7、第四章 运动生物力学原理-鞭打动作.ppt

三、动作特征 参与鞭打的关节表现出活动的顺序性。关节活动 的顺序性有肌肉力矩的大小决定。 要重视小关节的作用。小关节有定向的作用，它的运动质量直接影响到动作的质量和速度。 鞭打动作是一个关节肌肉主动力产生新的冲量矩的过程。 鞭打动作受关节解剖结构的制约。 思考题 从鞭打动作的生物力学原理论述，如何提高肢体末端的移动速度？ 体育运动中有哪些项目包括鞭打动作？ 收集有关标枪资料，试回答标枪的飞行距离取决于哪些因素？ * 游 游 游 游 游 游 游 游 游 游 游 游 游 运动生物力学 游永豪 合肥师范学院 体育科学系 TelE-mail：306881234@ 本节内容 游 鞭打动作的动作形式 3 1 鞭打动作的力学原理 2 鞭打动作的动作特征 3 鞭打动作的生物力学原理 一、鞭打动作的动作形式 定义：克服阻力或自体位移过程中，肢体近端环节到远端环节依次加速与制动，使末端环节产生极大速度的动作形式。 为什么抽鞭子时要突然制动？ 为什么鞭子要鞭根粗、鞭稍细？ 人体鞭打动作与抽鞭子有何不同？ 为什么制动能够加快鞭稍的移动速度？ 鞭打动作 上肢鞭打：投掷标枪、排球的扣球、发球等。 下肢鞭打：大力踢球、散打中的鞭腿等 。 全身鞭打：蝶泳、体操的双杠挂臂前摆振浪动作等。 二、动作原理 （一）动量矩的传递 近端肌肉的收缩力 远端肌肉的收缩力 近端环节角加速度 远端环节角加速度 假设∑M=0 (J1+J2)ω1=J2ω2+J1ω1’ ω2=J1/J2ω1+ω1-J1/J2ω1’ 假设∑M≠0 ∑M×t=(J2ω2+J1ω1’)-(J1+J2)ω1 ω2= ∑M×t/J2+(J1/J2+1)ω1-J1/J2ω1’ J1 J2 ω2= ∑M×t/J2+(J1/J2+1)ω1 ∑M×t加大肌力矩和作用时间 ω1加大最后用力动作前的助跑或预摆 动员更多的环节参加工作，增加制动环节与继续运动环节转动惯量的比值。 ω2 v=ω×R 人体运动链在鞭打动作中是通过动量矩的传递而实现末端环节最大动量的获得。 鞭打动作中动量矩的传递是通过相邻环节相互作用力产生的冲量矩来实现的。 鞭打动作 力学机制 近端环节的适时制动是近端环节的动量矩能够传递给远端环节的关键。 近端环节的制动是其远端关节的肌肉用力，在其远端环节产生角加速运动的同时，产生的阻力矩造成的。 人体鞭打动作与鞭子抽打的不同点 人作为生物体，在鞭打动作过程中是一个有人的意识参与的过程 。 人体远端环节获得更大速度的原因：近端环节动量矩的传递；远端环节肌肉的主动收缩。 由于受到人体关节解剖学特点的影响，表现为一定自由度内的运动。 1 3 2 （二）肌肉活动的顺序性 鞭打动作各环节运动表现为一定的时序性。 一般由大肌群首先活动，然后肌肉依次活动直至肢体末端的快肌活动结束。 大肌肉先收缩，增大了运动的幅度和速度 小肌肉后收缩，增加了肢体运动的准确性 收缩的时序性，保证了远端环节肌肉在收缩前的适度拉长。 踢球腿前摆阶段主要关节速度变化图 鞭打动作各不同环节动作之间的时间间隔非常小，通常不到0.1秒，熟练的鞭打动作可在“低意识控制”下完成，即出现动作自动化。 在对鞭打类项目动作的运动员进行训练时，不仅要重视肌肉的力量训练，还要有专门的方法训练各环节动作的协调配合性。 肩→肘→肩→腕 （三）肌肉的预先拉长 提高肌肉的爆发式收缩力； 延长力的作用距离。 超等长收缩的作用 1 2 1. 提高肌肉的爆发式收缩力 超等长收缩产生强大力量的原因 1 肌肉离心收缩时弹性能量的产生、储存以及向心收缩时储存弹性势能的再利用程度。 运动神经中枢对肌肉的反射性调节作用。 离心-向心收缩耦联。 2 2. 延长肌肉的作用距离 （1）功的角度 功能原理反映了力在空间的累积效应。 W=F?S=1/2mv2 （2）冲量的角度 动量定理表明冲量是力在时间上的累积效应 保证发挥肌肉最大力量的同时，通过延长肌力的工作距离来延长肌力的作用时间。在投掷性鞭打动作中，要求使身体尽可能超越器械则可以实现这一目的。 （四）转动惯量的可变性 鞭打动作可以利用肢体转动惯量的可变性来增大鞭打效果 。足球中的大力踢球、羽毛球的扣杀、排球扣发球等均利用了肢体转动惯量的可变性。 （五）鞭打动作的实例分析 引枪储存弹性势能，延长肌力的作用距离 形成“右肩在后，右髋在前”的扭转姿势 第一、二步 第三步（第一个交叉步） 第四步（跨步） 进一步加大人体向右的转体 给原动肌一个最适初长度 形成良好的超越器械动作 第五步（第二个交叉步） 第六步最后用力 被拉长肌肉主动收缩 六步投掷步 第六步最后用力阶段，完成鞭打动作中所运用的运动生物力学原理： 胸部快速前振