼肌的运动要受人的意志支配，故又称随意肌。少数横纹肌附着于皮肤，称为

42、皮肌，由于人体运动主要与横纹肌有关，所以安全行为学所讨论的肌肉仅限于横纹肌（简称肌肉）。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体生物力学人体生物力学 （3）人体肌肉力学特性 人体的横纹肌共有400块，其总重量约占人体体重的40。每块横纹肌均由众多肌纤维构成，具有一定的形态，占有一定的位置，并有其自身的血管和神经，因此，每块肌肉都是一个器官。肌肉运动的基本特征是收缩与放松，故此肌肉具有展长性和弹性、兴奋性、收缩性的特性。肌肉收缩是产生人的体力的根源。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体活动范围及运动系统的影响因素人体活动范围及运动系统的影响因素

43、 （1）人体活动范围 最有利范围。是指可使人在既达到动作目的，同时又保证了人的工作轻松、舒适、不疲劳的最佳效果的人体活动范围，亦称顺手可及活动范围。正常范围。是指人体一般活动均在此活动范围内进行，如上肢相对于不动的肩膀在肘关节弯曲时外切弧的范围。在此活动范围内的活动，要求施加的操纵力较大，但人不感觉到吃力，并且能持久地维持作业姿势、作业能力、作业速度、作业意志，既能保障安全生产，又能保证产品质量和高工效。是理想的作业场所。最大可及范围。是指肢体长时间处于最大限度伸直状态的活动范围。在最大可及范围内工作时，肌肉之间会产生内力，肌肉的能量主要消耗在为使动作达到不同的准确性时所产生的速度上，因此，长

44、时间处于此活动范围内的活动容易引起疲劳。2.1 人的生理系统及功能 人体运动系统机能人体运动系统机能人体活动范围及运动系统的影响因素人体活动范围及运动系统的影响因素 （2）运动系统的影响因素 营养 体育锻炼 保持良好的坐、立、行姿势。自我卫生监督。一是注意体育锻炼卫生；二是注意劳动卫生；三是注意预防运动外伤。为了预防不安全行为，安全管理人员应结合人体的运动系统根据具体对象的心理特征和行为活动，采取不同的调节方法对职工进行心理和行为上的合理的调节，已达到最佳的安全行为。2.1 人的生理系统及功能 人体供能系统及机能人体供能系统及机能作业特性作业特性 （1）能量代谢 在物质代谢过程的同时，发生能量

45、释放、转移、贮存和利用的过程，称为能量代谢。能量代谢过程是根据物质不灭和能量守恒法则进行的，物质代谢产生的能量有各种不同的形式，它们之间可以互相转移。v 劳动时的能量来源 糖是人体的主要能源。体力劳动时，骨骼肌活动的能量从ATP-CP系列、需氧系列、乳酸系列三个途径供给。2.1 人的生理系统及功能 人体供能系统及机能人体供能系统及机能作业特性作业特性 a.ATP-CP系列 肌肉所需的能量是由肌细胞里的三磷酸腺苷（ATP）迅速分解而直接提供的。但是肌肉中ATP的贮存量很少，由磷酸肌酸（CP）分解及时补充，故名ATP-CP系列。表示如下：CPCr+ATP(肌酸肌酸)(二磷酸腺甘二磷酸腺甘)(磷酸根

46、磷酸根)2.1 人的生理系统及功能 人体供能系统及机能人体供能系统及机能作业特性作业特性 b.需氧系列 由于肌肉中CP甚少，只能供肌肉活动几秒至1min，因此需从糖类和脂肪的氧化分解来提供ATP，即需要氧的参与才能进行，所以叫需氧系列。这发生在中等强度以上的劳动过程。c.乳酸系列 在大强度劳动时，ATP的分解非常迅速，需氧系列受到供氧能力的限制，不能满足肌肉活动的需要。这时，要依靠无氧糖发酵产生乳酸来提供能量。虽然1克分子（1克分子=103mol/m3）葡萄糖在乳酸系列中只产生2个分子ATP，但其速度比需氧系列快32倍，所以可迅速提供较多的ATP。这个系列活动不能持久。2.1 人的生理系统及功

47、能 人体供能系统及机能人体供能系统及机能能量代谢的测定能量代谢的测定 糖、脂肪和蛋白在体内氧化分解、释放能量的同时，最终都生成CO2、水以及含氮的代谢产物。能量代谢和气体代谢之间存在特定的量的关系。测气体代谢量就可算出能量代谢量。测定方法可分为直接测热法和间接测热法。人体内物质代谢过程中释放出的能量除作功外，最终都以热能的形式散于体外。v直接测热法就是把人置于量热器中，直接测定人体放散的热量。但是此法笨重不便，已为间接测热法所代替。v间接法是通过对氧耗量和CO2产生量的测定，计算出产生的热量。间接测定法又分为开放式测定和闭合式测定两种方法。2.2 导致人失误的生理因素 疲劳因素疲劳因素疲劳与疲

48、劳积累疲劳与疲劳积累 （1）疲劳概念 疲劳是指工作过程中人体工作能力和绩效下降、错误和事故发生概率增大的现象。它是一种自然的人体防御反应，即告诫作业者工作负荷过高，必须降低工作强度或完全停止工作，否则将引起难以估量的损失。与工作负荷相似，疲劳也分为体力疲劳和心理疲劳两种。v体力疲劳也称生理疲劳，以肌肉疲劳为主要形式，其典型表现为乏力，工作能力减弱，工作效率降低，注意力涣散，操作速度下降，动作的协调性和灵活性变差，工作满意感和工作动机恶化，等等。v心理疲劳则指工作紧张或单调导致的疲劳。2.2 导致人失误的生理因素 疲劳因素疲劳因素疲劳与疲劳积累疲劳与疲劳积累 疲劳的产生与人体工作过程的变化存在特

49、定的时序关系。人体的工作过程可分为四个阶段。第一阶段称为工作启动阶段，在这个阶段，由于作业刚开始，人体各组织的活动水平仍较低，处于一种克服惰性阻力的状态，因此工作能力不高，操作容易出现错误。第二阶段称为最大能力阶段，这时作业者已克服活动惰性，表现为工作能力极高，错误很少，主要特征是其持续时间随体力负荷强度发生显著变化。第三阶段是能力下降阶段，这时工作能力出现随时间逐渐降低的趋势。第四阶段则为工作结束阶段，该阶段的典型特征是工作能力丧失，人体出现极度的疲劳，甚至可能遭受生理、心理上的损害。疲劳主要发生在第三阶段。人体工作过程的变化情况如图2.14所示。2.2 导致人失误的生理因素 疲劳因素疲劳因

50、素疲劳与疲劳积累疲劳与疲劳积累 图图2.14 人体的工作过程变化人体的工作过程变化2.2 导致人失误的生理因素 疲劳因素疲劳因素疲劳与疲劳积累疲劳与疲劳积累 （2）疲劳的积累 疲劳不是一开始就有的，而是逐渐积累的。疲劳的积累可用图2.15所示的“容器”模型来形象地说明。图图2.15 疲劳积累的疲劳积累的“容器容器”模型模型2.2 导致人失误的生理因素 疲劳因素疲劳因素疲劳与疲劳积累疲劳与疲劳积累 疲劳的诱发因素很多，至少包括以下五个方面。作业强度 作业强度是诱发疲劳的最直接因素。环境条件 环境条件是影响疲劳的重要因素。工作节奏 工作节奏对疲劳的影响不可忽视。不合理的工作节奏不易使人体保持最大工