北京体育大学 运动生物力学复习题.docx

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北京体育大学运动生物力学复习题

运动生物力学复习题

第1章绪论

运动生物力学是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。

第2章人体运动实用力学基础

一、名词解释

1.稳定角：

重心垂直投影线和重心至支撑面边缘相应点连线间的夹角。

2.支撑面：

支撑面积是由各支撑部位的表面及它们之间所围的面积组成的。

3.转动惯量：

物体转动时惯性大小的量度。

4.超重现象：

动态支撑反作用力大于体重的现象。

5.失重现象：

动态支撑反作用力小于体重的现象。

6.稳定系数：

当倾倒力开始作用时，稳定力矩与倾倒力矩的比值。

7.上支撑平衡：

支撑点在重心上方的平衡。

8.下支撑平衡：

支撑点在重心下方的平衡。

9.人体运动的内力：

人体内部各部分之间的相互作用力。

二、填空

1.运动是绝对的，但运动的描述是相对的。

因此在描述一个点或物体的运动时，必须说明它相对于哪个物体才有明确的意义，且称此物体为参照物。

2.在运动学中有两个实物抽象化模型，即质点和刚体。

3.当加速度方向与速度方向相同时称为加速运动，反之称为减速运动。

4.运动员沿400米跑道运动一周，其位移是0，所走过的路程是400m。

5.篮球运动中的投篮过程可看作是一个抛点低于落点的斜上抛运动，而投掷项目中，器械的运动可以看做是一个抛点高于落点的斜上抛运动。

6.人体蹬起时，动态支撑反作用力大于体重，称为超重现象，下蹲时，动态支撑反作用力小于体重，称为失重现象。

7.乒乓球弧旋球飞行的原因是运动员打球时使球旋转，由于空气流体力学的作用，产生了马格努斯效应的结果。

8.忽略空气的阻力，铅球从运动员手中抛出后只受到重力的作用，这种斜上抛运动可看作是由水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的竖直上抛的合运动。

9.身体绕某转轴的转动惯量的大小，是随身体各环节相对转轴的距离的改变而改变的。

10.游泳时，运动员受到的阻力主要有三种，它们是摩擦阻力、形状阻力和兴波和碎波阻力。

三、判断题

1.人体在做平衡动作时，需由外力及肌肉、韧带等内力矩共同维持平衡。

（√）

2.人在平衡时，仍需消耗一定的生理能。

（√）

3.人在自然站立时，女子和男子的平均重心高度是一样的。

（×）

4.在身体姿势的变化过程中，人体中心不可以移出体外。

（×）

5.人体保持平衡动作的力学条件是合外力及和外力矩为零。

（×）

6.用一维重心板测量人体重心的原理是力矩平衡原理。

（√）

7.单杠悬垂动作是一个不稳定平衡的例子。

（×）

8.运动时，运动员的加速度方向与速度方向总是一致的。

（×）

9.根据动量守恒定律，跳远运动员腾空阶段水平方向的运动速度不变（忽略空气阻力）（√）

10.当合外力为零时，物体保持静止状态。

（×）

11.踏跳时，跳高运动员在竖直方向上的动量变化等于竖直踏跳力的冲量。

（√）

12.标枪在空中飞行的原因是因为始终作用有投掷力的作用。

（×）

13.铅球在出手后除空气阻力外，不受力的作用。

（×）

14.影响人体下支撑稳定性的因素有身体重心高度、支撑面大小及体重，（×）

15.转动量是人体转动时惯性大小的量度。

（√）

第3章骨、肌肉的力学特性及人体基本活动形式

一、名词解释

1.肌肉的主动张力：

肌肉兴奋时可产生张力。

2.肌肉的被动张力：

肌肉当被牵拉时产生弹力。

3.肌肉总张力：

在体肌活动时其主动张力和被动张力是同时存在的。

因此在体肌

的张力是主动张力和被动张力之和，称之为肌肉的总张力。

4.肌肉的激活状态：

肌肉兴奋时其收缩成分力学状态的变化称肌肉的激活状态。

5.肌肉松弛：

被拉长的肌肉，其张力有随着时间的延长而下降的特性，这一特性

称肌肉松弛。

6.运动生物力学：

运动生物力学是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。

7.动作技术原理：

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

理素质等的个体差异，是具有共性特点的一般规律。

8.最佳运动技术：

最佳动作技术是考虑了个人的身体形态、技能、心理素质和训

练水平来应用一般技术原理，以达到最理想的运动成绩。

9.肢体的鞭打动作：

在克服阻力或自体位移的过程中，肢体诸环节依次加速和制

动，使末端环节产生极大速度的动作形式称鞭打动作。

10.相向运动：

人体腾空时，或人体两端无约束时，身体某一部分向某一方向活

动（转动），身体的另一部分会同时产生相反方向的活动（转动），

我们这种身体两部分相互接近或远离的运动形式称为相向运动。

二、填空

1.骨的强度大小的排列顺序是压缩＞拉伸＞弯曲＞剪切。

（在不同载荷下）

2.正常时，机械应力与骨组织之间存在着一种生理平衡，当应力增大时，成骨细胞活跃，骨质增生，应力下降达到新的平衡。

3.肌肉结构力学模型也称为三元素模型，由收缩元、串联弹性元、并联弹性元组成。

4..根据肌肉力学模型，肌肉长度的增加，对其收缩速度有良好影响，但不影响它的收缩力，肌肉生理模断面的增加会导致肌肉收缩力的增加，但不影响肌肉收缩速度。

5..把主动张力—长度曲线和被动张力—长度曲线叠加起来，成为肌肉总张力—长度曲线，并用这条曲线来描述在体肌的张力随长度的变化情况。

6.肌肉力学的希尔方程描述了骨骼肌收缩时的力—速度关系。

7.肌肉在小于其平衡长度收缩时，其总张力是由主动张力构成的，肌肉在大于其平衡长度收缩时，其总张力是由主动张力和被动张力构成的。

8.上肢的基本活动形式有推、拉和鞭打三种形式。

9.下肢的基本活动形式有缓冲、蹬伸和鞭打三种形式。

10.起跳时依靠起跳腿的缓冲、蹬伸动作，以及全身整体动作完成的。

11.人体单个环节活动时，符合杠杆原理。

12.当膝关节与肘关节角很大时，其伸展活动符合末端载荷复杠杆原理。

13.人体活动时总是大关节首先产生活动，并依据关节的大小，表现出一定的先后顺序。

14.人在做纵跳时，关节活动-伸展的时间顺序是：

髋关节、膝关节，最后是踝关节。

15.小关节是人体支撑点，小关节的强弱直接决定完成动作时支撑的稳固性。

小关节的强弱决定它参与“工作”的早晚，如果其肌力矩强大，它可“提前”参与“工作”，从而缩短完成动作的时间，提高动作的速度。

16.鞭打动作可使运动链末端环节产生极大的运动速度和打击力量。

17.落地缓冲动作的原理，是因为延长了力的作用时间，因而减小了外力对人体的作用。

18.在动作技术的运动学特征方面，往往把膝关节缓冲角的大小及缓冲阶段的时间作为技术诊断的重要内容。

19.踏跳时肢体摆动动作可增加起跳力，并提高身体重心相对高度。

20.人体处于腾空状态时，由于不受外力矩作用，因此人体活动服从角动量守恒定律，当人体某一环节转动时所产生的角动量，必然被另一环节产生的反向的角动量所抵消。

三、判断题

1.骨的拉伸强度大于压缩强度。

（×）

2.机械应力与骨组织之间存在生理平衡，即骨组织量与机械应力之间成正比关系。

（√）

3.沃尔夫定律说明了机械应力与骨组织量之间的关系。

（√）

4.肌肉在静息长度时，期收缩元的张力为零。

（×）

5.被拉长的肌肉的张力随时间的延长而下降的现象称为肌肉的松弛。

（√）

6.肌肉兴奋时其并联弹性成分力学状态的变化称肌肉的激活状态。

（×）

7.希尔方程说明了肌肉总张力——长度特性。

（×）

8.肌肉在做等长收缩的过程中，物体不产生位移，没有做机械功，但肌肉做了“生理功”。

（√）

9.由希尔方程可知，肌肉收缩的张力愈大，其收缩速度越大。

（×）

10.随着载荷的增大，肌肉收缩的潜伏期变短。

（×）

四、简答题

1.在100m跑的起跑的“预备”动作中，为什么使伸下肢的各肌群处于激活状态，可以提高反应速度？

答：

当载荷增大时，动作潜伏期延长。

依据肌肉这一特性，在完成需要快速反应和唯一动作时，如100m的起跑，在“预备”时使伸下肢的各肌群产生“预张力”，这样可以提高反应速度和起跑能力。

其原因实际上是在起跑前使肌肉处于活化状态，预先提高了串联弹性元及肌肉的张力。

因而当运动员听到“跑”的信号时，收缩元的主动张力“不再”被缓冲，而直接用于克服外界阻力了。

因此提高肌肉的预张力可以缩短动作潜伏期。

2.用骨骼肌的结构力学模型说明肌肉受激发时的力学效应的顺序性。

答：

肌肉兴奋时其收缩成分力学状态的变化称肌肉的激活状态。

兴奋后肌肉能迅速地达到激活状态的高峰，但整块肌肉张力的发展过程要慢得多，肌肉进入激活状态后，收缩元兴奋产生的张力，起初被其串联的串联弹性元的形变所缓冲，当串联弹性元形变及张力进一步发展，整块肌肉的张力达到一定程度后，收缩元的主动张力才能直接对肌肉起止点施力，表现出肌肉收缩力。

3.说明机械应力对骨结构的影响。

答：

机械应力与骨组织之间存在着一种生理平衡，在平衡状态，骨组织的成骨细胞和破骨细胞的活性是相同的。

当应力增大时成骨细胞活跃，引起骨质增生，承载面增大，使应力下降，达到新的平衡。

当应力下降时破骨细胞再吸收加强，骨组织量下降，使应力增加。

因此骨能通过改变它的大小、形状和结构以适应力学需要的功能进行重建。

这种适应性是按Wolf定律进行的，即骨骼在需要出多生长，而在不需要处吸收。

使骨组织量与应力成正比。

4.下蹲之后有停顿和无停顿（不加摆臂）的纵跳，哪种情况跳的更高？

答：

后种情况跳的更高，这是因为第二种做法运用了肌肉预拉伸和预加载荷所产生的形变势能，第一种做法是由于稍事休息，使肌肉产生松弛的结果。

五、详答题

1.详答体育活动中骨骼的受力形式有哪些？

（1）压缩载荷：

常见于身体垂直姿势中，作用力从骨的两端作用于骨，一端是

人体的重力和载荷的力，另一端是支撑反作用力。

（2）弯曲载荷：

通常是在骨骼起杠杆作用时出现的。

常见于肌肉力以及关节的

压力作用于骨上，使骨产生弯曲载荷。

（3）拉伸载荷：

常见于身体悬垂姿势中，骨的两端受到反向拉力。

（4）扭转载荷：

常见于人体或局部肢体做旋转动作时骨骼承受绕纵轴的两个反

向力矩的作用。

（5）静力载荷：

当身体处于静止状态时，骨骼承受静态载荷，其载荷量值不变

化，只要不超过骨的安全强度，骨不会受伤。

（6）动态载荷：

在运动过程中骨骼承受动态载荷。

2.详述载荷增大时，肌肉收缩力学特性的变化。

当载荷增大时肌肉收缩力学特性的变化如下：

（1）动作潜伏期延长。

肌肉激活后收缩元的张力首先使串联弹性元形变张力发生变化，只有当肌

肉张力发展到大于起止点的阻力时，肌肉才开始向心收缩产生动作，使载荷产

生位移。

载荷增大时发展所经历的时间长，肌肉收缩产生动作的潜伏期随着载

荷的增大而延长。

（2）收缩幅度减小。

当载荷增加时收缩幅度减小，直至增加到一定份量时，动作不能完成，肌

肉不能缩短。

（3）收缩速度下降。

由实验得出在零载荷时，收缩速度最大，随着载荷的增加，收缩速度跟着

下降，加至肌肉恰好不能举起的重量时，收缩速度为零。

3.肌肉及肌腱的生物力学特性对完成动作有何影响？

（1）增加动作的力和速度。

众所周知，做纵跳时若下蹲到最低点稍事停顿，跳起的高度要低于不停顿

立即起跳所达到的高度，这是因为第二种做法运用了肌肉预拉伸和预加载荷所

产生的形变势能，第一种做法是由于稍事停顿，使肌肉产生松弛的结果。

（2）提高动作的经济性。

在周期性运动中，肌肉及腱形变势能的再利用，大大地节省了能量消耗。

如运动员在做基本动作之前，往往有一个反向动作作为前导，前导动作使得即

将完成的基本动作的肌肉被拉伸，从而积累了形变势能，这份能量在后继的基

本动作中转化为动能。

（3）对冲击载荷和振动载荷的缓冲。

山地滑雪运动员身体各部位垂直于山坡方向的加速度，在足部可达100G

（重力加速度），而在头部要小得多。

原因之一是由于肌肉及肌腱的弹性形变

起缓冲作用的结果。

4.简述人体基本运动原理。

（1）杠杆原理

（2）复杠杆原理

（3）关节活动顺序原理

（4）鞭打动作原理

（5）缓冲动作原理

（6）蹬伸动作原理

（7）摆动动作原理

（8）躯干扭转动作原理

（9）相向运动原理

5.人体基本运动形式有哪些？

结合体与实例说明。

6.关节活动顺序性原理是什么？

结合体与实例说明。

7.说明在人体运动中，小关节活动的重要性。

答：

小关节活动非常重要，如跳远缓冲阶段膝关节肌力矩大于踝关节，但蹬

伸阶段踝关节肌力矩大于膝关节。

另外，小关节是人体支撑点，小关节的强

弱直接决定完成动作时支撑的稳固性，如果小关节肌力矩强大，可缩短完成

动作的时间，提高动作的速度。

8.结合体与实例简述鞭打动作原理。

9.缓冲动作的意义是什么？

10.跳高、跳远时两臂及摆动腿的合理摆动的运动学特征是什么？

11.跳高时运动员肢体的摆动起什么作用？

12.什么是相向运动？

相向运动产生的原因是什么？

13.走步式跳远时，运动员腾空阶段的走步动作的作用是什么？

第4章人体运动数据采集与处理

1、问答题

1.根据下图说明实验原理

第五章动作技术的生物力学

1、名词解释

1.动作技术的特征画面：

不同动作阶段的临界点（画面），称为动作技术的特征

画面。

2.（跑步的）着地距离：

支撑脚着地瞬间重心到着地点的水平距离。

3.（跑步的）腾空距离：

跑步的腾空阶段身体重心通过的水平距离。

4.（跑步的）后蹬距离：

支撑脚离地瞬间重心到离地点的水平距离。

5.动力冲量：

支撑阶段地面对人体的反作用力在水平方向上的分力与运动方向相

同时，此力的冲量称为动力冲量。

6.制动冲量（阻力冲量）：

支撑阶段地面对人体的反作用力在水平方向上的分力

与运动方向相反时，此力的冲量称为制动冲量。

7.（投掷的）出手初速度：

器械出手瞬间速度的大小。

8.（投掷的）出手角度：

出手初速度与水平面的夹角。

9.（投掷的）出手高度：

器械出手瞬间出手点到地面的高度。

10.（跑步的）着地角：

支撑脚着地瞬间，身体重心和着地点的连线与水平面的

夹角。

11.（跳远的）起跳距离：

身体腾起瞬间起跳板前沿与身体重心之间的水平距离。

12.（跳远的）腾空距离：

跳远的腾空阶段身体重心通过的水平距离。

13.（跳远的）落地距离：

足跟接触沙面瞬间身体重心与足迹最近点之间的水平

距离。

14.（跳远的）腾起速度：

踏跳脚离地瞬间身体重心的速度。

15.（跳远的）腾起角：

腾起速度与水平面的夹角。

2、问答题

1.试述短跑运动员采用蹲踞式起跑的原因。

答：

短跑运动员采用蹲踞式起跑，选择为两腿能快速有效地蹬伸创造条件的

预备姿势。

在起跑器上起跑，可使运动员获得牢固的支撑，改善两腿用力条

件。

在预备时，运动员运用提高肌肉预张力的方法，可使肌肉提前进入“工

作状态”，增大蹬离起跑器的速度和力量。

起跑时，运动员重心至起跑线的水平距离较短，前后腿蹬地力的水平分

力明显大于垂直分力，它们之间的比值约为二分之一，能形成很小的蹬地用

力角。

因此运动员可获得较大的重心水平加速度及水平速度。

这是蹲踞式起

跑所具有的良好的向后蹬地条件所造成的。

总之，蹲踞式起跑提供了短跑出发时最好的水平加速度的力学条件。

2.跳跃项目中助跑的作用是什么？

答：

助跑的作用在于起跳前赋予人体适宜的运动速度。

这样可以为缩短起跳

时间，提高肌肉的势能以及增强起跳力创造条件。

并且为起跳时身体处于最

佳姿势做好准备，形成运动员与起跳板相互作用的最佳条件。

3.背越式跳高弧线助跑的优点是什么？

答：

助跑应能使运动员以一种与自己的能力及技术相协调的速度进入最理想

的起跳位置。

弧线助跑的最大优点是能够延长身体重心在起跳过程中向上加

速度的垂直用力距离，因此有助于提高身体腾起速度。

倒数第三不降低身体

重心位置，也可能加重心向上加速的垂直用力距离。

4.跑步时摆动动作的意义是什么？

5.在跑步的支撑阶段如何减少制动冲量

6.优秀跳高运动员起跳时的动作特点是什么？

7.投掷项目助跑的作用是什么？

8.投掷项目中运动员全身各部分动作的配合原理是什么？

9.高水平投掷运动员在投掷过程中是如何利用动能与势能的？