1、运动生物力学第二章 人体运动的运动学2.1 2.1 人体运动的运动学人体运动的运动学v人体运动的运动学任务就是通过位置、速度、加速度等物理量描述和研究人体和器械的位置随时间变化的规律或在运动过程中所经过的轨迹，而不考虑导致人体和器械位置和运动状态改变的原因。人体的简化人体的简化人体极为复杂，而人体的运动更为复杂，因此必须把人体简化，这样可为分析人体动作提供方便，质点质点(只有质量而没有形状大小只有质量而没有形状大小)刚体刚体(既考虑物体的质量又考既考虑物体的质量又考虑物体的形状和大小虑物体的形状和大小)2.1.1 2.1.1 运动的相对性及参考系运动的相对性及参考系坐标系坐标系概念概念：坐标系
2、是指设置在参考系上的数轴，是 参考系的数学抽象。它在性质上起着参考系的 作用，而在数量上又能精确描述。三要素是：参照原点、参照方向、参照单位。常用的坐标系有三种：一维坐标系（沿着一个方向运动。如100跑、游泳等 v坐标系 二维坐标系（在某一个固定平面上运动）三维坐标（在空间随意运动）矢状面矢状轴水平面额状面额状轴垂直轴2.1.2 人体运动的形式和基本概念人体运动的形式和基本概念1.轨迹、路程和位移轨迹、路程和位移 轨迹的概念，路程和位移的区别。轨迹的概念，路程和位移的区别。2.人体运动的形式人体运动的形式 人体运动的形式多种多样，如把人体简化为质人体运动的形式多种多样，如把人体简化为质点，按质
3、点运动的轨迹可分为直线运动与曲线运点，按质点运动的轨迹可分为直线运动与曲线运动。动。人体运动的分类v人体简化为质点：可将人体运动分为直线运动和曲线运动；v人体简化为刚体：可将人体运动分为平动 转动和复合运动。人体运动的分类竖直上抛（质点）直线运动（质点）曲线运动自由落体变速直线运动匀变速直线运动（刚体）平动、转动、复合运动匀速直线运动圆周运动一般曲线运动v匀速直线运动：在任意相等时间内通过的路匀速直线运动：在任意相等时间内通过的路程都相等。程都相等。V=C,a=0v匀变速直线运动：当人体沿任意相等的时间匀变速直线运动：当人体沿任意相等的时间内，速度变化量都相等。内，速度变化量都相等。a=C,a
4、0,a0,a0的三种情况分析。的三种情况分析。瞬时加速度：瞬时加速度：1212ttvvatvat0lim1.运动独立性原理（运动叠加原理）运动独立性原理（运动叠加原理）若一物体同时参与几个运动（分运动），则每一运若一物体同时参与几个运动（分运动），则每一运动不受其它运动影响。物体的运动可以看成几个各自动不受其它运动影响。物体的运动可以看成几个各自独立分运动叠加而成。独立分运动叠加而成。2.速度矢量的合成与分解（速度矢量的合成与分解（p27图示）图示）V1V2V水流方向V=V1+V2 速度合成（矢量和的运算矢量和的运算,平行四边形法则平行四边形法则）v速度大小：v方向：，为合速度v与水平方向的夹
5、角。21vvv2221vvv12vvarctg 速度分解sin,cos21vvvv是速度合成的逆运算。是速度合成的逆运算。V1V2V3.质点的复合运动质点的复合运动 质点的绝对运动、相对运动和牵连运动质点的绝对运动、相对运动和牵连运动v绝对运动：动点相对静止参考系的运动绝对运动：动点相对静止参考系的运动v相对运动：动点相对动参考系的运动相对运动：动点相对动参考系的运动v牵连运动：动参考系相对静参考系的运动牵连运动：动参考系相对静参考系的运动动点动点动系动系静系静系相对运动相对运动绝对运动绝对运动牵连运动牵连运动三种运动之间关系三种运动之间关系乘电梯问题，投掷问题v 质点运动速度合成reavvv
6、P30例题XYVaVeVr3060 质点加速度合成（介绍）质点加速度合成（介绍）reaaaa作业：教材P51:4,7,8题 2.1.5 运动的描述方法运动的描述方法1.运动学方程运动学方程 匀变速直线运动的规律和应用匀变速直线运动的规律和应用 基本方程：基本方程：0t0,v0,x0t运动方向x20000)(21)(ttattvxx)(00ttavv当当t0=0时，时，x0=0，公式简化为：，公式简化为：2021attvxatvv0axvv2202位移位移速度速度自由落体运动自由落体运动(忽略空气阻力忽略空气阻力)：加速度为重力加速度加速度为重力加速度g=9.8米米/秒秒2的匀加速直线运动，的匀
7、加速直线运动，方向指向地心。方向指向地心。运动方程：运动方程：221gth gtvtghvt22竖直上抛运动：竖直上抛运动：重力加速度方向与运动方向相反的匀减速重力加速度方向与运动方向相反的匀减速直线运动，到达最高点后为自由落体运动。直线运动，到达最高点后为自由落体运动。2021gttvhgtvvt0ghvvt22022、图像法图像法运动轨迹曲线 yx抛射体运动的轨迹抛射体运动的轨迹位移与时间曲线 st匀速直线运动st变速直线运动st物体的位移与时间曲线物体的位移与时间曲线什么运动形式？什么运动形式？匀变速直线运动匀变速直线运动速度与时间曲线速度与时间曲线 匀速直线运动匀变速直线运动（加速）v
8、t变速直线运动匀减速直线运动加速度与时间曲线加速度与时间曲线 at匀加速（红）、减速（蓝）直线运动匀加速（红）、减速（蓝）直线运动非匀变速直线运动非匀变速直线运动at曲线的特点曲线的特点 分析其运动形式分析其运动形式v受到重力和空气阻力，有一定的初速度和恒定加速度受到重力和空气阻力，有一定的初速度和恒定加速度的平面曲线运动。的平面曲线运动。v形式上有形式上有竖直上抛、平抛、竖直下抛、斜上、下抛等竖直上抛、平抛、竖直下抛、斜上、下抛等运动。运动。1、抛射运动的基本公式抛射运动的基本公式抛射运动水平方向的匀速直线运动 垂直方向的匀变速直线运动 2021singttvYtvXcos0cos00vvx
9、cos00vvvxxsin00vvygtvgtvvyysin002、体育运动中常见的斜上抛运动、体育运动中常见的斜上抛运动 抛点与落点在同一水平面抛点与落点在同一水平面a.全程飞行的时间全程飞行的时间 gvgvty00sin（抛射体上升到最高点时间）（抛射体上升到最高点时间）tT2全程时间全程时间 b.最大高度最大高度gvHy220c.水平射程水平射程gvSm2sin20 抛点高于落点的斜上抛运动抛点高于落点的斜上抛运动a.全程飞行的时间全程飞行的时间21ttTgvtsin01222022singghvt)2sinsin(12200ghvvgTc.水平射程水平射程gghvvvTvS2sinco
10、scossincos22002001 抛点低于落点的斜抛运动（同上）抛点低于落点的斜抛运动（同上）平抛运动平抛运动 0221gtytvx00vvxgtvy总结与习题总结与习题P47,P53-13题题3、抛射体运动的规律、抛射体运动的规律 影响远度的因素影响远度的因素 出手速度、出手角度、出手高度。出手速度、出手角度、出手高度。影响高度的因素影响高度的因素 小结：运动学量的特性小结：运动学量的特性 瞬时性瞬时性 研究某时刻人体或器械的运动，对应的运动学量有研究某时刻人体或器械的运动，对应的运动学量有位置、瞬时速度、加速度。位置、瞬时速度、加速度。矢量性矢量性 考虑运动学量的大小和方向；矢量的合成与分解。考虑运动学量的大小和方向；矢量的合成与分解。相对性相对性 正确地选择参考系和坐标系。正确地选择参考系和坐标系。独立性独立性 运动的独立性原理，研究复合运动的方法。运动的独立性原理，研究复合运动的方法。v教材教材P52-53，5，18思考题思考题
