运动生物力学复习资料（本科）绪论1 名词解释：运动生物力学的概念：研究体育运动中人体及器械机械运动规律及应用的科学。2 填空题：人体运动可以描述为：在（神经系统）控制下，以（肌肉收缩）为动力，以关节为 （支点） 、以骨骼为（ 杠杆）的机械运动。3 简答题：（1）运动生物力学
研究任务主要有哪些？ 答案要点：一方面，利用力学原理和各种科学方法，结合运动解剖学和运动生理学等 原理对运动进行综合评定，得出人体运动的内在联系及基本规律，确定不同运动项目运 动行为的不同特点。另一方面，研究体育运动对人体有关器系结构及机能的反作用。其 主要目的是为提高竞技体育成绩和增强人类体质服务的，并从中丰富和完善自身的理论 和体系。具体如下： 第一，研究人体身体结构和机能的生物力学特性。 第二，研究各项动作技术，揭示动作技术原理，建立合理的动作技术模式来指导教学 和训练。 第三，进行动作技术诊断，制定最佳运动技术方案。 第四，为探索预防运动创伤和康复手段提供力学依据。 第五，为设计和改进运动器械提供依据（包括鞋和服装） 。 第六，为设计和创新高难度动作提供生物力学依据。 第七，为全民健身服务（扁平足、糖尿病足、脊柱生物力学等） 。第一章1 名词解释：人体运动实用力学基础质点：忽略大小、形状和内部结构而被视为有质量而无几何尺寸的点。1刚体：相互间距离始终保持不变的质点系组成的连续体。 平衡：物体相对于某一惯性参考系（地面可近似地看成是惯性参考系）保持静止或作匀速 直线运动的状态。 失重：动态支撑反作用力小于体重的现象。 超重：动态支撑反作用力大于体重， 参考系：描述物体运动时作为参考的物体或物体群。 惯性参考系（静系） ：相对于地球静止或作匀速直线运动的参考系。 坐标系：为了定量的描述物体的运动，需要在参考系上标定尺度，标定了尺度的参考系即 为坐标系。常用的是直角坐标系，又分为一维、二维、三维坐标系。 稳定平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体自然回复到平衡位 置，而不需要通过肌肉收缩恢复平衡。特点：平衡时重心最低。 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。其特点是当物体偏离平衡位置时，其重心降低。 随遇平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置，当外力撤除时，人体既不回到原来的平衡 位置，也不继续偏离原位置，而是在新的位置上保持平衡。特点：重心高度不变。 有限度的稳定平衡：在一定的范围内，是稳定平衡，但超出范围时，偏离平衡位置则会失 去平衡，成为不稳定平衡的情况。2 填空题：（1）运动是绝对的，但运动的描述是（相对的） ，因此在描述一个或物体的运动时，必须 说明它相对于哪个物体才有明确的意义，称此物体为（ 参照物） 。 （2）运动员沿 400 米跑道运动一周，其位移是（ 0 ）米，所走过的路程是 （400）米。 （3）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。 （4）忽略空气阻力时，铅球从运动员手中抛出后只受到（重力）作用，这种斜抛运动可看 作是由水平方向上的（匀速直线）运动和竖直方向上的（匀加速）运动的合运动。 （5）落地缓冲动作的原理，是因为（增加）了力的作用时间，因而（减小）了外力对人体 的作用。 （6）按机械运动形式，可将人体运动分为（平动）（转动）和（复合运动） 、 。 （7） 乒乓球弧圈球的原因是运动员打球时使球产生 （ 产生了（ ）的结果。 ） 由于空气流体力的学的作用， ，（8）人带动链球作圆周运动时，手臂通过铁链对球施加的作用力是（向心力）使链球可以 做圆周运动，而手臂受链及球的反作用力，是（ ） ，使人有被向外拉的感觉。 ） 来改变 （ ）（9） 体操空翻加旋的动作原理是动量守恒定理的应用， （ 通过 从而达到加大或减小（ ）的目的。2（10）花样滑冰运动员在做原地绕垂直轴的旋转时，在要结束旋转时，伸直双臂，非支撑 腿向外打开，是为了获得较大的（转动半径） ，从而使旋转角速度（ ） 。3 判断题：（1）人体在作平衡动作时，需由外力及肌肉力、韧带力等内力共同维持。 （√） （2）人体在平衡时，需要消耗一定的生理能。 （ ）（3）人体重心是身体重力的作用点，因此，无论人体姿势如何改变，人体身体总重心的位 置都不会移到体外。 （×） （4）在篮球的防守运动中，左右方向的稳定角较大。 （ ） ）（5）人体保持平衡动作的力学条件是合外力及合外力矩为零。 （ （6）单杠悬垂动作是一个不稳定平衡的例子。 （ ）（7）百米赛时，运动员的加速度方向与速度方向总是一致的。 （×） （8）当合外力为零时，物体保持静止状态。 （×） （9）标枪在空中飞行的原因是由于始终作用有投掷力的作用。 （×） （10）铁饼出手后除空气阻力外不受力的作用。 （×） （11）转动惯量是人体转动时惯性大小的度量。 （√） （12）身体绕某转轴的转动惯量的大小，与身体各环节至转轴的距离有关。 （ ）（13）运动员跑弯道时，自行车、摩托车运动员拐弯时，都不同程度地向内倾斜主要是为 了产生向心力，从而产生向心加速度。 （√） （14）铁饼、链球出手是由于离心力的作用。 （×） （15）拳击比赛中，运动员按体重大小分级别比赛，是科学合理的，因为质量大的物体惯 性大，稳定度也大。 （√） （16）做圆周运动的物体一定具有加速度。 （√） （17）缓冲动作可以减小外界冲击力的作用。 （√） （18）弯道跑时，身体向内倾斜的目的是为了克服离心力。 （×） （19）人体加速度下蹲时，地面的支撑反作用力大于重力。 （√） （20）改变物体运动的原因是由于物体有速度。 （√） （21）人自然站立时，女子和男子的平均重心高度是一样的。 （×） （22）运动时，运动员的加速度方向与速度方向总是一致的。 （×） （23）由动量守恒定律，跳远运动员腾空阶段水平方向的速度不变（忽略空气阻力）（√） 。 （24）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。 （ （25）铅球在出手后除空气阻力外不受力的作用。 （×） ）34 选择题：（1）公路汽车赛时，两辆汽车 A 和 B 以相同的速度沿着相同的方向行驶，下列说法不正 确的是： （D） A 以 B 汽车为参照物，A 汽车是静止不动的。 B 以 B 汽车中的驾驶员为参照物，A 汽车是静止不动的。 C 以地面为参照物，A 和 B 都是运动的。 D 以 B 汽车为参照物，地面是静止的。 （2）关于刚体平动的运动轨迹，下列说法正确的是： （C） A 直线； B 曲线； C 直线或曲线； D 以上说法都不对（3）按机械运动形式，可将人体运动分为（A）（B）和复合运动。 、 A 平动 B 转动 C 扭动 D 摆动（4） 运动员推铅球的最后用力阶段铅球产生向前的加速度，这时铅球对手的作用力(C) 手对铅球的推力。 A 大于； B 等于； C 小于； ） 。 C、压缩载荷 D、复合载荷 D 不能确定（5）骨干最经常承受的载荷是（ A、剪切载荷 B、拉伸载荷（6）在下蹲之后的纵跳实验中，有停顿的纵跳高度（ ）无停顿（不加摆臂）的纵跳高度。 A、＞ B、＜ C、= D、≠（7）下面几种基本体育动作中，能表现出大关节带动小关节活动的规律的是（C ） 。 A.推、拉 B. 扭转、相向 C.蹬伸、推（8）在人体的转动中，由公式 V=ω R 可知： （D） A 线速度 V 与转动半径 R 成正比； B 线速度 V 与角速度ω 成正比； C 角速度ω 与转动半径 R 成反比； D 当角速度ω 不变时，线速度 V 与转动半径 R 成正比，转动半径 R 一定时，线速度 V 与角速度ω 成正比。 （9）描述骨结构与机械应力关系的定律是（ ） 。 D、伯努利方程A、马格努斯效应 B、Wollf 定律 C、希尔方程5 简答题：（1）简述人体平衡的几种分类。 答案要点：第一，根据人体的相对位置可分为静平衡和动平衡；第二，根据支撑点与 重心的位置可分为上支撑平衡、下支撑平衡、混合支撑平衡；第三，根据平衡的稳度可分 为稳定平衡、不稳定平衡、随遇平衡、有限度的稳定平衡。4（2）影响人体下支撑平衡稳定性的力学因素有哪些？ 答案要点：支撑面的大小及形状、重心高度、重力作用线到支撑面的距离、重量。 （3）简述人体运动的分类并举例说明。 答案要点：根据质点的运动的轨迹可分为直线运动（匀速和匀变速直线运动） 、曲线 运动；根据人体运动的机械特点可分为平动、转动（定轴转动、不定轴转动、定点转动） 、 复合运动。 （4）乒乓球各种旋转球（拉弧圈球、搓下旋球）时用拍子的什么部位击球可使球的旋转 速度较大？为什么？ 答案要点：用拍子的远端击球。因为无论是哪种旋转球，都是以拍子摩擦球使球产 生旋转，在动作不变的情况下，手臂和拍子转动的角速度是一定的，当角速度不变时， 线速度与半径成正比，用拍子的远端可使转动半径增大，从而增加球的旋转速度。 （5）为什么运动员对跑鞋的重量“克克计较” ，而脖子上却戴沉甸甸的金项链？ 答案要点：无论是矩跑、中长跑还是长跑，均是以最短的时间内跑完全程为目标， 影响跑速的因素主要是步长和步频。若要步频快也就是说要求大、小腿绕髋、膝的转动 角速度要大，在产生的肌力一定的情况下，角速度的快慢与肢体的转动惯量成反比，而 转动惯量与肢体的质量成及肢体到转轴的平方成正比，跑鞋在肢体的最远端，其重量些 许的增加会导致转动惯量大幅度的增加，从而导致大、小腿转动角速度的减小，影响步 频，最终导致跑速度的降低。 （6）为什么跳高用海绵垫会减小运动员的受伤几率？ 答案要点：动量是质量与速度的乘积，冲量是力与时间的乘积。跳高运动员在完成过 杆动作下落过程中，速度越来越大，直至接触海绵垫瞬间达到最大，具有最大的动量。运 动员着垫后速度逐渐减小，直至为零，即运动员动量从最大减小到零，其间动量的变化量 是一定的，由动量定理可知，物体运动过程中，所受合外力的冲量等于这个物体动量的变 化量，也就是说海绵垫对人的冲击力与作用时间的乘积是一定的，因此，海绵越软，作用 时间越长，垫对人的冲击力越小，从而减小受伤几率。 （7）画图简述足球“香蕉球”产生的原因 。 答案要点：马格努斯效应 （8）根据稳定度的大小，人体平衡分为几类？并举例。 答案要点：稳定平衡、不稳定平衡、随遇平衡、有限度的稳定平衡。第二章 骨、肌肉力学特性1 名词解释：压缩载荷： 向内加于骨表面的大小相等方向相反的载荷。 在骨的内部产生压缩应力和应变，5骨变粗变短。 拉伸载荷：自物体表面向外施加大小相等而方向相反的载荷，拉伸载荷在骨内部产生拉应 力和应变，骨变长变细。 wolf 定律：骨能够通过改变它的大小、形状和结构以适应力学需要的功能进行重建，即骨 骼在需要处多生长，在不需要处多吸收。 肌肉的平衡长度：肌肉被动张力为零时,肌肉所能达到的最大长度。 肌肉的静息长度：收缩元的张力随长度变化，表现最大张力时的长度。 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性质。2 填空题：（1）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（ （2）肌肉的物理特性有（ ）（ 、 ）（ 、 ）构成的。 ）（ 、 ）等。（3）由肌肉的结构力学模型可知，肌肉收缩时的总张力是由收缩元产生的（ 并联弹性元、串联弹性元产生的（ ）迭加而成的。 ） 、 （ ） 、 （）和） 、（4） 在不同载荷下， 骨的强度大小的排列顺序从大到小依次为： （ （ ） 。（5）正常情况下，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， （ 活跃，骨质增生，应力（ ）达到新的平衡。 ） 增加， 但不影响其 （）（6） 根据肌肉力学模型， 肌肉长度的增加， 可使其收缩 （） ； ） 。而肌肉生理横断面的增加会导致肌肉收缩力的增加，但不影响肌肉收缩（ （7）肌肉力学的希尔方程描述了骨骼肌收缩时的（力与速度）关系。 （8）肌肉在小于其平衡长度收缩时，其总张力主要由（ 长度收缩时，其总张力主要由（ ）构成。 ）达到激活状态的（）构成，肌肉在大于其平衡（9）由肌肉激活状态过程可知，兴奋后肌肉能（ 块肌肉（） ，但整）达到高峰要慢得多。 这是因为：肌肉进入激活状态后，收缩产生 ） ，直至整块肌肉的张力达到一定程度后，收缩元的 ）施力，表现出肌肉收缩力。 ）（ 、 ）（ 、 ）3 种，另外的张力首先被（主动张力才能直接对（ （10）肌肉的主要收缩形式有（ （ （）形式是发展肌肉爆发力的有效练习手段；借助仪器使肌肉产生的 ）在实践中也有广泛应用。3 判断题：（1）肌肉收缩力是人体的外力。 （ ）6（2）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。 （ （3）肌肉在静息长度时，其收缩元的张力为零。 （ ））（4） 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” 。 （ ） ）（5）由希尔方程可知，肌肉收缩张力愈大，其收缩速度越大。 （ （6）随着载荷的增大，肌肉收缩的潜伏期变短。 （ ）（7） 肌肉功率最大值约等于肌肉最大等长收缩力的三分之一与最大收缩速度的三分之一的 乘积。 （ ） ）（8）在一定范围内，随着肌肉的初长度的增加，肌肉收缩力增大。 （ （9）肌肉初长度与肌肉收缩力成正比。 （ ）（10）肌肉在大于其平衡长度收缩时，其总张力主要由被动张力构成。 （）4 简答题：（1）简述肌肉结构三元素模型。 答案要点：肌肉结构三元素模型主要由收缩元、串联弹性元、并联弹性元组成。收缩 元：代表肌节中的肌动蛋白微丝及肌球蛋白微丝，兴奋时可产生张力，称为主动张力；并 联弹性元：代表肌束膜及肌纤维膜等结缔组织。被动牵拉时产生弹力，称为被动张力；串 联弹性元：代表肌微丝、横桥及闰盘的固有弹性，当收缩元兴奋后，使肌肉具有弹性。 （2）说明机械应力对骨结构的影响（简述 wolf 定律） 。 答案要点： 骨能够通过改变它的大小、 形状和结构以适应力学需要的功能进行重建， 即骨骼在需要处多生长， 在不需要处多吸收。 其机制是机械应力与骨组织之间存在动态 的生理平衡。当应力增大时，成骨细胞活跃，引起骨质增生，承载面积增大，使应力下降，达到新的平衡；当应力下降时，破骨细胞再吸收增强，骨组织量下降，承载面减小，应力增大。 （3）足球中经常用头顶球，为什么不怕受伤？ 答案要点：头颅骨耐冲击能力强，要比长骨高 40%左右。原因有二：第一，颅骨为 扁骨，内外表面为骨密质骨板，中间一层为海绵骨，具有吸收冲击能力强的作用。第二， 颅骨呈薄壳状结构，具有良好的承受外部载荷的能力。第三章 人体运动基本形式及人体基本运动原理1 名词解释：相向运动：人体处于腾空或人体两端不受约束时，身体某一部分向某一方向运动（转动） ， 身体的另一部分会同时产生相反方向的运动（转动） ，这种身体两部分相互接近7或远离的运动形式为人体的相向运动。 鞭打动作原理：在克服阻力时或身体位移过程中，上肢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。2 填空题：（1）下肢的基本活动形式有： （ ）（ 、 ）（ 、 ）三种形式。 ）和（ ） 。（2）鞭打动作可使运动链末端环节产生极大的（ （3）上肢的基本活动形式有： （ ）（ 、 ）（ 、）三种形式。3 简答题：（1）简述人体基本动作原理。 答案要点：杠杆原理、复杠杆原理、关节活动顺序性原理、鞭打动作原理、缓冲与蹬 伸动作原理、摆动动作原理、扭转动作原理、相向运动原理。 （2）什么是相向运动？产生相向运动的原因是什么？ 答案要点：人体处于腾空或人体两端不受约束时，身体某一部分向某一方向运动（转 动） ，身体的另一部分会同时产生相反方向的运动（转动） ，这种身体两部分相互接近或 远离的运动形式为人体的相向运动。产生相向运动的原因有二：第一是人体解剖学结构 特征决定的。人体骨骼肌在身体上配布的规律是至少跨过一个关节，并起止于人体两个 以上环节或骨上，当肌肉收缩时，必然以等值反向的肌力作用于起止点的骨骼上，因此 引起人体两个环节同时产生相对运动（转动） ，表现为相向运动形式。第二是动量矩守恒 定理。人体处于腾空状态（或两端无约束）状态时，不受外力矩作用（或外力矩为零） 故人体活动服从角动量守恒定律，当某一环节转动时，其所产生的角动量必然被另一个 环节产生的反向角动量所抵消。 （3）下蹲后有停顿的和无停顿（不加摆臂）的纵跳，哪种情况跳得高？为什么？ 答案要点：无停顿时跳得高。因为被拉长的肌肉，其收缩力有随着时间的延长而下 降的趋势，纵跳之前的下蹲，使伸髋、膝、踝关节的肌肉被拉长，停顿后再起跳比无停 顿起跳各伸肌群的收缩力下降，从而降低跳起的高度。第四章 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） 。 （2） （跑的）着地距离：支撑脚着地瞬间重心在地面上的投影点到着地点的水平距离。8（3） （跑的）腾空距离：跑步腾空阶段身体重心通过的水平距离。 （4） （跑的）后蹬距离：支撑脚离地瞬间重心在地面上的投影点到离地点的水平距离。 （5）步长：左右脚着地点之间在运动方向上的距离。由着地距离、腾空距离、后蹬距离三 部分构成。 （6）步时：一个步长所用的时间，全程跑的时间除以全程跑的步数。 （7）步频：单位时间内跑的步数，为步长的倒数，全程跑的步数除以跑步时间。 （8） （跑的）着地角：着地时刻，身体重心与着地点的连线和水平面的夹角。 （9） （跑的）蹬地角：蹬伸时刻，身体重心与着地点的连线和水平面的夹角。 （10） （跳远）起跳距离：身体腾起瞬间身体重心在地面上投影点与起跳板前沿之间的水平 距离。 （11） （跳远）腾空距离：跳远的腾空阶段身体重心通过的水平距离。 （12） （跳远）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。 （13） （跳远）腾起速度：踏跳脚离地瞬间身体重心的速度。 （14） （跳远）腾起角：腾起速度方向与水平面的夹角。 （15） （投掷）出手初速度：器械出手瞬间速度的大小。 （16） （投掷）出手角：标枪出手瞬间初速度的方向（其重心轨迹切线方向）和水平线的夹 角，也称投掷角。 （17） （投掷）姿态角：标枪纵轴与水平面的夹角，也称倾角。 （18） （投掷）攻角：标枪纵轴和初速度方向（标枪重心轨迹切线）的夹角，也称迎角或冲 击角。2 判断题：（1） 优秀投掷运动员超越器械动作的特点是动作幅度大且迅速。 （ （2） 投郑时的“超越器械”只是为了增加投掷动作的幅度。 （ ） ） ）（3） 决定铁饼投掷远度的因素有三个：出手初速度，出手角度，出手高度。 （ （4） 跳高运动员腾越横杆时身体必须具有一定的角动量。 （ （5） 短跑运动员在完成蹬伸动作时，膝关节应充分伸直。 （ （6） 跑步着地后的缓冲动作主要由髋关节的活动完成。 （ ） ） ）（7） 现代跳高被称形象地称为从横杆下“钻过去”的跳高，是因为背越式的过杆动作， 使身体总重心不必一直在横杆上面也可以顺利过杆，从而最大地发挥了运动员的起 跳力。 （ ）（8） 标枪在空中飞行时，空气的压力总重心的位置随着风速及风向的改变而改变。 （ ）93 简答题：（1） 跳跃项目中助跑的作用是什么？（10 分） 答案要点： 第一，助跑速度是起跳后人体腾起速度的重要组成部分。 第二，为缩短起跳时间及增大起跳力创造条件。 第三，提高肌肉的弹性势能。 （2）游泳的途中游为什么采用曲线划水？ 答案要点：途中游技术主要从两个角度考虑：第一，如何增大推动力；第二，如何减 小阻力。 游泳的推进力主要原理是牛顿第三定律――作用力与反作用力。 推相对静止的物体 才能得到反作用力，因为水是流动的，在游进过程中尽量推流速慢的水，才能形成持续的反 作用力， 这就需要不断改变肢体的姿态及划水方向， 因此采用肢体及手臂姿态不断改变的曲 线划水。 （3） 为什么蛙泳手臂刚入水时，划水速度不能尽量加大？ 答案要点：当手沿 V 方划水时，受到水的作用力 R，可将 R 分解为与 V 方向垂直的升力 L 及与 V 方向相反的阻力 D。升力和阻力均可以成为游泳运动的推进力。升力和阻力与手的 升阻力系数、手的表面积都成一次方的关系，而与手的划水速度成二次方的关系，在手臂入 水外划不是产生推进力的阶段，主要为后继动作做准备，此时阻力越小，游进越快，消耗的 能量越少，因此，入水外划阶段划水速度不能快。 （4）针对减小途中游的阻力，游泳运动选材及训练中采取哪些具体措施？ 答案要点：第一，选材时，肩宽髋窄使运动员在游进的过程中有形成流线形（梭形） 的可能，减小形状阻力；第二，在游进过程身体尽量保持流线型，即尽量保持水平，尽量保 持一条直线，减小形状阻力。第三，仰泳和自由泳手入水时，以侧面领先入水较好，可以减 少对水面积，减少波浪阻力。 （5）篮球教学中，双手胸前接球，尤其接高速传球的要求是什么？为什么？ 答案要点：动量定理 Ft=mv2-mv1。动作要领：手臂前伸迎球，在手触球瞬间和球向后 引，延长球从高速减至零的时间，从而减小手受到的冲击力，降低受伤几率。 （6）排球中接速度快的球动作要领是什么，分析其原理。 答案要点：动量定理。动量定理 Ft=mv2-mv1。在触球瞬间手臂向后下方做缓冲动作， 延长球，从高速减至零的时间，一方面可减小手臂受到的冲击力，另一方面可增加球在手臂 上的作用时间，使控球的准确性增加。 （7）排球动作传球的动作要领是什么？为什么？ 答案要点：肌肉弹性势能的利用，屈腕肌的超等长收缩。104 详答题：（1）以自已熟悉的项目为例，说明动作技术分析的步骤。 答案要点： 第一，明确动作技术结构组成，依据研究任务及目的划分动作阶段； 第二，明确各动作技术阶段的目的及相互影响，找出关键环节。 第三，依据研究任务，选择要素，并确定具体的实验方法，进行测试。 实验方法的确定包括确定受试对象（哪个级别的运动员或哪个群体，数量等） 、实验地 点（训练场、比赛场、实验室） 、测试内容（具体的特征参数）与实际测试程序（各种 测量仪器的安置及操作） 、数据处理方法（后期数据的合理处理）等； 第四，数据处理与数据分析。由于测试过程中系统误差和随机误差的存在，所得的 原始数据多数不能直接应用，而需要进行数据平滑后再进行各种计算和统计处理，最后 进行分析。 第五，揭示动作技术的生物力学原理。 数据处理所得结果是动作技术生物力学分析的定量依据，结合项目特点寻找各测试数据 之间的内在联系和相互影响， 归纳出完成动作技术的生物力学原理， 提出合理化建议。 （2）试述短跑蹲距式起跑有利于成绩提高运动生物力学原因。 答案要点：短跑运动员采用蹲踞式起跑的主要特点是：两脚一前一后蹬在稳固的起 跑器上，双手左右分开撑于起跑线后沿，预备时身体臀部抬起稍高于肩，身体重心前移 尽量靠近或超过起跑线，听到枪声两手推地同时双脚蹬地向前跑出。这样的起跑姿势有 利于运动员快速起跑的原因是： 第一，使用起跑器，可使人的脚获得较稳固的支撑，改善了两腿的用力条件，从而 使运动员获得较大的地面反作用力和加速度。 第二，臀部抬起使下肢伸肌群处于激活状态，一方面，使肌肉的初长度增加；另一 方面，预先提高串联弹性元的肌肉张力引起牵张反射；另外，肌肉长度被拉长的同时 也储存了弹性势能。这几个方面使运动员在蹬伸阶段不仅缩短动作潜伏期从而提高反应 速度，还可获得更大的蹬伸力量。 第三，预备时，身体重心前移接近起跑线，尽量减小人体重心向前的稳定角，使平 衡容易破坏，从而缩短起跑的时间。但身体重心不能超过起跑线太多，否则起跑时会因 为不能及时建立新的平衡而容易摔跤。 （3）以投标枪（铁饼、铅球）为例，运用运动生物力学知识说明投掷项目中“超越器械” （反弓动作）的作用。 答案要点：反弓动作是运动员在最后出手阶段身体向投掷臂一侧扭转，使躯干及整 个身体扭紧，同时作“背弓”尽量使标枪留在身体的后面。这个动作可以有以下效果： 第一，增大投掷用力的加速“工作距离” ，从而可获得尽可能大的出手速度。在最vt ? vo ? at11后的出手阶段，脚制动后，身体及器械向前的移动可近似地认为是匀加速运动，匀加速 运动中,有 其中 vt 是标枪出手时重心的初速度，v0 是制动后助跑的速度，t 是身体及器械在 制动后向前移动的时间，a 为加速度，v0 是一定的，若使 vt 增加，就要使 a 和 t 同时 增加，a 的增加靠肌肉力的增加，而 t 的增加只能靠增加“工作距离” ，如果以放慢动 作速度来增加时间，由于肌肉松弛的特性，会导致肌力下降，从而加速度减小，达不到 目的。 第二，提高肌肉的弹性势能，增加肌肉收缩力，使加速度增加。 运动员所做的扭转和“背弓” ，使投掷臂对侧肌肉拉长，进行投掷用力的主动肌的 串联和并联成分储存弹性能，以便在运动阶段“快速释放” ，肌肉收缩力增加。 第三，由肌肉长度――张力关系可知，适当增加主动肌肉初长度，能产生最大的张 力。12
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