1、第三章 人体运动的动力学,3.1 动力学研究的任务和内容解释人体运动状态发生改变的原因。对产生运动进行本质研究。其力学基础是牛顿力学。,3.1.1人体运动中的力 力的概念影响力的作用效果的三个要素：大小、方向和作用点。力的矢量性。 人体运动的内力和外力外力与内力的相对性：如果把人体看成一个力学系统，那么来自于人体外界的力称为外力。例如重力、支撑反作用力、摩擦力等。只有外力才能引起人体的整体运动。, 人体运动中所受到的外力a. 重力大小与方向： ，方向：指向地球心。 g=9.8m/s/s重力与重量的关系；重量与质量和区别。,b. 摩擦力 概念，和特性。 b1.静摩擦力和最大静摩擦力b2.滑动摩擦
2、力,c. 弹性力 概念：由物体发生形变产生的力。 弹性力的胡克定律：,人体运动中所受到的外力在体育运动中的运用。,3.1.2 关于内外力之间关系,在跑、跳等动作中，人们一般都知道要跑得跟快、跳得更高更远就必须加大蹬地力量，实际上人体所获得的动力并不是人的蹬地力，而是地面对人的反作用力，这就是人向后下用力而身体却向前上方运动的原因。,要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必须加大人的蹬地力，这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动是主动的，为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收缩的力量（内力），以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力（外力），使人体运动状态发生变化。 另外，实
3、践中采取一些措施，利用外部条件在一定程度上也可提高地面对人体的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上钉子，起跑时用起跑器等 。,跳高起跳过程中的外力作用,起跑过程中的外力作用,力量训练过程中人体肌肉收缩抵抗负荷的内外力作用,复习：人体的受力分析,3.2牛顿定律及其应用,掌握物体受力的分析方法,确定受力分析对象，取出隔离体 确定场力（重力、电磁场力等） 确定所有外力：动力，阻力（摩擦力、空气阻力等），接触力等。 画受力分析图,a,b,c,d,跑的人体受力分析,1. 牛顿第三运动定律及其应用若物体A对物体B作用一力FAB，则物体B同时以力FBA反作用物体A，两力的大小相等，方向相反，并在同一直线上。即：
4、FAB= -FBA,正确理解和应用牛顿第三定律应注意的几点：,(1) 作用力和反作用力分别作用在不同的物体上，分别产生各自的效应。它们不同于一对平衡力。如踢足球，脚对球的作用力为F，作用在球上，使球产生加速度和形变。而球对脚的作用力F，同时作用在脚上，使脚产生向后，的加速度和受到压迫。虽然二力大小相等，但作用在不同的物体上，产生不同的效果。,(2) 作用力和反作用力互为存在条件。它们总是同时产生、同时存在，同时消失。 (3) 作用力和反作用力必是同种性质的力。如果作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力；如果作用力是弹性力，反作用力一定也是弹性力。 (4) 作用力与反作用力等值反向，沿同一直线这一规
5、律，不受相互作用的两物体的运动状态的影响。不管它们处于静止状态还是运动状态，相互作用力的上述规律仍然成立。,第三运动定律在体育运动中的应用,当人们进行各种运动时，作用力与反作用力问题是普遍存在的。弄清它们的关系，才能正确分析体育运动中各力的特点，结合牛顿第二运动定律进行深入研究。,2. 牛顿第一定律(惯性定律)及其应用任何物体，在不受力作用时，都保持静止或匀速直线运动状态。,惯性:物体具有保持其原有“运动状态”的性质.,牛顿定律在体育运动中的应用,1.长跑的匀速跑 2.举重等动作的连贯性,3、牛顿第二运动定律及其应用要使物体运动状态发生变化，就必须对物体施加力。当物体受到的合外力不为零时，物体
6、运动的加速度与合外力成正比，与其质量成反比，加速度的方向与合外力的方向一致，用公式可表示为：,在应用牛顿第二定律时应注意的几点：牛顿第二定律中的物体是被当作质点。在体育运动中对人体进行研究时，也不例外，在处理多环节连接体的动力学问题时，要用“隔离物体法”，也就是把物体分割成多个可视为质点的物体，以便对每一质点直接应用牛顿第二定律。,牛顿第二定律反映的是加速度与力的矢量关系，指出加速度方向永远与外力的方向一致。 如果物体同时受到若干个外力的作用，那么物体的加速度就由这些外力的合力产生，其方向与合外力的方向一致。 若将合外力分解为水平分力和垂直分力，那么，水平分力只产生水平加速度，垂直分力只产生垂
7、直加速度。因而牛顿第二定律的分量式为：,力的单位力的单位有国际单位制和工程单位制，本书采用国际单位制。在国际单位制中，质量的单位为“千克”(kg)，加速度的单位为“米秒2”(ms2)，力的单位为“牛顿”(N)，即：1(N)1(kg) *(ms2)在体育动作的分析中，也常用“公斤”作为力的单位，在用牛顿第二定律计算时，“公斤”应换算为“牛顿”。1(公斤力)9.8(牛顿)。,例题讲解：P63作业 P86：3，5，7，18,4、牛顿运动定律在体育运动中的应用实例, 向心力和离心力 向心加速度 向心力,向心力与离心力分析, 支撑反作用力,力的性质 计算方法,静态与动态支撑反作用力。讨论a, R, G的
8、方向关系。,静态支撑反作用力R=G=mg 动态支撑反作用力R=G+ma=(g+a)ma0 RG 超重a0 RG 失重,原地纵跳,3.3 动量定理、动量守恒定律及其应用,1. 动量与冲量的概念 动量（矢量性），单位：米.千克/秒（m. kg / s）。 冲量（矢量性）单位：牛顿.秒（N. s）,冲量的几何含义：,S=F*t,2. 动量定理,物体在运动过程中，在某段时间内动量的改变，等于所受所受合外力在这段时间内的冲量。即：,动量定理的矢量性。 例题：P73,3、动量定理在体育运动中的应用,1在投掷项目中，为了增加器械的出手速度，即增加器械的出手动量，应增加在最后用力阶段对器械的冲量。这要求在发挥
9、最大力量的同时，延长力的作用时间。,2若要减少对人体的冲力，就得延长力作用的时间，各种落地缓冲动作就是典型的例子。,3运用动量定理还可以计算人体运动中的一些力学参数。 在跳跃项目中，用测力台测出踏跳力随时间的变化曲线，就可以求出人体所受的冲量，运用动量定理，则可求出人体腾空的速度。 在另一些情况下，在动作的电影图片上可以计算出人体或器械的运动速度。反过来，也可以计算出相应的平均冲力大小。,4、动量守恒定律及其应用,任何物质系统在不受外力作用或所受外力之和为零时，其总动量保持不变。这就是动量守恒定律。 在动量定理中，当Ft=0时得mVtmV1=0 即： mVt=mV1,人体肢体鞭打动作的环节动量传递,M1V1=M2V2 M1V3,作业P86：8，11，14,思考题,人体动力学研究的任务是什么? 牛顿第一定律在体育运动中运用的表现有哪些? 举例说明动量定理在体育运动中的运用?,
