第二章1人体运动实用力学基础.docx

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第二章1人体运动实用力学基础

第二章人体运动实用力学基础

第一节人体运动的运动学 

一、基本概念 

质点 

刚体 

运动的相对性 

参考系（参照系）

惯性参考系 

非惯性参考系 

位移 

参考答案：

质点：

忽略大小、形状和内部结构而视为几何点的物体。

刚体：

由相互间距离始终保持不变的质点系组成的连续体。

运动的相对性：

物体运动时，相对不同参考体运动的状态不同，这种性质叫做运动的相对性。

参考系：

描述物体运动时作为参考的物体或物体群叫做参考系。

惯性参考系：

相对地球作匀速直线运动或静止的物体叫做惯性参考系。

非惯性参考系：

相对地球作变速运动的物体叫做非惯性参考系。

位移：

质点运动时位置的变化矢量。

二、填空题

1.物体的机械运动是指     。

2.运动是绝对的，但运动的描述是     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     。

3.在运动学中有两个实物抽象化模型，即     和     。

4.当     方向与     方向相同时称为加速运动，反之称为减速运动。

5.运动员沿400米跑道运动一周，其位移是     ，所走过的路程是     。

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

7.忽略空气的阻力，铅球从运动员手中抛出后只受到     力作用，这种斜上抛运动可看作是由水平方向上的     运动和竖直方向上的     运动的合运动。

9.运动员垂直上跳，若起跳离地时的速度是4米／秒，那么他重心上升的高度是     。

10.篮球从1.8米高处自由下落，触地时的速度Ｖ1＝     ，若碰地后再弹起的速度Ｖ2＝4米／秒，则篮球可达到的高度是     米。

（g=10米／秒2）。

参考答案：

1.物体的空间位置随时间变化的运动 

2.相对参考体 

3.质点刚体 

4.加速度速度 

5.0400米 

6.低高 

7.重力匀速直线竖直上抛 

8.距离的改变 

9.0.8米 

10.6米/秒20.8米

三、判断题 

位移、速度、加速度、角位移都是矢量（　） 

物体运动的加速度越大，则速度越大（　） 

瞬时速度是指物体某一时刻或通过运动轨迹上某一点的速度（　） 

我们学习过的运动学方程只能分析加速度为一常量的人体运动（　） 

运动学量的特征包括瞬时性、矢量性、相对性和独立性四个特征（　）

四、选择题

1.为了实现对人体和器械的运动规律进行力学分析，需要把人和运动器械进行简化，简化结果有两种：

只有大小没有具体几何形状的质点和既有大小又有具体几何形状的     。

a）单刚体 

b）多刚体 

c）刚体 

d）简化模型 

2.为了实现对物体运动的定量描述，需要选择物体和物体系作为参考系，并在此参考系上建立坐标系。

常用的坐标有角坐标、极坐标和     。

a）平面坐标 

b）空间坐标 

c）直角坐标 

d）球坐标 

3.轨迹质点运动的路径，路程指物体从一个位置移动到另一个位置的路线长度，位移指物体运动起点与终点的直线距离，因此位移是     。

a）矢量 

b）标量 

c）有大小的量 

d）有方向的量 

4.把物体简化为质点时，物体的运动分为直线运动和曲线运动，直线运动又可匀速直线运动和     。

a）匀变速直线运动 

b）变速直线运动 

c）圆周运动 

d）斜抛运动 

5.平动、转动和复合运动是刚体的三个基本运动形式，平动是指刚体上任意两点的连线在运动过程中始终保持平行，转动是指刚体上刚体上所有点都做     。

a）转动 

b）圆周运动 

c）曲线运动 

d）转动 

6.对于质点而言，动点相对动系（运动的参考系）的速度称为相对速度，动点相对静系的速度称为绝对速度，动系相对静系的速度称为牵连速度，三着之间的关系是     。

a）绝对速度=相对速度牵连速度 

b）绝对速度=相对速度+牵连速度 

c）绝对速度=相对速度—牵连速度 

d）绝对速度=牵连速度—相对速度 

7.通过助跑，标枪在最后用力阶段获得了的速度，在最后用力阶段，运动员用了时间使标枪相对人体运动了，假设标枪相对人体是匀加速运动。

那么标枪的出手速度为     。

a）35m/s 

b）25m/s 

c）15m/s 

d）12.5m/s 

9.在田径运动中，投掷项目经常用运动学的一些物理量来说明影响运动成绩的主要因素，如出手速度、出手高度和     。

a）出手力度 

b）出手角度 

c）出手时间 

d）出手时水平速度与垂直速度之比 

10.一跳水运动员从10m高台以的初速起跳，测得水平速度为，问此运动员的起跳角度为     。

a）30o 

b）45o 

c）60o 

d）90o 

11.一跳水运动员从高台以的初速起跳，测得水平速度为，问此运动员从起跳点计算，他质心能升高到的最大高度     。

a）35m 

b）45m 

c）90m 

d）15m

第二节人体运动的动力学

一、基本概念

超重现象

失重现象

人体运动的内力

参考答案：

超重现象：

动态支撑反作用力大于体重的现象。

失重现象：

动态支撑反作用力小于体重的现象。

人体运动的内力：

人体内部各部分之间的相互作用力。

二、判断题

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）。

（　） 

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。

（　） 

铅球在出手后除空气阻力外不受力的作用。

（　） 

人体的重力在体育运动中是一种阻力（　） 

牛顿第一定律也叫惯性定理（　） 

作用力和反作用力总是同时产生、同时存在、同时消失（　） 

体操运动员做大回环时，身体质心同时受到向心力与离心力的作用（　） 

跳远腾空时，肌肉用力可改变身体的姿势，从而改变身体重心运动轨迹（） 

在曲线运动中,重力,弹性力都可能是向心力（） 

摩擦力的方向总是与物体运动方向相反（） 

在原地纵跳动作中，支撑反力总是大于人体重力（　） 

功有正功和负功之分因此功是矢量（　） 

弯道跑时（田径），腾空时人体只受到空气阻力重力和向心力的作用（　）

三、选择题

1.力是物体间的相互作用，大小方向和作用点称为力的三要素。

人体是多环节组成的多刚体链系，因此在分析人体运动时有内力与外力之分，内力与外力是     。

b）对立统一的 

c）相互联系的 

d）相互独立的 

e）相对而言的 

2.在人体运动中主要受到重力、摩擦力和弹性力的作用，摩擦力又分为静摩擦力和动摩擦力。

在相同条件下，一般最大     。

a）静摩擦力等于动摩擦力 

b）静摩擦力小于动摩擦力 

c）静摩擦力大于动摩擦力 

d）静摩擦力小于等于动摩擦力 

3.牛顿第一定律说明当物体（质点）不受力时，物体保持原有运动状态——或静止或匀速直线运动。

事实上在自然界中物体完全不受力的情况是不存在的，那么我们把“物体不受力”理解为     。

a）物体所受的合外力为零 

b）物体之间没有任何力的作用 

c）物体所受的合外力与合外力矩都为零 

d）物体所受的合外力矩为零 

4.假设一个质量为m的物体只受到一个力的作用，并且物体的初始状态为静止状态（相对惯性参考系）。

经过1s后物体具有了10m/s的速度，这个力的大小为     。

a）10m（m/s2） 

b）10m（kgm/s2） 

c）mg 

d）5m（kgm/s2） 

5.有时我们经常把作用力的方向来定义力的名称，如反弹力、推力、拉力等。

向心力和离心力也是这样定义的。

运动员在骑自行车进入弯道跑时他所受的向心力是指     。

a）地面的反弹力 

b）地面的摩擦力 

c）重力 

d）地面反弹力与重力的合力 

6.运动员弯道跑时，在支撑阶段，人受到     的作用（忽略空气阻力）。

a）重力、支撑反作用力，摩擦力，正压力　 

b）重力、支撑反作用力 

c）重力、支撑反作用力，摩擦力

d）重力、摩擦力、向心力 

7.动量定理常用来说明人体或器械的碰撞、击打等问题，动量定理可以由牛顿第二定律导出。

动量定理的物理意义是     。

a）动量等于冲量的改变量 

b）冲量等于动量的改变量 

c）冲量等于动量 

d）动量与冲量的单位都是Ns 

8.动量守恒定律说明了物体或物体系在     时，物体或物体系的动量保持不变。

a）物体所受的合外力为零 

b）物体只受到重力的作用 

c）合外力不做功 

d）合外力做的功为零 

9.人体运动中的功能原理是     。

a）功就是能 

b）功是能（机械能）的改变量 

c）能是功的改变量 

d）能是单位时间内所做的功 

10.物体因机械运动所具有的能量叫做机械能。

机械能包括平动的动能、重力势能、弹性势能和     。

a）密动能 

b）密势能 

c）转动的动能 

d）转动的势能 

11.一般情况下，助跑比原地跳得高的原因是     。

a）增大了水平方向上的速度 

b）增大了垂直方向上的速度 

c）增大了水平方向上的反弹力 

d）增大了垂直方向上的反弹力 

12.某运动员的体重为m，测得起跳时间为0.1s，起跳阶段质心升高了0.3m。

此运动员的离地时的速度为     。

a）4m/s 

b）5m/s 

c）6m/s 

d）8m/s 

13.假设运动员的体重为60kg（续第12题），那么此运动员起跳时地面的平均反弹力为为     N。

a）3600 

b）4800 

c）4200 

d）3000

第三节人体运动的静力学

一、基本概念 

支撑面 

稳定角 

平衡角 

稳定系数 

稳定平衡 

不稳定平衡 

随遇平衡 

有限度的稳定平衡 

上支撑平衡 

下支撑平衡 

混合支撑平衡 

参考答案：

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。

当具有多个支撑部位时，它们之间的距离逾大，支撑面积也逾大，因而稳定性也逾大。

稳定角：

所谓稳定角就是重心垂直投影线（或称重力作用线）和重心至支撑面边缘相应点的连线间的夹角。

稳定角逾大，物体的稳定程度逾大。

平衡角：

平衡角等于某方位平面上稳定角的总和，它可以说明物体在某方位上总的稳定程度。

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。

稳定平衡：

物体的平衡位置无论有多大偏离，当去掉破坏平衡的力后，物体能恢复到原来的平衡状态。

其特点是当物体偏离平衡位置时，其重心升高。

不稳定平衡：

物体稍偏离平衡位置后，当去掉破坏平衡的力时，不能再恢复到原来的平衡位置。

其特点是其特点是当物体偏离平衡位置时，重心降低。

随遇平衡：

物体在任何位置上都能保持平衡。

当物体偏离平衡位置时，其重心高度不发生变化。

无论物体移到哪一位置，其重力都通过支点，支撑力也通过重心。

有限度的稳定平衡：

物体对平衡位置的偏离有一定的范围，只要不超过一定限度，可恢复到原有的平衡状态，否则将失去平衡。

上支撑平衡：

支撑点在重心上方的平衡。

下支撑平衡：

支撑点在重心下方的平衡。

混合支撑平衡：

即非完全上支撑平衡，又非完全下支撑平衡。

二、判断题

人体在作平衡动作时，需由外力及肌肉、韧带等内力矩共同维持平衡。

（）

人在平衡时，仍需消耗一定的生理能。

（）

人在自然站立时，女子和男子的平均重心高度是一样的（　）

在身体姿势的变化过程中，人体的重心不可以移出体外（　）

在篮球运动的防守动作中，左、右方向的稳定角较大（　）

人体保持平衡动作的力学条件是合外力及合外力矩为零（　）

用一维重心板测量人体重心的原理是力矩平衡原理（　）

单杠悬垂动作是一个不稳定平衡的例子（　）

上支撑平衡是指重心在支撑点上方的平衡（　）

三、选择题

1.通常我们把作用在同一物体上的两个大小相等、方向相反作用线不重叠的力称为力偶。

力偶与作用力与反作用力的不同点为     。

a）作用力的对象（物体） 

b）作用力方向 

c）作用力大小 

d）作用力的单位 

2.根据质点定义，质点是没有绕其自身的转动的运动形式的。

对于刚体而言，物体保持平衡时，平衡的条件为     。

a）合外力为零 

b）合外力矩为零 

c）合外力与合外力矩都为零 

d）所有内力为零 

3.平衡稳定性反映了物体维持原有平衡状态和抵抗倾倒的能力。

我们常用支撑面、重心高低稳定角、平衡角和稳定系数来评价物体的稳定性。

在这些稳定因素中     能量化地反映物体的稳定性。

a）支撑面 

b）重心高低 

c）平衡角 

d）稳定系数 

4.人体的平衡动作有其自身的特点，人体可以通过内力和身体姿势调节平衡动作。

补偿动作就是一个例子，如左手提起一重物，补偿动作为身体重心向     倾斜。

a）左 

b）右 

c）前 

d）后 

5.人体重心位置是运动技术分析重要的物理量，但重心位置受多种因素的影响。

例如，重心会随呼吸、消化等生理过程而变化，同时重心也受性别、年龄和种族的影响。

就性别方面，一般男子比女子的重心     。

a）高一个百分点 

b）高五个百分点 

c）低一个百分点 

d）低五个百分点 

6.静力学是研究物体或物体系在外力作用下处于平很平衡状态的性质和行为。

受力分析是静力学的重要组成部分，对某些运动动作，通过受力分析可以直接说明动作技术的要点。

拔河就是个很好的例子，当两队出现胜负形势时，处于取胜形势的队他们的     要大些。

a）地面反弹力 

b）对绳的拉力 

c）所受重力 

d）地面的摩擦力 

7.一维重心板是测定人体固定姿态重心的测试设备。

假设某运动员体重为70kg身高180cm，体重秤的读数为40kg，板长200cm，板重10kg，该运动员的重心占身高的百分比为     。

（头在秤的一边，脚与一维重心板的边缘对齐） 

a）55.6% 

b）44.4% 

c）55% 

d）56%

第四节人体运动的转动力学

一、基本概念

非实体轴

转动惯量

参考答案：

非实体轴：

是指人体局部肢体或整体转动时所绕的位于人体内部的某特定的直线。

转动惯量：

物体转动时惯性大小的量度。

二、选择题

1.根据有无支点和实体轴和非实体轴我们把人体的转动分为有支点的实体轴转动、有支点非实体轴的转动、无支点的非实体单轴转动和无支点的非实体多轴转动。

投掷铁饼属于     。

a）有支点的实体轴转动 

b）有支点非实体轴的转动 

c）无支点的非实体单轴转动 

d）无支点的非实体多轴转动 

2.角量和线量分别用来描述刚体的转动和平动。

角量和线量的关系为     。

a）角量等于线量乘转动半径 

b）角量等于线量加转动半径 

c）线量等于角量乘转动半径 

d）线量等于角量加转动半径 

3.质量是物体平动时惯性的尺度，转动惯量是物体     时惯性的尺度。

a）曲线运动 

b）直线运动 

c）平动 

d）转动 

4.人体的转动惯量有其自身的特点，人体可以通过身体姿势来改变人体的转动，通常我们说人的转动惯量指的是     。

a）绕质心的转动惯量 

b）绕某个轴通过质心的转动惯量 

c）额状轴的转动惯量 

d）矢状轴的转动惯量 

5.当我们知道物体或物体系绕通过某个点（如质心）的某个轴的转动惯量后，可以通过     求得转动点不同的平行轴的转动惯量。

a）平行轴定理 

b）平衡轴定律 

c）力的平移定理 

d）力的平移定律 

6.转动定律说明了物体转动的原因，就物理量而言，转动定律描述了     之间的关系。

a）力矩与力偶、力臂 

b）力矩与转动惯量、角速度 

c）力矩与角加速度、质量 

d）力矩与转动惯量、角加速度 

7.动量矩定理说明了冲量矩与动量矩之间的关系，冲量矩又称为角冲量，动量矩又称为角动量。

我们用     表示物体的角动量。

a）Mt 

b）M△t 

c）Iω 

d）I△ω 

8.动量矩守恒定律是重要的解释说明许多运动过程现象的力学定律。

动量矩守恒定律的守恒条件是     。

a）合外力等于零 

b）合外力矩等于零 

c）合外力与合外力矩等于零 

d）合外力或合外力矩等于零 

9.相向运动是人体的一种特定条件下的运动现象，当人体腾空时时，当人体的一部分环节向某个方向运动时，必然有另一部分环节向相反的方向，使人体的     保持不变。

a）冲量 

b）动量 

c）角冲量 

d）角动量 

10.定向作用是物体或物体系     时，保持其姿态稳定的特性。

a）平动 

b）转动 

c）复合运动 

d）圆周运动 

11.球在旋转平面顺时针转动时，我们称前（上）旋球，逆时针转动我们称后（下）旋球。

当乒乓球发的是前旋球，球与台面接触时，台面对球的摩擦力的方向是     。

a）向前b）向后c）前上方d）后上方 

12.制动是常用的运动动作，制动的力学原理可以通过机械能守恒定律来解释。

在多数情况下，通过制动可以把平动的动能转变为转动的动能，也就是可以使平动转变为转动。

制动角指的是身体质心至制动点（着地点）连线与水平线的夹角（锐角不是钝角）。

假设某体操运动员的制动角为32.7o，腾空角（离地）为90o，起跳时间为0.1s。

那么该运动员离地时的角速度为     rad。

a）0.5 

b）1 

c）π/2 

d）π 

13.在X题中，假设运动员离地时质心离地面的高度为1m，那么他离地时质心水平线速度为     m/s。

a）π/2 

b）π 

c）0.5 

d）1 

14.一运动员在垫子上做团身滚翻动作，假设运动员的团身姿势在额状轴上近似地看作一球体，绕在额状轴的转动惯量为3kgm2，转动半径为0.25m，质心的速度为1m，那么此时运动员转动的动能为     kgm2（rad/s2）。

a）12 

b）24 

c）36 

d）48

第五节人体运动的流体力学

一、基本概念

理想流体

流线

马格努斯效应

参考答案：

理想流体：

没有粘滞性、不可压缩的流体

流线：

流体质点运动的轨迹

马格努斯效应：

物体在流体中运动时，当物体有绕某个轴（转动轴与物体的运动方向垂直）转动，物体的运动轨迹会发生改变的现象

二、判断题

人体通过呼吸可以改变人体的比重，人体吸气后比呼气后的比重大（　）

流体的连续性原理说明了在同一流管中，流体的流量不变（　）

游泳时，人体受到摩擦阻力、形状阻力、兴波阻力和碎波阻力的作用（　）

三、选择题

1.当人跳入水中，无论是什么姿势入水，最终都是人体上部先浮出水面的原因是受到     作用。

a）浮力 

b）重力 

c）力偶 

d）力矩 

2.伯努利定律说明了     关系。

a）密动能与密势能 

b）流速与压强 

c）压强与密动能 

d）流速与密势能 

3.马格努斯效应说明了物体在流体中运动时，当物体有绕某个轴（转动轴与物体的运动方向垂直）转动，物体的运动轨迹会发生改变这一特殊现象。

可以用     解释这一现象。

a）流体的连续性原理 

b）伯努利定律 

c）片流和湍流 

d）涡动和涡旋