运动生物力学 2.ppt

  第一节 运动学概念 学习目标 1.掌握人体运动学、功能解剖学、生物力学、运动生物力学，质点、刚体，轨迹、位移、路程的定义；直线运动和曲线运动，人体运动的速度和加速度，平动、转动和复合运动等基本概念。 熟悉时程、速率、角加速度、角位移等概念。 了解速度与速率的区别，运动的量的特点。 2.掌握运动的相对性的原理，人体运动的三个面和三个轴，和康复医学中人体运动的始发姿势。 熟悉两种参考系的定义，自由度的概念。 3.了解人体运动学发展简史。 4.熟悉人体运动学的内容、方法、与康复治疗学的关系和意义。 运动学（kinesiology）是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，主要研究质点和刚体的运动规律。 运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术等多个学科所必需的基本知识，包括物体的运动在空间和时间等方面的差异。 人体运动学概念 是研究人体活动科学的领域。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，而不考虑人体和器械运动状态改变的原因。 本书所讲的人体运动学，主要指人体的功能解剖学、生物力学和部分运动生物力学的内容。  研究运动器官的结构是如何适应其生理功能的学科，为功能解剖学。 研究生物体机械运动的规律，以及力与生物体的运动、生理、病理之间关系的学科为生物力学。 研究运动中人体和器械运动力学规律的学科，为运动生物力学。 在研究人体运动时，是以牛顿力学理论为基础的。 在运动生物力学中，把人体简化为质点、质点系、刚体和多刚体系等力学模型，而使研究的问题大大简化。 但是人体是生命体，因此在研究人体运动学时，还要尽可能地考虑人的生命特征，才能正确地研究人体的运动。  运动学基本概念 只有大小没有方向的物理量叫标量。如温度、时间。其运算是简单的代数运算。 既有大小又有方向的物理量叫矢量。力、位移、速度等力学中的大多数物理量都是矢量。其计算有自己的规律。 矢量的合成遵循平行四边形法则。 矢量的乘积有点积和差积： 点积的结果是标量，数值大小等于两个矢量大小的积乘以它们夹角的余弦值，即A·B=︱A︱︱B︱Cos θ 。 差积的结果是矢量，大小等于两个矢量大小的积乘以它们夹角的正弦值：︱A︱︱B︱Sin θ，方向由右手法则判断。所以矢量的差积又叫矢量的矢积。 运动的独立性 若运动同时参与几个分运动，则每个分运动不受其他分运动的影响。物体的运动是由各个彼此独立的分运动叠加而成。人体运动的合成和分解，其理论基础就是运动的独立性原理。 人体运动学中量的特性：瞬时性，矢量性、相对性和独立性。 描述人体运动时间的物理量 时刻是人体位置的时间量度，用于运动的开始、结束和运动过程中许多重要位相的瞬间。 时间是人体运动持续时间的量度，是指人体运动从某时刻到另一时刻所经过的时间间隔。描述人体的运动在时间方面的概念主要包括运动的次序、持续时间、速度和加速度。 描述人体运动空间的物理量 1.质点 是指具有质量、但可以忽略其大小、形状和内部结构而视为几何点的物体，是由实际物体抽象出来的力学简化模型。 质点的运动包括直线运动和曲线运动。 直线运动又分为匀速直线运动和变速直线运动，后者在运动中比较多见。 曲线的运动方向始终在变化，具有矢量性。曲线运动又常分为圆周运动和斜抛物体运动：斜抛物体作为质点，在运动中形成的轨迹是一条抛物线。 2.刚体 是由相互间距离始终保持不变的许多质点组成的连续体，它有一定形状、占据空间一定位置，是由实际物体抽象出来的力学简化模型。在运动生物力学中，把人体看作是一个多刚体系统。 人体的运动形式 （1）平动：指运动过程中，身体上的任意两点的连线始终保持等长和平行。其运动轨迹是直线或曲线，人体平动时，身体上各点的位移、速度和加速度都一致，可简化成质点处理。 （2）转动：指运动过程中，身体上的各点都围绕同一直线（即轴）作圆周运动，称转动。转动时人体各点距离轴的距离不同，所以其线速度也不同，只能简化成刚体来处理。 （3）复合运动：人体的绝大部分运动包括平动和转动，两者结合的运动称为复合运动。如骑自行车时，躯干可近似地看作平动，下肢各关节围绕关节轴进行多级转动。研究中通常把复合运动分解为平动和转动，使问题大大简化。人体的机械运动都是在一定的空间和时间中进行的。 人体平动的空间物理量 轨迹：质点运动的路径。当把人体转化成质点来描述其运动时，把代表人体或器械的质点在一定时间内用坐标值确定的位置点连接起来，就是人体或器械某质点的运动轨迹。 路程：是指物体从一个位置移动到另一个位置时的实际运动路线的长度，也是质点运动轨迹的全长