运动生物力学的作用

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运动生物力学的作用范文第1篇

摘 要 教练员或教师的指导语在运动训练和教学中起着重要的作用，指导语是否简洁明了对运动员的科学训练起着画龙点睛的作用。动作技术原理可以通过教练员在指导语中加以凝炼，在指导时让运动员、学生明确训练的关键所在，能起到意想不到训练、教学的效果。

关键词 动作技术原理 指导语 应用

一、前言

知识如何转化成生产力，是当前我们十分关注的话题，在体育训练中，即如何将体育科学知识应用于训练当中，使很多教练员都在探索的问题。对教练员的训练方法研究的很多，很少有文章对教练员的指导语作专门的研究，特别是将运动生物力学知识贯穿其中的研究少之又少。

本文首先提两个概念界定，第一研究的是新疆地区的教练员的指导语；第二动作技术原理是指完成某项动作技术的基本规律，它适用于任何人，不考虑运动员的性别、体型、运动素质的发展水平和心理因素等个体差异，是具有共性特点的一般规律。

教练员在训练中不能违背动作技术原理，研究各项动作技术确立，动作技术原理，建立动作技术模式来指导教学和训练，在体育教学中，讲清楚动作技术原理是非常重要的，要使学生懂得怎样做和为什么这样做，即不仅要知其然，还要知其所以然。对优秀运动员的动作技术进行生物力学研究，是以生物学和力学理论为基础，通过对高水平的运动实践的检验来总结先进的动作技术原理，建立运动技术模式。如何将动作技术原理转化为教练员简洁的指导语，使运动员在学习和训练中能清晰的明白教练员的意图，能迅速改进训练中出现的错误，值得我们研究。

二、研究对象与方法

新疆第十、十一届全运会的一线教练员和基层教师的指导语，参加运动会的运动员，田径运动中的一些动作技术原理。

（一）访谈法

（二）文献资料法

（三）举例法

三、研究结果与分析

（一）教练员指导语中运用生物力学知识的基本情况

笔者调查了乌鲁木齐市参加新疆第十、十一届全运会的教练员与运动员，就教练员的指导语与运动员是否理解教练员的指导语等问题作了专门调查，运动员结果如下：

表1 您的运动技能知识是从教练或教师指导语中得来的吗

由此表可见，运动员的运动技能知识主要从教练员与教师处获得，若教练员与教师对运动技能理解有误，则可能影响运动员的成绩。

表2 对不同等级的运动员对教练员指导语持疑问的调查结果

通过表2可以看出，运动员的级别高，对教练员指导语持疑问的比例越高。这是因为随着运动员的水平增加，对运动技能的理解加深，求知欲越旺，其主观能动性越大，越渴望了解运动技术原理。若这时教练员没有因势利导，则运动员疑问增加。

对教练员运用指导语作了调查如下：

表3 您在指导语中有意识的运用运动生物力学知识吗

通过对教练员的访谈以及他们对生物力学的知识的了解发现，教练员很少主动将生物力学知识结合指导语运用于训练实践中去，结果导致指导语含糊不清，目的性不强。调查运动员中发现，运动员对素质练习感觉教练员指导语的作用很大，在技术练习中对教练员的指导语理解不清，其实，这也反映出教练员运用生物力学知识到指导语中并不多，因为生物力学知识主要用于动作技术原理方面，教练员主要靠以往的经验在教运动员。

通过对教练员的访谈，发现很少有教练员参加过运动生物力学知识的培训，当然这也和我区这类培训次数少、科研单位的从业人数少有关，这应引起重视。

（二）教练员指导语中动作技术原理在指导语中的举例

1．在田径运动中的应用举例

田径运动中跳高是一项对技术要求较高的项目，作为一名教练员，首先要明白跳高的共同规律与原理，然后将其转化为自己的指导语。在起跳瞬间，运动员所受合力为：支撑力-重力=ma可见，支撑力若想变大，只有将a变大，而a是上臂和摆动腿与躯干的相对速度来衡量的，相对速度越快，a越大，因此，在起跳瞬间，指导语要强调上臂和摆动腿的快速上摆。运动力学中的相向运动原理告诉我们，物体在腾空状态下身体某部分的转动能引起身体另一部分向相反的方向转动，这样，在跳高过杆形成背弓阶段，给队员的指导语是努力仰头，这样，自然形成好的背弓。之后，指导语中要强调迅速将头抬起，小腿自然就会快速上摆，以便顺利过杆。

2．在体操中的应用举例

根据转动守恒定律和动量矩守恒定律可知，转动惯量小则转动速度快，而转动惯量和转动半径有关，转动半径小则转动惯量小。因此，在体操中的一些翻滚动作，如前滚翻、后滚翻、空翻等动作中，教练员给队员的指导语是团身要紧，目的是减小转动惯量，而不仅仅是强调速度。因为运动员自己也想提高速度，心里就会很着急，越是着急越做不好动作。因此，这时的指导语要起到点睛之笔，团身要紧队员可以通过自己身体感受。

3．在短跑中的应用举例

在短跑的加速跑阶段，教练员都在强调速度，我们知道，这一阶段，尽量要发挥地面支撑力的效用。因此，根据力的分解，要尽量的减小垂直方向上的力，增加水平方向的力。这一阶段给运动员的指导语是不要过早地将身体抬起。在平时训练中，仔细观察，若发现运动员上下肢折叠不充分，在指导语中要强调折叠充分。因为上下肢折叠充分，也相当于减小转动半径，从而减小转动惯量，达到增加转动速度的效果。

4．在体育常识中的应用举例

体育教师给学生解答疑问时，若在讲解中加入运动生物力学知识，便可做到有根有据，让学生不仅知其然，还可知其所以然。笔者用一例以飨读者，曾经遇到学生问为什么蹲式起跑比站立式起跑要好。在给学生讲解指导中运用生物力学知识，讲明在起跑瞬间，下肢给地面以作用力，地面反作用于下肢的力是推动人体向前跑的力，这个力可以分解为垂直方向的力和水平方向的力，蹬地角越小水平方向力越大，对速度贡献越大，而蹲踞式起跑正是蹬地角比站立式要小。

（三）教练员指导语的重要性

通过对运动员和学生的访谈发现，认为指导语对其作用很大的所占的百分比分别是：非常重要占12.3%；重要62.7%；一般14.7%；说不清11.3%。可见大多数运动员认为指导语重要，并认为指导语对主要对自己理解技术动作原理很重要，认为指导语对提高教学训练和比赛成绩很有用。通过对比不同水平运动员对指导语的理解水平，发现，运动水平越高的运动员理解指导语的能力越强，但也出现了有趣的现象，即疑问率很高，这从一个侧面反映出其教练没有将生物力学知识很好的运用到指导语中去，与前面的调查相吻合。

四、结论与建议

（一）新疆地区教练员在指导语中运用生物力学知识的不多。有两个方面的原因，一是教练员本身对生物力学知识掌握不足，第二是教练员没有意识到将生物力学知识用在指导语中去。解决这两方面不足的方法是：迅速补习生物力学知识，因为教练员本身有大量的实践经验，只是把这些经验不能很好的表达出来，通过学习，明白其中的动作技术原理，便能达到实践与理论的相互促进。

（二）生物力学知识若能与指导语结合，对训练能起到事半功倍的效果。因为其主要是讲解动作技术原理的一门学科，教练员掌握了运动技术原理，便可针对运动员在某一技术环节中的错误，专门进行指导，提高训练效率。结合的方法是通过学习，有意识的将生物力学知识贯穿于训练中去，通过实践检验理论，通过理论指导实践，互相促进。

（三）运动员普遍感觉教练员在指导语中加入生物力学知识，对自己训练帮助很大，其运动知识主要来源于教练员，教练员掌握科学训练知识队队员形成正确的技术动作至关重要。并且，教练员要利用运动员的求知欲，将正确的知识传授给他们，对培养运动员今后的体育兴趣及良好的体育观念有所帮助。

（四）新疆地区应多举行一些生物力学和训练相关的培训，采用请进来、送出去的方式。如邀请内地有经验的专家讲学，以及将本地相关人员送出去培训。

参考文献：

[1]全国体育学院教材委员会.运动生物力学[M].人民体育出版社.

运动生物力学的作用范文第2篇

关键词：运动损伤；防护服装；运动生物力学；防护模型

中图分类号：TS941.2 文献标志码：A

A Study on Protective Cloths Based on Sports Biomechanics

Abstract： Based on introducing sports biomechanics as well as current study on protective equipment and protective clothes， the article draws the conclusion that it is very important to study protective clothes by using sports biomechanics and puts forward the theoretical basis， technical problems and technical route for using sports biomechanics in garment applications.

Key words： sports injury； protective clothes； sports biomechanics； protective model

近年来，我国参与体育运动或日常锻炼的人口越来越多。在对全国体育人口比例的调查中发现，1996年的体育人口在总人口中所占的比例为31.4%，2000年增加到33.9%，而到2007年又增加到37.1%，短短10多年的时间里增加了5.7个百分点。

但是在运动中，由于人们并未太多地注意保护自己，常常会引起相应的关节、肌肉、韧带的意外损伤。网球运动常常会导致肘部、肩袖部损伤，范？克拉莫（Von Kramer）对网球运动中出现的损伤进行过调查，结果表明，网球运动中肘关节损伤占全部损伤的41%，是最容易损伤的部位；肩袖损伤占其全部损伤的39%，仅次于网球肘。在跑步运动中，常常会发生小腿肌肉拉伤，有研究显示，有高达35% ～ 65%的健身者与专业运动员曾经发生过下肢损伤。老年人、小孩以及肢体残疾人在日常的行走过程中，由于自身缺乏一定的平衡能力，往往会因为磕碰、摔倒等突发状况而意外导致肌肉和骨骼损伤。有国外学者曾做过相关的研究，该研究揭示了在老年人的摔倒中，将近53%是因为行走、站立的不稳定所导致的。

运动损伤已经给运动员、业余爱好者、老年人、小孩等带来了伤害，也是人们生命安全的重要隐患之一。也有不少人缺乏自我保护意识，认为在业余的体育锻炼和比赛中，做准备活动，然后再多加注意一些，受伤的几率也就小了，其实这种想法是不正确的。因为这种损伤，比如说扭伤、摔伤、各种磕碰伤，在运动损伤里只占到了2%，它的名称叫做意外伤，而将近98%的损伤是那种运动技术性伤。所以基于运动的生物力学，研制减少骨骼与肌肉损伤的防护性服装，是一个很大的趋向。

1 运动生物力学的研究

运动生物力学是生物力学的分支学科，是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。其主要任务是运用生物学和力学的理论和方法研究人体从事各种运动、活动以及劳动的动作技术，使复杂的人体动作技术奠基于最基本的生物学和力学规律之上，并以数学、力学、生物学以及动作技术原理的形式加以定量描述。运动生物力学的发展与研究，为提高体育运动的成绩、预防运动损伤、设计研发防护器材奠定了理论基础。

1.1 运动生物力学的实际应用

对于运动生物力学的研究，特别是在应用上，具有自己的特色，大致可归结为以下几点：

（1）在竞技体育运动动作的技术方面，根据人体的体态、素质、机能等情况，研究适合个人的最佳运动和活动技术的动作方案，并通过动作技术诊断使之逐步完善；

（2）从预防运动损伤的观点出发，对各种体育、活动以及生产劳动进行生物力学分析，找出致伤因素，并设计出相应的预防与治疗措施；

（3）运动生物力学不仅研究人体，而且也研究与运动相关的器械的运动规律，按照人体形态、结构和机能的生物力学特征，设计和改进运动器材、设施、服装与用具以及劳动机器、工具等。

1.2 运动生物力学与防护器材

从运动生物力学的角度出发，对体育运动或健身锻炼中用于防护人身安全、避免运动损伤的器材，提出设计和改进的设想及要求，是一项非常艰巨的学科任务，当前基于运动生物力学研制的防护用品主要有护具、运动鞋。

新型橄榄球头盔与传统头盔相比有着本质的区别，新型头盔的外层覆盖了一种新型树脂吸振缓冲材料，它可以有效地防止运动员以头盔作为进攻武器冲撞对手。在运动的过程中，人体的各个关节肌肉常常由于过多的运动量或瞬间的挥击、拉伸发生拉伤或震伤。戴上护具后，就可以对相应部位的肌肉、韧带加压舒服，减缓可能的过度拉伸，并协助肌肉动作，对关节部位起到支撑作用。对于关节出现不同程度劳损的老人以及正在发育期的小孩来说，进行远足郊游或体育锻炼时，很有必要选择一定的护具。

国内外一线运动品牌，其运动鞋技术的每一项进步都离不开生物力学研究，结构设计和技术创新都遵循人体运动生物力学原理。国际一线运动品牌都拥有自己的核心技术，如Nike的air气囊鞋底科技和足跟稳定技术、Adidas的HUG环抱系统和智能芯片技术、李宁新一代单弦弓减震技术等。无论核心技术如何创新变化，结构设计必须遵循运动生物力学的原理，其主要的生物力学原理是缓震减震、能量回归、足跟控制、模拟踝足和回归自然。

2 防护服装的研究

伴随着运动的普及，传统的防护服装基本上从舒适性、结构设计、功能材料等角度出发进行设计研究，通过研究改变或加强面料的性能来达到服装吸湿排汗透气、防火、防水等效果，或者从服装结构设计出发，采用多开口宽松式设计，在前胸、腋下、前后衣片采用连续开口散热功能设计，设计了一套具有散热功能的篮球比赛服装。而在运动过程中能真正地起到对人体防护作用的，往往都是要通过佩戴护具来达到目的，从拳击的头盔到篮球的护足，每一个易受伤的关节都有相对应的护具来产生防护的效果。

但是现阶段基于运动生物力学研究的运动防护仅限于护具以及运动鞋，而客户对防护服装的要求却逐渐从原来的吸湿排汗等舒适性方面提升到舒适、功能、美观、防护一体化上来，更多地希望可以通过服装本身就可以达到防护人体的目的。

所以，有必要从人体出发，通过测量人体各关节点运动的三维坐标数据的变化，将其转化为人体关节运动的生物力学参数，通过分析生物力学参数数据，建立人体防护模型，明确服装面料与防护模型相互之间的关系，并结合服装材料学、服装结构设计、人体工效学等相关知识，设计具有防护性能的服装。

3 运动生物力学在服装上的应用

在体育运动、日常活动以及生产劳动中骨骼和肌肉损伤是难以避免的问题，解决这一难题，必须以人体运动为目标，运用人体解剖学、人体生理学、力学的理论与方法来探索人体运动规律，根据骨骼和肌肉的变化，建立外部防护模型，获取防护服装所需达到的力学参数，为开发运动防护服装提供理论依据。

3.1 理论依据

在运动过程中，骨骼及肌肉功能模型的研究比较成熟，是确定肌肉长度、肌肉拉力线、肌力臂、肌力矩、肌力等关键因素，但却没有明确指出骨骼及肌肉损伤的临界值，建立外防护模型是解决该问题的关键途径。

基于人体骨骼与肌肉的动力学模型，模拟在外部约束条件下骨骼和肌肉的变化，通过逆向动力学方程式和有限元模拟获取相关参数，建立外防护机制，即防护模型；在外加反应实验的作用下，明确服装材料的性能与外防护模型之间的关系，为研制高质量的运动防护服装、减少运动过程中骨骼及肌肉的损伤提供理论依据。

3.2 技术问题

（1）建立骨骼及肌肉的模型，需要运用动态捕捉系统捕捉关键点的运动信息，测量人体在空间的位置和方向，即人体骨骼、关节的运动轨迹。动态捕捉系统通常分类为 3类：机械式、电磁式和光学式，价格不菲。

（2）结合人体运动轨迹的数据，通过人体建模仿真软件进行模拟，并推导出骨骼及肌肉的最优化的防护机制。

（3）通过实验验证分析，明确防护模型与服装面料的性能特征之间的关系，为研发防护性能最优的服装提供依据。

3.3 研究方案

针对一项具体的运动，主要研究内容有以下几个方面：

（1）运用动态捕捉系统捕捉人体关键部位的空间运动轨迹；

（2）借助人体建模仿真软件，将空间运动轨迹的数据转化为生物力学参数，如各关节的位移、速度、加速度及肌肉长度、肌力臂、肌力矩等，进而计算出有关人体防护力学参数；

（3）基于骨骼及肌肉模型，运用逆向动力学的方法，建立人体外部防护机制；

（4）根据各种服装材料的性能，通过有限元的模拟，确定材料的性能与防护模型相互之间的关系，获取防护服装所需的防护参数；

（5）人体建模仿真软件对所获取的服装防护参数进行模拟，以进一步获得最优防护的服装。

技术路线如图 1 所示。

4 结语

运动损伤常常给运动员、体育爱好者、老人、小孩等带来意想不到的身体伤害，然而，传统的防护服装基本上从服装的舒适性角度进行研究，通过改变面料的特性来达到服装的防湿透气、吸湿排汗等，或从服装的结构设计出发，改变服装衣下间隙、开口特征等来提高服装的着装舒适性。国外对于运动防护服及装备的研究则比较深入，从人体的头部到脚的各个器官都配有特定的防护用具，所以基于运动生物力学研究防护服装必将是未来的研究热门。

外防护模型的建立是运动生物力学应用到服装领域的关键，也是制约防护服装研发的主要因素。防护模型的研究处于起步阶段，只有建立起防护模型，才能进一步明确服装材料与防护力学参数之间的相互转化关系，也为研制减少运动损伤的运动装备奠定技术基础。

参考文献

[1] 陆建平，李宁.我国居民参与体育锻炼的特征研究[J].体育文化导刊，2012（1）：36-39.

[2] 张雷，王少华.网球运动中常见的损伤与防治[J].网球天地，1995（3）：45 - 47.

[3] 王威.对跑步中下肢运动损伤的原因分析[J].运动精品，2011（7）：16-17.

[4] Blake A J， et. al. Falls by elderly people at home： prevalence and associated factors[J].Age Ageing，1988（17）：365-372.

[5] 侯宇.运动护具面面观[J].文体用品与科技，2009（11）：41.

[6] 全国体育学院教材委员会.运动生物力学[M].北京：人民体育出版社，1990.

[7] 全国体育学院教材委员会.运动生物力学（2版）[M].北京：人民体育出版社，2005：195-198.

[8] 王向东，刘学贞，苑廷刚，等. 运动生物力学方法学研究现状及发展趋势[J]. 中国体育科技，2003，39（2）：15-16.

[9] 李世明.运动生物力学理论与方法[M].北京：科学出版社，2006.

[10] 李建设，顾耀东，陆毅琛，等.运动鞋核心技术的生物力学研究[J].体育科学，2009，29（5）：40-49.

[11] 郑素化，张欣，应柏安.篮球运动服装舒适性研究[J].西安工程大学学报，2008，22（1）：52-54.

[12] Beumer A， van Hemert WL， Swierstra BA， et al. A biomedical evaluation of the tibiofibular and tibiotalar ligaments of the ankle[J]. Foot Ankle Int， 2003（5）：426-429.

运动生物力学的作用范文第3篇

关键词：屈光性近视；轴性近视；生物力学机制

近20年来，我国近视眼患病率在急剧的增加，全国近视患者已超过3亿，在世界排名仅次于“近视第一大国”——日本。近视已成为倍受人们关注的公共健康问题，认知近视眼的发病机制正是解决该问题的关键所在。从近30年来近视眼研究来看，科学家们进行了大量的近视动物模型实验，对近视的发生、发展有了进一步了解。特别在形觉剥夺性近视、遗传基因定位及近视眼生物化学物质改变等方面有较深入的研究。也有学者尝试了生物力学视角的研究，但是目前还没有生物力学模型能解释所有眼的调节机制。因此需要对人眼调节机制进行有关生物力学的基础研究，建立人眼调节机制的生物力学模型，为屈光的研究提供一种新的技术方法。

1.屈光性近视的力学机制

目前，解释调节机制的经典松弛理论[1]认为：调节时睫状肌的环形纤维收缩、悬韧带松弛、晶状体变凸出、屈光力增强、睫状突和晶状体赤道部接近。调节紧张理论[2]认为：调节是由晶状体赤道部受到张力牵引而产生，至少一部分晶状体悬韧带处于紧张状态、晶体中央变凸出周边变平、屈光力增加，并从物理数学模型、尸眼解剖、临床观察等方面进行论证。尽管两种理论存在一定的差别，但是两种理论都认可人眼的调节过程通过三部分眼内组织完成。睫状肌的收缩，睫状肌的收缩使附着在睫状突上的悬韧带张力发生改变，悬韧带张力的变化使晶体的形状发生变化，晶体形状的变化使人眼的屈光力发生变化，完成调节过程。

晶状体的调节主要由睫状肌、悬韧带以及晶状体三部分来实现，其生物力学调节机制的研究基本上从这三方面来展开。“调节本身不仅是传统意义上的睫状肌收缩和晶状体变凸出，同时还伴有晶状体的相对前移调节，对眼的几乎所有屈光构成因素有着显著的影响，视近活动的累积效应是儿童近视眼发生的主要原因”[3]。“悬韧带具有一定的张力，悬韧带在拉断之前平均能被拉长4.48±1.78mm，随着年龄的增长，悬韧带的张力随年龄的增加而减少”[4]。不同屈光状态对睫状肌的动力学影响，睫状肌远点肌肉张力在不同眼屈光状态为一稳定值，且随眼静态屈光度的增加而降低。

由以上的理论研究，我们看以看到睫状肌与晶状体的调节密切相关。对于涉及到的肌肉的运动，我们可以尝试从力学的视角来对屈光不正来进行解读，从而推测屈光性近视产生的原因。笔者认为，屈光不正主要是由于晶状体变凸出，光线聚焦在了视网膜的前方，形成屈光性近视。其生物力学机制可解释为：长时间的近距离作业造成了睫状肌痉挛，并长期处于紧张状态，从而使悬韧带长期处于松弛状态，晶状体不能变凹，也就形成了屈光性近视。

2.轴性近视的力学机制

基于理性分析，认为巩膜强度减弱、眼外肌压迫眼球使眼内压增高等是造成高度近视的原因。但后来的临床及实验研究未能找出相应的证据。对眼球进行了生物力学理论分析，认为“在后部巩膜的应力分布不均，由于上、下斜肌的附着点接近视神经，在调节辐揍时对后部巩膜产生剪切作用，造成后部巩膜延长”[5]。“眼外肌的强直性收缩引起玻璃体内压力升高，在近视的形成中也具有明显作用”[6]。由此，我们不难看出，人们在生物力学的领域已经展开了对近视眼形成机制的研究，研究的重心在于力学的作用点—巩膜。只有对巩膜形变及异化的机制研究清楚，才能为近视眼的矫正奠定基础。

“轴性近视直接与巩膜形变密切相关，因此巩膜、角膜的生长及异化只能表现为眼球壁的不断增厚，不能促成眼轴的延长”[7]。因此眼球的生长必须依赖于眼内压对球壁组织张力，才能形成膨胀性生长。“在同等应力的作用下，前部巩膜的变形最小，赤道部的次之，后部巩膜最大，且高度近视患者的后巩膜承受应力较常人脆弱”[8]。后巩膜加固术能加强薄弱的后巩膜，从而达到抑制轴性近视发展的效果。近视眼巩膜的组织病理学改变早于生物力学特性的改变，并且实验性近视眼的巩膜弹性差，易发生变形，具有较低的承载能力。这些观点都从某一视角对巩膜做了研究，还需要有待进一步的研究。

另外，实验性近视眼后极部巩膜变薄，胶原纤维发生退行性变化即异化（巩膜重塑），而这也是近视眼巩膜弹性差、容易发生变形、具有较低的承载能力的病理基础。“巩膜成纤维细胞胞外基质的代谢、细胞因子的表达及自身生物力学性质等决定巩膜的生物学和生物力学性质。在近视的发生及治疗过程中，伴随有巩膜及巩膜成纤维细胞的力学——生物学特性的变化”[9]。这些理论都为巩膜重塑的生物力学机制提供了充分的理论依据。

笔者认为，轴性近视的形成是建立在屈光性近视的基础之上，当晶状体的不能正常调节已经不足以适应长期的近距离作业的刺激时，眼球就会发生新的变化，及巩膜的异化，从而导致眼球的形变，这种形变与眼外肌有密切的关系。由于长期的近距离作业，眼外肌的分作用力会破坏眼内压平衡，最终促进眼轴变长，形成轴性近视。

3.结论

3.1作为现代文明的产物，近视眼的发生已呈现愈演愈烈的趋势。对于近视形成机制，近30年来在形觉剥夺性近视、遗传基因定位及近视眼生物化学物质改变等方面有较深入的研究，生物力学方面的研究相对较浅。

3.2屈光性近视的力学研究集中于睫状肌、悬韧带以及晶状体的力学参数变化，根据参数变化尝试建立参数模型，从而纠正屈光性调节的理论机制。

3.3轴性近视的力学研究集中于力学的作用点—巩膜。通过对巩膜形变以及异化的研究，人们期望找到矫正轴性近视的突破口。

3.4从力的作用来源视角出发，眼外肌的研究必不可少，但是往往难以着手。眼外肌可以控制眼球的运动，外在的间接研究或许可以为我们研究其力学机制提供一个新的思路。（作者单位：云南师范大学体育学院）

参考文献：

[1] 高磊.调节对儿童屈光构成因素的影响[J].青岛大学学报，2000：1—60.

[2] 梁厚成.眼球及屈光不正相关眼病发病机制的生物力学研究[D].，第四军医大学1997：1—88.

[3] 王超英.高度近视眼巩膜生物力学特性初步研究[J].眼科研究，2003，21（2）：113—115.

[4] 马代金.后巩膜加固术作用机制的实验研究[J].中国现代医学杂志，2005，14（10）：96—97.

[5] 周伊.眼球-眼外肌有限元模型的建立与力学分析[J]北京生物医学工程，2006，25（3）：228—230.

[6] 张新.实验性近视眼巩膜病理学与生物力学特性的改变[J].眼科新进展，2012，32（11）：1017—1020.

[7] 张艳明.形觉剥夺性近视中巩膜重塑机制的研究[J].眼科研究，2007，25（5）：390—392.

运动生物力学的作用范文第4篇

【关键词】 力学原理；垫球；分析；训练

1前言

20世纪末排球竞赛规则进行了重大修改，特别是每球得分制的实施，比赛时间相对缩短，比赛节奏明显加快，在高度紧张和激烈的对抗之中，运动员无论是身体还是精神从始至终处于高度的紧张状态，对运动员的技术、战术提出了更高的要求。排球比赛是运动员运动技术、战术、体能、心理等全方面的较量，运动员能够成功的发挥自己的实际水平，在比赛中有效的组织进攻，主要在于一传能够很好的处理每一个球，才能够避免失分，并且有效的组织起进攻，而且还能够激励队员的士气。在排球比赛中，垫球是主要用于接发球、接扣球、接拦回球以及防守和处理各种困难球的技术，是组织反攻的基础，争取少失分都具有重要意义。而且在扣球中，接扣球还能由被动为主动，稳定情绪，鼓舞士气，促进排球攻防平衡的重要手段。是每一个排球运动员必须熟练掌握的一项排球基本功。垫球过程中，应当遵循一定的生物力学原理，因为力的作用是相互的，作用力与反作用力必定成对出现，在垫球过程中如果不遵循力学规律，势必会导致将球垫飞或者下网的现象出现，影响自己的士气，甚至直接影响比赛成绩。本文采取了搜集资料和对照实验的方法仅对排球中垫球的基本技术发表自己的一点看法，文章仅供参考。

研究目的：阐述生物力学原理在排球垫球动作中占有很重要的地位，使运动员重视理论与实践相结合，以提高运动成绩。

研究方法：对比实验法 资料分析法

2 在比赛中上臂垫球基本姿势的生物力学分析

2.1比赛中垫大力量球的生物力学分析

在垫球的过程中，首先要做好基本的垫球准备动作，处理各种情况下的来球。根据力学作用力与反作用力的性质：两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体有力的作用,后一个物体一定同时对前一个物体有力的作用.物体间相互作用的这一对力,通常叫做作用力与反作用力.我们来球对上臂的力叫做作用力,上臂对球的作用力就叫反作用力.作用力和反作用力互为因果关系，没有先后，没有主次。说明来球的力有多大，它受到的反作用力也就有多大，对于力量大的球，只是单单的正面迎击，很容易垫飞出界或者下网，我们应当对来球进行力量、速度以及方向的分析，对大力量来球要适当的对其做一下缓冲，在技术动作上称之为卸力。下面对我校普通学习过排球的8名同学作如下实验：试验组经过处理卸力垫击大力量的球；对照组直接垫击大力量的球，每人垫击80次，得到的结果如（图A-1，2）所示：

对来球直接垫击的80个球：

对来球卸力处理的80个球

试验证明，对卸力处理的80个球的成功率明显的比对直接垫击的80个球的成功率大大的提高了。其原理可以表示为：作用力等于反作用力，但是经过处理后反作用力等于作用力减去缓冲力（缓冲力为正值）。这说明：无论在比赛过程中，还是在训练过程中，其技术动作都能够遵循某一力学规律，巧妙的运用力学原理处理技术上的问题，本身就是一个提高，将力学原理运用到实践中，就是技术的提高，而所谓的“球感”也可以说是运动员本人能够下意识的利用力学原理来处理实践中的问题了，这样就能更有效的控制球，将球垫到理想的位置，为进攻奠定良好的基础，也就是掌握了垫球的生物力学原理。

下面对排球垫球的技术动作进行生物力学分析：“在垫重球过程中，由于来球速度快，力量大，触球后球体的自身的反弹力也大。因此不但不能直接迎击来球，还应采取含胸收腹的动作，帮助手臂随球后撤并适当放松肌肉，以缓冲来球力量。同时，用手臂和手腕动作来控制垫球的方向和角度。击球的手型和部位，应根据来球的情况而作变动，当击球点稍高并靠近身体时，仍可用前臂垫球；当击球点底而距身体较远时，就要用曲肘翘腕的动作把球垫在手腕上部。” 垫球过程中的“含胸”、“收腹”、“手臂随球后撤”、等动作都是卸力动作，其目的和作用主要是用来缓冲大力来球的冲力，将球有效的控制住、组织进攻，能够有效的组织防守，是排球防守垫球的重要手段。

2.2比赛中垫中等力量球的生物力学分析

垫击中等力量球“准备姿势、击球点和手型与垫重球的手型基本相同，由于来球的力量稍微减弱，相对球速减慢，手臂迎击球的动作的速度要慢，手臂要放松，主要靠来球本身的反弹力将球垫起，击球时要蹬地、跟腰、提肩压腕、向前抬臂的动作击球的后下部。”通过对技术动作的分析我们可以得到以下结论：同垫击重球的动作以及击球方式来讲，垫击重球的“含胸”、“收腹”、“手臂随球后撤”卸力动作基本没有了，相反加上了“蹬地”、“跟腰”、“提肩压腕”、“向前抬臂”的击球动作，从力学的角度分析，中等力量的来球作用到手臂上的力相对于重球来讲已经减弱，因此垫击中等力量球时不用“卸力”动作基本上就能够垫到位了，甚至有时随着来球力量减弱反而要给来球一定的力量，以便将球顺利垫击到二传手中。其技术用力学表示：垫击球的力等于球的反作用力加上上臂对球的力，技术动作要领中的蹬地、跟腰、提肩压腕、向前抬臂都是给球力量的动作。这也充分证明了垫击球要根据来球力量的性质决定。力量稍大，给球的力量则应当相应减小；来球力量较小，给球的力量应当适当增大。

2.3比赛中垫击轻球的生物力学分析

垫击轻球的动作要领“当球飞到腹前约一臂距离时，两臂夹紧前伸，插入球下，同时配合蹬地、跟腰、提肩、顶肘、压腕、抬臂等全身协调动作迎向来球，身体重心随着击球动作向前上方移动。”同以上两种垫球方式比较，垫击轻球时“蹬地、跟腰、提肩、顶肘、压腕、抬臂”以及“身体重心随着击球动作向前上方移动”都是用力性质的动作，根据生物力学作用力与反作用力的性质分析：由于轻球的力量很小，速度很慢，如果只是靠其反弹力来击球，根据作用力等于反作用力很难将球垫高或者垫到相应的位置，因此要主动击球，给球适当的力量，这样球的出手力量等于球本身的反作用力加上手臂给球的作用力，就加大了球的出手力量，将球垫击到相应的位置。

3 比赛中双臂垫球方向的生物力学分析

在排球比赛中，会出现多种情况，因此在接发球时，除了集中力量加快自己的脚步移动，还要提前判断自己身边的情况，对于身体体侧的球就应当注意自己垫球的技术了，根据反弹力的性质：当力作用到某一物体上，随着力作用的角度不同，其反弹的角度也随之改变。体侧垫球的技术就是利用力的反弹性质来完成对球的有效控制的。所谓体侧垫球就是在体侧用双手击球，左垫球时，先以左脚前脚掌内侧蹬地，左脚向左跨一步，重心移至左脚，保持两膝弯曲，同时两臂向左侧伸出，左臂抬高于右臂，右肩微向下倾斜。击球时，用转体和收腹的动作，配合提肩抬臂在身体左侧稍前的位置接住来球，用两前臂垫击球的下部。右侧垫球动作相反。垫击体侧的球更要掌握好技术动作，以左侧垫球为例，体侧垫球时两臂向左侧伸出，左臂抬高于右臂，右肩微向下倾斜。这个技术动作要求运动员的手臂内侧要对准二传队员，当球作用到手臂时，由于反作用力球会按照一定的路线向固定的方位反弹回去，同时要注意判断来球的力量大小，利用“卸力”、“主动击球”等技术动作将球平稳的传到二传手中。“转体”和“收腹”是为了加大自己对球的有效控制，同时增加了对球的力量控制，而身体重心的移动是为了使自己保持身体平衡，同时为了让自己的脚下灵活，便于移动。

通过对技术动作的分析，充分说明了在垫球过程中，生物力学原理在排球垫球运动中每一个环节都能够运用得到，能够熟练的掌握好生物力学原理，将理论与实践充分的结合起来，在比赛中可能会更好的发挥一传的作用。

4.结语

本文简要论述了在各种情况下垫球时运用的生物力学原理，通过对技术动作的分析，充分说明了在垫球过程中，生物力学原理在排球垫球过程中每一个环节都能够运用得到，能够熟练的掌握好生物力学原理，将理论与实践结合起来，在现在激烈的比赛中更好的发挥一传的作用。从而减少失误，有效的组织进攻，鼓舞队员的士气，激励每一个球员奋发拼搏，提高获胜几率。

参考文献

运动生物力学的作用范文第5篇

摘要：在篮球的教学中投篮技术占有很大的比重，在中学的篮球教学中碰板球是学生们容易掌握的投篮技术。本文运用运动生物力学来分析投碰板球时的出手角度，出手力量，碰板角度，碰板点等，以提高篮球教学中投碰板篮的命中率，提高篮球教学的质量和激发中学生的学习兴趣。

关键词：篮球教学；碰板球；生物力学；分析

投篮是进攻队员为将球投入篮筐而采用的专门动作方法.它是篮球运动的主要进攻技术,是篮球比赛中得分的唯一手段［1］。一切技战术运用的目的,都是为了获得投篮得分机会,投篮技术是组成全队进攻的中心环节和决定胜利的重要保证。在篮球教学中投篮技术也是保证学生学习积极性的保障，在中学的篮球教学中投篮技术主要有单手肩上投篮、胸前投篮、单手低手肩上投篮、单手高手肩上投篮［2］。在中学生身高、年龄、力量还没有发育到成熟时期，只有让学生感受到篮球的乐趣才激发学生的学习积极性和运动兴趣。根据中学生的生理和心理条件，对出手角度、出手力量、碰板角度、碰板点的生物力学进行分析，以提高中学生篮球的教学质量和学习积极性。

1.研究方法

1.1理论分析法

运用运动生物力学理论对投碰板球的技术动作进行分析,以取得提高投篮命中率的理论依据。

1.2观察比较法

观察各种大小比赛：NBA（主要是马刺队的邓肯）、奥运会、CBA等优秀运动员投碰板篮动作特点的观察。

1.3文献资料法

广泛查阅有关篮球教材科技文献及网络资料,对投碰板球技术方法进行比较分析,从而提出科学的、正确的碰板投篮技术。

2.结果与分析

投碰板球的技术是指运动员投篮时身体各部位综合协调用力的过程。由下肢蹬地发力,然后沿着向篮出手的方向伸展身体,特别是借助脊柱伸展的惯性促使下肢、躯干和上肢连贯、协同配合,将身体各部位肌肉的力量最后积聚于手臂、手腕和手指部位,以伸展手臂、手腕的翻转与抖屈及手指的弹拨动作将球投出.球在空中飞行时已篮板发生打撞，改变篮球的飞行路线而进球的技术动作［3］。

2.1身体姿势

运动员投篮前的身体状态是保持身体平衡,便于投篮协调用力的必需条件.为此正确的身体姿势要求是脚分前后钭向站立,投篮手同侧脚在前,两膝弯曲,含胸收腹,身体重心落在两脚之间,上体稍前倾,双手持球于胸前,即形成持球基本站立姿势.投篮时在此基础上加上持球手法就是投篮前的准备动作［4］。

2．2出手抛物线和角度

投篮时球出手后在空中运行的轨迹称为投篮抛物线.碰板角是指球进入篮圈前一瞬间的运行轨迹和篮板发生打撞的曲线和在该点的切线与篮圈平面所形成的夹角.抛物线的高低影响着碰板角的大小,碰板角合适与否是球能否进入篮筐的关键［5］。由于投篮时球出手点低于篮圈水平面,所以,必须依靠适宜的抛物线获得合理的碰板角度,而抛物线的高低是由投篮时出手角度和出手力量决定的.适宜的抛物线不仅能够取得合理的碰板角度,也反映了正确的出手力量与角度及其控制球的飞行方向和落点［6］。

2．2．1投不旋转碰板球

不旋转球碰板后基本上以相同的角度反弹回来,入篮角和反射角大致相等.正面碰板和侧面碰板的情况又有所不同.投正面碰板球时,碰板点的高低,取决于投篮的力量和飞行弧线.球的飞行弧度越大,入篮角和反射角也越大,碰板点(在30cm的位置)就应当相应地也升高一些［7］.如果碰板点很高,又以较小的入篮角碰板时,球将在篮板反弹以后超越篮筐上方而飞过.投侧面碰板球时,碰板后也是以相同的角度回弹出去。球碰篮板后受到篮板的反弹力F作用,获得较小的入篮角。

2．2．2投旋转碰板球

投出的旋转碰板球比不旋转的碰板球飞行的弧度要高一些。如投正面碰板球是打篮板的垂直面。由于球是向后旋转,碰板时球的旋转力是向上作用于篮板,而篮板的切向反作用力则向下作用于球。这样球在向下的篮板切向反作用力的作用下,第一,会使球的旋转速度减慢;第二,这个向下的篮板切向反作用力使球增加了一个向下的速度v′,于是反射角速度不再是v而是v和v′的合成速度v合。因此说,投向后旋转的碰板球时,不是沿着速度v的方向反弹回来,而是在篮板摩擦反作用力的作用下,向合速度v合的方向弹回。除受到篮板的反弹力F作用外,同时受到因旋转而产生的篮板的反作用力f的作用,二者的合力方向指向篮圈,使球得到较大的入篮角度,容易中篮。

2．3碰板点

碰板点是运动员投篮时眼睛注视篮板的某一点.它能使队员在一瞬间目测出篮圈的精确方位和距离,从而判断投篮出手的用力大小,速度快慢,弧线和落点,使球准确入篮。碰板投篮的瞄准点是将球投向篮板并能使球入篮的一点.碰板投篮适用于投篮队员与篮板平面呈15°-45°角的位置,以30°角左右效果最好。碰板投篮时,可根据投篮距离、角度的不同,投篮瞄准点也应随之有所变化。通常投篮的碰板角度小、距离远,则碰板点离篮圈的距离高而远;如果碰板角度大、距离近,则瞄准点离篮圈就应低而近。

2.4动作原理 碰撞定律

碰撞定律是动量定理的特例,但应用时需考虑不同材料的恢复系数问题。在运用碰板球技术投球时,从篮板与球接触时起,球先发生形变,当球在达到极限形变量时开始恢复。球在恢复过程中受到球自身弹形变力(弹性势能的重新释放),当球完全恢复原形时,球即离篮板而去,篮板失去对球的作用力。可见,球的形变和复形起到了延长篮板对球的作用时间。

3.结论

(1)投碰板球技术含有人体运动的多种规律,其中,运动生物力学内容起着决定作用.教师和学生此应引起高度重视,在篮球教学训练中,要充分利用投碰板球技术的力学因素,共同携手积极探索和运用提高投篮命中率的科学规律。

(2)投篮动作是由多个技术环节构成的,各环节之间是相辅相承的整体。掌握投碰板球技术要重视各环节技术的功能作用与协调运作关系,并注意发挥各环节技术的综合效应。为学生奠定良好的篮球基础，以提高学生的运动兴趣，树立终身体育的理念打下基础。

(3)中学篮球运动教学训练应以投篮技术为中心,低段学习时应多进行碰板球投篮练习，以提高学生的自信心，以带动其它技术的全面发展。教师要严格要求学生进行刻苦训练,要与传球、运球、突破和假动作等技术结合起来进行投篮训练,这有利于培养学生随机善变意识。加强队员的心理与作风训练,也有助于提高学生在比赛中的准确投篮能力。教师充分利用碰板球投篮技术的力学因素，积极探索和运用碰板球投篮命中率的科学规律，要重视各环节技术的功能作用与协调运作关系。（云南师范大学体育学院;云南;昆明；650500）

参考文献

［1］ 高鹗等.现代篮球［M］.北京:人民体育出版社,1995：218-240

［2］ 叶国雄.陈树华.篮球运动研究必读［M］.北京:人民体育出版社,1999.

［3］ 李勇.刘健.从力学角度分析球的后旋在中远距离投篮中的作用［J］,辽宁体育科技,2001,(4):20

［4］ 张树安.单手肩上投篮技术动作的解剖学分析［J］.辽宁师范大学学报（自然科学版）,2001年12月,第24卷第4期