生物力学分析方法

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生物力学分析方法范文第1篇

摘 要 采用文献综述法对运动生物力学在体育教学中的作用进行综述，结果发现：运动生物力学能够减少学生活动过程中微损伤，促进学生健康锻炼；运动生物力学能够有效将体育动作细化，促进学生科学锻炼；运动生物力学理论教学与实践相结合，促进学生体能、身体形态、身体素质协调发展。因此运动生物力学在体育教学中起到决定性作用，同时促进合理科学终身体育锻炼。

关键词 运动生物力学 体育教学 作用

一、运动生物力学在体育教学过程的作用

（一）运动生物力学在径赛运动项目应用

以时间计算的运动项目称为径赛运动[1]。体育教学过程中运动生物力学能够帮助学生学习技术动作原理，促进学生科学理解体育技术动作重要性，减少学生锻炼过程中微损伤。走、跑是体育动作中最基本技术，Jim L认为跑、走除了与两脚与地面接触后交叉时间有关系外，还与脚与地面接触的反作用力有关，作用力如果不按合力F方向传导，就会出现外“八”、内“八”、拖地、螺旋等错误的跑、走动作。体育教学中蹲踞式起跑运动生物力学原理可以发现，膝关节角度前腿在90-111°之间、后腿在118-136°之间有助于启动时合速度达到最大值，提高运动成绩和减少膝盖前交叉和后交叉韧带的微损伤[3]。体育教学中弯道跑应用的公式：F向心力=M（质）×g（重加速）×Tagα等于F圆周向心力=M（质）×V2/R，弯道上F向心力与所跑的半径（R）成反比，与V2、角度、M成正比[2，4]。因此合理控制F向心力能够有效调控身体锻炼时协调能力，保证身体平衡，减少体育课堂中学生快速弯道跑造成的摔伤。

（二）运动生物力学在田赛运动项目应用

以高度或远度计算的项目称田赛运动[1]。田赛运动是体育教学过程应用运动生物力学较多的运动项目，如跳高、铅球等。有研究发现跳跃类的运动项目包含了F水平和F垂直、F合三方面的作用力。跳高是跳跃类里典型的运动，它由F水平力、F垂直力、F合构成，助跑是由F水平力，起跳是由F垂直力，腾空过杆是由F合构成，三者构成跳高完整力学系统，但他们都与速度、角度、质量有关，合理分析运动生物力学有助于学生学习，减少错误动作带来的机体的损伤。铅球是发展力量素质练习的一项重要的考核指标，根据运动生物力S=V0/g[sin2α/2+cos]公式学分析铅球远度，结果发现铅球V0、角度、H有关系[5]。因此可以发现，合理利用生物力学，能够促进学生学习兴趣，也能帮助学生科学合理的锻炼力量素质。

二、运动生物力学理论教学与实践相结合作用

运动生物力学可以直接利用到体育教学课程中，促进体育教学动作的细分，为科学合理体育运动奠定基础，使竞技体育成绩提高和方法的内源理论基础提供保障，同时作为交叉学科在实践中必不可少缺少。著名的铅球教练帕克根据运动生物力学原理制定训练计划，促使21岁的巴恩斯创造23.12米世界纪录。迈克・鲍威尔於采用力学分析原理，对跳远动作细分，找到提高动作途径，最终在1991年东京奥运会上创造了8.95米世界纪录。随着科学发展，生物力学越来越被人重视，有人提出DLT，Kistler，AMTL三维测力平台系统、等速测力仪测试系统，力学测量有测角仪、惯性传感器、加速度仪、位移传感器、力传感器等，以满足不同运动项目的多种需要，此外图像自动识别仪器、高精度红外光点遥测分析系统、磁感应仪器、数学力学模型。因此，可以发现运动生物力学器材出现有助于体育教学过程多远化的发展，同时推动了运动生物力学与教学实践相结合，改善了不合理运动规律，有助于评价学生的身体机能和素质。

三、运动生物力学在体育教学中决定性作用

运动生物力学是研究运动与身体锻炼受力关系，它能够贯穿每个动作即运动模型。每个动作都是符合解剖学、运动生物力学、运动规律，运动模型将力与身体运动轨迹看作了质点运动，分析人体各结构运动与运动规律之间关系，成为体育教学中重要的理论依据[6]。运动生物力能够细化动作技术原理，促进体育教学工作，优化教学课程内容。把运动生物力学与田赛或径赛的运动项目相结合，增强了学生体能、身体形态、身体素质协调发展，使教学过程更为丰富，达到通俗易懂。因此，运动生物力学在体育教学中起到决定性的作用。

四、小结与展望

运动生物力学在体育教学过程中作用不容忽视，它驱动体育教学力学原理，加强了学生科学合理的锻炼身体，促进了体育教学过程多元化，丰富课程教学内容。运动生物力学细化的体育教学过程中动作，使体育教学内容简单性，通俗易懂，增强学生身体形态、素质、体能的协调发展。运动生物力学能够把解剖学、运动规律、动作运行轨迹紧密结合起来，这在体育教学过程中起到决定性作用。

随着时代进步，运动生物力学作为一门交叉学科已在国内多个体育院校开展，但该学科数学和物理知识较多，体育专业学生学起来比较吃力，因此如何使该门学科得到充分的发展还需要进一步探讨。国内运动生物力学的人才比英、美、意大利等国家参与社会实践活动要少，建议教育部门让更多运动生物力学人才到社会实践中指导各阶层的人科学合理锻炼，促进终身体育观念。在体育教学过程中尽量淡化考核成绩，注重体育运动生物力学在教学过程，提高学习的兴趣。

参考文献：

[1] 孙庆祝.体育测量与评价[M].高等教育出版社.2006.7.

[2] 陆爱云.运动生物力学[M].人民教育出版社.2010.6.

[3] 唐斥非.蹲踞式起跑运动生物力学分析[J].宜春学院学报.2008.30（4）：125-126.

[4] 尹明月，徐燕来.弯道跑的力学原理与技术特点[J].科教导刊.2012.12.

生物力学分析方法范文第2篇

【关键词】乒乓球；运动学；发展；高速摄影

一、前言

随着现代科技的发展，运动生物力学研究方法越来越多的应用在了竞技体育上。它研究人体的各类动作技术，帮助建立动作技术的原理及模型，以助于指导教学与训练。而运动学作为运动生物力学的主要组成部分，则广泛的使用在了乒乓球技术动作的研究当中。

二、乒乓球技术动作的运动学研究发展现状

吴焕群（1981）采用比较连续照片的方法，即人手工对连续相片上的关节点进行标记，再将同一关节点的轨迹用曲线描述出来的方法，较详细地对郭跃华的弧圈球技术进行了全面的剖析，虽然运动学的特征量未给出，精确度不高，但这个研究应该是开创了运动生物力学方法在乒乓球运动研究中的先河。

许绍发等[1] （1987）用两台EPL高速摄影机以100格/s同频同步对北京队1名运动员的直拍反面、直拍正面击球的技术动作（关节运动幅度、球拍倾角及最大球速）进行了拍摄，得出直拍反面击球技术的可行性。

这项实验结果为当时极具争议性的话题“是否应该推广直拍反面进攻”做出了明确量化的论证，为“直拍横打”的普及与发展做出了重要贡献。

西安体育学院董树英[2] （1988）等采用加速度传感器、高速摄影的方法，调查了四个省市发球较好的运动员，通过获取高低抛发球的挥拍加速度、挥拍动作各时相的时值，定量比较得出高低抛发球的差异。

这是运动生物力学技术第一次使用在发球动作技术的研究上，为高抛球技术的推广以及数十年的“长春”打下了坚实理论基础。

张辉[3] （1995）采用三维高速录像分析法，第一次对四名优秀直拍快攻运动员的创新技术“直拍反面拉弧圈球”进行了运动学分析。

其中值得注意的是，实验中的4名运动员均为健将级，其动作具有极大的学习价值。但4名运动员在反面拉过程中，各环节（肩、肘、腕、拍）达最大速度的时间顺序却有3种方式，并不符合鞭打动作中关节发力顺序的要求。

柳天扬[4][5] （1995）对刘国梁、孔令辉等正手近台攻打前冲弧圈球技术的运动学特征进行了分析与研究。第一次较完整地阐述了优秀乒乓球选手正手近台攻打前冲弧圈球技术的生物力学特点与规律。结果发现正手近台反冲前冲弧圈球技术相对于纯粹的前冲弧圈球技术本身（从下旋到前冲） 具有绝对的速度优势。

这一测量结果为攻打前冲弧圈球的技术动作进行了理论上的肯定。

陈洁等（2001） [6]对10名体校运动员的直拍四面攻技术的击球速度、旋转、力量作了实验研究，并对其主要技术在比赛中的运用情况进行了统计和分析，以了解直拍四面攻技术的可行性及其特点。研究表明： 直拍四面攻可以用正手正、反面和反手正、反面的四个击球进攻，各个面都具有各自不同的功能和作用，击球速度、旋转、力量以及主要技术在比赛综合运用上没有技术死角。

但不足的是，由于没有相关的动力仪器设备测试，文章中所得正面、反面攻球力量大小是以飞行距离的长短比较进行的。严格来说，只有保证在球出手角度一致的情况下，才能做出准确的判断。

黄诚 [7] （2004）采用MotionAnalysis系统对两名上海体院运动员的直拍横打和横拍反手回击弧圈球两种技术动作进行了拍摄。结果显示：直拍横打和横拍反手位回击弧圈相比，直拍横打技术各阶段的挥拍速率都比横拍的小，远台时比较明显，近台相差不大，直拍横打技术比较适合在近台、时回击弧圈球。但为什么直拍横打速率较小，文章并没有进行深入的研究。

徐大鹏[8] （2005）在其《乒乓球直拍横打四项技术上肢动作原理的运动学比较研究》一文中，通过对六名参加辽宁省冬训的优秀直拍运动员进行的三维摄影解析及其数据分析得出结论：直拍横打技术符合人体关节活动顺序性原理，符合人体鞭打动作的要求。

孟杰[9] （2005）采用三维录像分析方法，比较了在比赛场上两名优秀运动的直拍横打拉弧圈技术与横拍反手弧圈技术的异同，并首次对技术动作的完成质量制定了运动学标准。

肖丹丹[10] （2006）《乒乓球正手快攻、弧圈球技术的生物力学研究及步法垫测试系统的研制与实验》应用瑞典产QUALISYS-MCU500红外远射测试系统（6个镜头）对乒乓球运动员正手快攻、弧圈球技术进行测试。

文章的创新点在于，首次将运动学和动作力学两种研究方法结合，对乒乓球技术动作的运动学特征、动力学特征进行了更加全面的测量。同时，自主研发的步法垫测试系统作为专门针对乒乓球的实验仪器，将乒乓球技术动作的运动学研究发展推进一步。

向祖兵[11] （2009）运用ARIEL/APAS三维图像解析系统对我国优秀乒乓球运动员余世钦、朱文涛的反手台内侧拧技术动作进行了三维立体拍摄和解析获得了技术动作过程相关运动学参数。

台内侧拧作为新出现的技术，自然引起了研究者的注意。这篇文章是首次将侧拧技术的运动学参数测量出来。

徐括[12] （2010）运用红外光点采集系统对王浩、马琳直拍横打中的拉下旋技术动作进行了拍摄和解析。

红外光点采集系统是迄今最先进的人体运动捕获系统，它具有自动识别标志功能，能快速、准确的捕获人体关节点的运动轨迹。

崔先友（2013） [13]运用两台高速摄像机同时对削球运动员正手削弧圈球技术和正手前冲弧圈球技术动作进行录制，采用爱里尔运动图像解析系统进行后期的解析与制作，分析比较发现正手削高吊和前冲弧圈球技术的异同。这篇文章首次涉及了向下挥拍的技术动作。

三、小结

从使用的仪器来看，从最初始的普通照相机，到普通精度的摄影机，再发展到如今的高精度的高速摄像测量系统。测试手段也从二维录像转入三维录像，图像解析手段也由人工逐点逐帧解析的方法发展至更准确快速的图像自动识别（如：红外远射测试系统）。从研究的内容来看，主要集中在当时新出现的技术上，如：直拍横打技术、弧圈技术、侧拧技术等。

新技术的出现带来的往往是新旧观念的冲突，此时迫切需要一个科学可靠的数据来进行可行性论证及优劣性的比较论证。运动学测试方法从定量的角度出发，以数据取代经验，为乒乓球新技术的发展研究做出了重要贡献。

【参考文献】

[1]许绍发，吴焕群.直拍反面进攻技术的可行性研究[J].体育科学，1987（2）.

[2]董树英.乒乓球高低抛发球挥拍加速度的测定与生物力学分析_定量分析高低抛发球差异[J].西安体育学院院报，1988（1）.

[3]张辉.对我国部分男子优秀乒乓球直拍运动员反面拉弧圈球技术的研究[D].北京体育大学，1995.

[4]柳天杨.刘国梁正手近台攻打前冲弧圈球技术的运动学特征分析与研究[J].广州体育学院学报，2002（3）.

[5]柳天杨，王新，王家正.孔令辉正手近台反冲前冲弧圈球技术的运动学分析[J].体育学刊，2003（2）.

[6]陈洁.直拍四面攻打法的可行及其技术特点的研究[J].北京体育大学学报，2001（2）.

[7]黄诚.乒乓球直拍横打攻弧圈球技术动作的运动学参数研究[J].运动训练专题研究，2004

[8]徐大鹏.乒乓球直拍横打四项技术上肢动作原理的运动学比较研究[D].沈阳体育学院，2005.

[9]孟杰.乒乓球比赛中王皓与唐鹏的正反手弧圈球技术技术动作的生物力学分析[D].北京体育大学，2005.

[10]肖丹丹.乒乓球正手快攻、弧圈球技术的生物力学研究及步法垫测试系统的研制与实验[D].北京体育大学，2006.

生物力学分析方法范文第3篇

关键词：生物力学　体育教学　健康第一

一、运用生物力学知识，提高教学效率

我们以排球扣球动作为例来讲述: 首先，做出扣球动作示范，然后讲述扣球技术的鞭打原理:一端先做加速运动，在制动过程中其动量向游离端传递，使末端产生极大的运动速度。鞭打动作的关键技术首先是大环节带动小环节的快速运动，然后是大环节至小环节依次突然制动。扣球时，当腾空到最大高度时，身体成反弓姿势，同时开始做相向运动。这一动作包括收腹褶体和屈曲大腿的动作，更重要的是以肩关节为轴，以上臂带动前臂和手，向前上方伸臂的击球动作，这就是鞭打式的击球动作。

第一，根据动量定理：F.ΔT=M(V2一V1) ①

由①得出V2-VI=FT/M ②

这时通过②式得知要获得最快速度V，一是我们打击球的力量F要大，二是击球时间T要快。获得最大击球力量F，因为我们是以肩关节为轴进行扣球，根据转动力学:

转动定律M=Iβ ③

M=RF ④

由③、④式得F=Iβ／R。要想获得最大力——F，就得减小半径R，这就是我们扣球时先曲臂的原因。

第二，讲清楚这个问题之后，开始讲述扣球时为什么边挥臂边伸肘。根据V线=ωR，在转动角速度ω保持较大值的条件下，加大半径R从而增大上肢末端手掌的线速度V线。上臂甩的越直，挥动半径越大，线速度越快，扣球越有力。

第三，利用动量矩的转移。由于是以肩关节为轴转动，因此，按动作的要求可以通过调节各环节的运动形式，实现动量矩的传递和转移。动量矩在身体内的传递主要是利用身体环节的突然制动，从而使这些环节原有的动量矩向相邻环节传递和转移。

至此，学生已经明白了各个环节突然制动是为了获得最大的动量矩，使手指及碗关节产生最大的运动速度。

通过以上力学方面的讲解、分析，把这一较难掌握的技术动作在学生头脑中建立起来清晰的概念。加上合理的引导与适当的鼓励，消除了他们对扣球的心理障碍，增加了信心，提高了学习兴趣，从而使教学质量得到提高。

二、有利于学生理解并掌握技术动作

运用生物力学原理分析动作技术特征，突出动作环节的难点和重点，学生很容易理解，并能有意识地按力学原理完成动作练习，这样掌握动作既快又规范。

例如，在讲解篮球原地投篮技术动作时，按照教学步骤——蹬伸、顶肘、压碗、拨球这四个环节讲授完后，练习时学生为了尽快进球，大部分都是用力向前推球，而忽略了向上顶肘。这时可以简单地进行力学分析：抛物线与入篮角投篮的球出手后，在空间飞行过程中受重力影响，成弧形运行轨迹，通常称之为抛物线。所谓入篮角，是球进入篮圈前一瞬间，运行轨迹的曲线合在该点的切线与平面形成的夹角。抛物线的高与低，决定球入篮角的大小，而入篮角是否适宜，则是影响投篮命中率的关键。抛物线过高，球在空间飞行的时间和路线过长，容易受重力和空气阻力影响，使球飞行的方向改变，从而影响命中率。抛物线过低，球飞行入篮的弧线接近水平，篮圈暴露在球下的范围较小，就不易取得应有的入篮角，也难以命中。实践表明，中等抛物线是比较理想的，容易投篮命中。经过这样简单的讲解，突出顶肘的重要性，学生就能很快地掌握投篮技术动作。

三、促使学生完成体育技术动作的规范化

运用生物力学原理，能帮助学生区分正确动作与错误动作，明确动作完成的顺序，使动作规范化。在教学中，常常发现学生自以为已掌握了动作，其实并没有。教师运用运动生物力学分析正确动作和错误动作的区别，能强化学生对正确动作的理解，从而及时纠正自己的错误。

四、提高学生的学习能力

如果上课时经常运用生物力学知识讲解动作的要点与难点，经常提问学生某一动作为什么这样做，学生就会养成积极思考的好习惯。教师在指导分析技术动作的基础上，可以选择一些较简单的动作，让学生独立思考。这样学生即掌握了运用生物力学原理分析动作的方法，又学会了动作，从而达到提高学习能力的目的。

五、让学生深刻认识体育的科学性

生物力学分析方法范文第4篇

本文对中医手法教学进行了回顾和探讨，总结出教学质量没有实质性突破的根本原因在于“就手法而学习手法”的传统“经验式”的教学模式。解决这个问题的关键是在教学中引入现代物理学中的力学概念。在手法教学过程中合理恰当地安排和设计好教学内容，这将为手法医学的发展产生重大影响。

【关键词】 手法　力学　教学

手法是推拿和骨伤治疗疾病的主要手段，《推拿手法学》是针灸推拿专业和骨伤专业学生学习的主干课程和必修课程之一，学生对手法学习、理解和掌握程度的好坏，将直接对本学科的临床治疗效果产生决定性的影响，也将直接影响到学生整体专业素质的高低。因此，手法教学是推拿和骨伤人才培养的重要环节之一。长期以来，我们在手法的教学和临床带教过程中，深切地感到传统手法的教学模式只是一种纯粹“继承”式的学习，所培养的学生根本无法将手法医术发扬光大，换言之，传统手法的教学模式所培养的学生不具有创造性和创新性能力，打不开思路，找不到“将手法医术发扬光大”的方法，问题的根本不在于学生思维的愚笨，而是整个教学模式根本就没有培养学生创造性思维的环节，没有给学生必需的启发和提示。我们经过多年来的探索，发现在手法教学过程中全面引入现代物理学中的力学概念，将把手法的教学工作提升到一个新的层次。

1 传统手法教学存在的误区

在我国中医药院校的手法课教学里，内容上都是要求学生学习掌握一指禅推、按、揉、扌衮、扳、拔伸、推等教学计划所要求的传统经典手法，主要是掌握手法的术式结构和临床运用，熟悉这些基本手法所派生的其他手法，辅助学习端、提、接、劈等其他各家各派的手法，教学的方式也都是沿袭老师先讲授手法的动作要领、再进行示范动作表演、同学再在课堂上进行手法练习的教学模式，老师讲完、学生练完，手法也就学完了。这只是一种“就手法而学习手法”的传统“经验式”的手法教学模式，只是一种“动作模仿式”的学习，毫无创造性可言！如果不从根本上改变目前的这种教学状况，流传了几千年的祖国传统手法医学将永远停滞不前，一代复一代的继承，不会也不可能向前发展。虽然有部分老师在教学过程中也深感这种传统教学内容和教学模式的刻板、机械和陈腐，做出过各种努力试图去改变目前这种现状，比如把教学地点放在临床上或手法实验室里，或采用互动式的教学方法等，但其本质并未能跳出传统的教学方式，问题的关键在于教学观念没有质的改变，我们不能够只是教授给学生“经验式”的知识，不能够只是要求学生能够像“工匠”式的操作就行了，我们必须要求学生明白和理解手法的作用原理和作用效应，才能让学生对手法的学习提高到一个深的层次。

手法教学要突破几千年来的教学模式，使手法教学质量有一个质的飞跃，就必须从根本上跳出“就手法而学习手法”的传统“经验式”的手法教学模式，运用现代的思维方式来剖析其作用原理和生物力学效应，运用现代其他学科如物理学、生物力学和解剖学等学科的原理、方法和手段对古老的中医传统手法进行分析和研究，才能够让这门古老的祖国医术焕发出新的生命和活力，并与世界手法医学接轨。

2 对突破传统手法教学模式的思考

要使手法传统医术与现代科学完美结合，就必须在整个手法教学过程中寻找一个最佳切入点。根据近年来医学界对手法医学的最新研究成果，结合西方医学对手法的认识观念，我们认为手法的最大特点在于“手法作用于人体，以力为作用特征［1］”。因此，可以把“力”的概念作为运用现代科学思维方式研究手法医学的桥梁和纽带。力学，横跨于手法医学和现代科学之间，力学概念的全面引入，可能为我们研究手法医学开辟了一条光明之路。

推拿界有一句至理名言，曰“其疗法的独特性在世界医学中独树一帜［2］”，但多年来，我们对其“独树一帜”的理解好像紧紧停留在一种感觉和模糊的认识上，对其“独特之处”并没有十分明确和清醒的认识，几乎所有的手法医学工作者都明显感觉到了其治疗方式的与众不同之处，但都不能明确指出它为什么与众不同，其“独特之处”到底在哪儿？综观整个医学体系，不同学科治疗疾病的手段各不相同，内科医生用药，外科医生用刀，针灸医生用针，心理医生用语言，就是手法医学是以“力”为手段来治疗疾病的，手法的运用过程就是一个“力”的运用过程，手法的治疗原理其实就是力学效应。当然，这种效应不应该仅仅单纯地理解为现代物理学上的力学效应，它还应该包括生物力学效应。

力作用于人体可以产生各种反应或效应，这已是不争的事实，它包括血液循环的改变、各种神经反射的出现、肌肉的运动和变形、骨关节位移、胃肠道的蠕动、内分泌的平衡以及精神心理活动的改变等各个方面。现代力学研究对象是物体，将其研究方法运用于生物体研究，在某些环节可能有不尽合理之处，但这并不妨碍力学概念在手法教学时的引入，因为这毕竟是一条手法医学与现代科学接轨的必由之路，不足之处仅在于现代物理学的研究方法和手段不能够完全诠释手法医学的精妙之处，原因和错误不是现代物理学的笨拙和肤浅，而是各自的研究对象不同，人与物体毕竟是不可完全划等号的两件事物，人有精神和心理，而物体则没有［3］。

3 力在手法量效关系研究中的作用

手法的量效关系历来都是手法医学界争论的焦点话题，至今也没有一个统一的观点。手法量效关系的研究在相当长的一段时间内都将是手法医学界面临的重要课题之一，也是基本性问题，但具有相当的复杂性，因为至今仍有许多基本理论和技术上的问题亟待解决，要了解手法的量效关系，其难度可想而知。但手法的量效关系又是手法医学工作者不能回避的问题，手法医学要现代化，就必须认真对其加以分析和研究。量效关系的研究是现代科学的研究方法和思维方式，长期以来对手法量效关系的研究之所以没有取得实质性突破，其根本原因在于多年来我们没有找到一个好的研究手段来对手法医学进行研究。力学概念的引入，将为手法量效关系的研究提供很多有益的帮助和启示。

手法教学历来都十分注重和强调力、能和信息的渗透性，但多年来对其渗透性并没有明确的衡量标准，绝大多数时候都是依靠医生和病人的一种感觉，这不符合现代中医医学的发展趋势。自古以来，中医自外向内都有皮毛、络脉、筋肉、经脉、骨骼和脏腑之分，手法的作用效应到了人体的什么位置层次，应有一个明确的界限划分和衡量标准，只有如此，我们才有可能对手法的操作规程进行客观量化，是正确运用手法和产生疗效的关键所在。现代物理学中的力学正好可以完美地解决这些问题，不失为解决手法作用层次的突破口。

4 力学概念在教学中的运用

4.1 力学基本概念的学习 手法教学中力学概念的引入，首先应学习一些基本的物理学概念。这些概念包括刚体、力、力矩、张力、变形、平衡、位移、旋转、自由度、笛卡尔坐标系等，还应该介绍力学的一些基本要术，比如力的大小和方向、作用点、时间、长度等，与之相关的还有向量、质量、速度、加速度、频率和固有频率等等。这一章节的内容应在学习具体的手法之前作为基础知识进行学习，只有在掌握了这些基本的力学概念后，才有可能进一步学习生物力学的知识。课时数以两节课左右为宜，可以结合其他的物理学知识进行讲解，以加深学生对这些概念的理解。如果在教学计划中有安排手法的力学分析课，则需要在这一阶段增加学习力学分析图和力学计算公式的内容，为学生掌握手法的力学作用方式、有效力和无效力打下基础，可以使学生更好地掌握手法的动作要领和用力技巧。

生物力学是研究力或能量作用于生物体、生物材料或生物系统时力的运动和形式的一门科学。在物理学概念基础上，结合人体的生理解剖特点，学习一些生物力学的基本概念，比如动力型位移、静力型位移、张力型位移、生理性载荷、病理性载荷、功能性载荷、组织结构力学、剪切力、拉伸力和压缩力等等。而刚体生物力学主要分为静力学和动力学这两个部分，无论哪一个方面都是一门独立的学科，有各自独立的研究内容和评价标准体系。在生物力学中，移位、载荷、阻力和时间这四个要素相互关联、相互作用、相互影响，这四个概念均可以用现代物理学方法对其研究和分析，但学生要了解其中的一项内容，就必须了解其他三项内容，其关系密不可分。这一部分可以结合疾病和临床进行分析和讲解，将增加学生对这一部分知识内容的兴趣。在学习这些概念和关系的时候，最好是将其与人体的生理病理现象结合起来讲解，比如，可以将位移与骨关节、位移与脊柱、变形与肌肉组织等相结合，既可以增加学生学习的兴趣，也为临床课的学习打下基础。这一章节的内容也应在学习手法之前作为基础知识进行学习，其课时数可以考虑安排二至四节为宜。

4.2 运用力学知识对手法进行分析，促进手法教学质的飞跃 物理学概念和生物力学概念的学习，仅仅是为分析手法作用于人体所产生的生物力学效应奠定基础。在学习手法时，应重点讲解手法的生物力学效应、手法的作用原理和实质。例如，各种外力造成的骨关节脱位、半脱位和错位（错缝），肌肉组织形态的变形、神经传导的主阻滞、血液动力学的改变、内分泌平衡和胃肠道蠕动加强等方面。老师在讲解每一个手法时，都应该画出手法的力学分析图谱，对手法的有效力、无效力进行分析，通过力学分析来剖析手法的作用实质，加强有效力的运用，剔除手法中的无效力，并通过这一途径来帮助学生从现代科学的角度来认识中医古老的手法，认识手法的合理性和非合理性，从而更合理、更高效地运用手法来解决临床问题。

在手法教学中引入力学概念来对手法进行分析，并不是力学概念引入手法教学的终极目的。通过运用力学知识对手法进行分析，培养学生从力学角度来对古老手法进行改革，在此基础上培养学生手法的创新能力，创造出新的手法，结合临床培养学生手法的再组合能力，以及运用现代思维从不同角度对古老手法进行全新的认识和思考才是我们的终极目标，这将为培养高素质的手法医学人才打下坚实的基础，是培养创新型人才的关键环节和步骤，也为古老的手法医学走向世界并与现代医学接轨创造了有利条件。这一部分的知识内容应穿插在每一个具体的手法中进行讲解，对每一个手法都应进行生物力学效应、手法的作用原理和实质分析，这将实质性地提高学生对手法的认知和理解能力。掌握手法的操作方法是进一步学习手法的基础和前提，故这一部分的知识内容应在学生掌握手法操作的基础上进行学习。传统的手法教学内容是学习手法的概念、动作要领、注意事项、分类、功效及主治和临床运用等几个方面，根据以上分析，可以考虑增加手法的力学特性和生物力学效应这两方面的内容。

综上所述，我们对传统手法教学模式的认识是：老师是将几千年来积累下来的丰富经验知识原封不动的传授给学生，而学生则只能被动地“继承”前辈们的经验知识，在这种模式下培养出来的学生没有手法创新能力，很难打破常规去产生和创造出具有临床现实意义的新的手法，也不可能根据临床的实际情况去重新设计和组合手法。解决这个问题的关键在于将现代物理学的力学概念引入到手法教学中，只要合理恰当地安排和设计好教学内容，这将对手法医学的发展产生重大的影响。

参考文献

1 严隽陶.推拿学.北京:中国中医药出版社，2003，66.

生物力学分析方法范文第5篇

关键词：网球；发球；运动学

中图分类号：G845 文献标识码：A 收稿日期：2016-03-01

1.国内早期的发球动作的划分

严波涛将整个发球过程共分为6个阶段。①准备站位阶段：运动员出现发球意识――球拍与球分离时刻；②抛球阶段：球拍与球分离时刻――球与手分离时刻；③过渡阶段：球离手时刻――膝关节屈曲角度最大（身体最低）时刻；④向后挥拍阶段：膝关节屈曲角度最大时刻――球拍在身后最低位置时刻（“搔背”姿势）；⑤向前挥拍击球阶段：球拍在身体最后最低位置（“搔背”）――击球后瞬间；⑥随动阶段：击球后瞬间――脚着地。

2.国内网球发球研究的几个实例

刘卉的《网球大力发球技术的运动生物力学原理》、孙宇亮等人的《国家女子网球队运动员大力发球技术的运动学分析》、金春林等人的《柏衍网球发球技术的生物力学分析》以及严波涛等人的《网球发球技术的生物力学分析》，均用高速摄像和图像解析法进行实验，阐述了对正确网球发球动作的理解。

下面按照动作的阶段划分和发力顺序来一一进行阐述，主要研究运动阶段，其中包括抛球阶段、过渡阶段和挥拍击球阶段。

（1）抛球阶段。抛球动作是发球动作的开始，抛球的轨迹、抛球的站位和举拍的方式都会影响到发球的效果。球的轨迹研究包括抛球高度、角度、最高点和击球点的落差。抛球的站位分为FB和FU，也就是上步式和不上步式。两种站位各有特点：FU能够产生较大的垂直作用力，有利于在高击球点发力，而且能产生较大的躯干扭转幅度；FB有利于产生较大的骨盆旋转幅度，并有较长的水平加速距离。对于站位，孙宇亮等人还提出了一个新的指标，即球出手时身体重心在地面投影与两脚的距离的比。发现抛球时，重心投影在水平方向上越靠近持拍侧脚，发球速度越快。抛球阶段的上举动作中，强调上臂要充分外展外旋，一般认为上臂外展90度的同时肘关节屈曲达到90度，提示肩内收内旋肌群的预拉长以及伸肘肌群的预拉长对发球的力量具有积极影响。

（2）过渡阶段。过渡阶段主要关注的是膝关节蹬伸角度。膝关节弯曲角度越小，并不意味着对发球的贡献越大，但是膝关节的速度越大，则对髋上升的速度贡献越大。这也纠正了我们之前的一个错误观点，即蹲得低，发球才有威力。正确的方法应是蹬得快，发球才有威力。

（3）向后挥拍阶段。向后挥拍阶段主要关注“搔背”动作。“搔背”动作的要点：这是一个躯干三维拧转超越器械的过程，后伸、侧倾以及侧旋，所以拧转的幅度越大，做功的距离越长，越有利于产生较大的挥拍速度。

（4）向前挥拍阶段。击球点越高越好，一般在1.5倍身高，因为击球点高，有利于形成球的下压角度，从而降低出界的概率，提高发球的成功率。球拍的最快速度出现在触球前0.05s左右。

（5）发力次序。网球是一项多环节发力的运动项目，环节间的相互协调对运动员技术的发挥是至关重要的，发球时各环节的发力顺序也就显得特别重要。发球各环节的次序，多以各环节的最高旋转速度的产生次序来表示。笔者参考大量文献发现，这类文献多参照严波涛对膝、髋、肩、肘、腕环节的发力描述，多数呈现这样的次序：左膝―右膝―右髋―左髋―右肩―右肘―右腕。

对于网球发球的动作，不同专家给出了不同的参考值。但是什么是真正的网球标准姿势，或者说怎样的网球发球动作才是最好的，这还得满足一定的条件。从有关动作的科学理论来说，好的动作有三个要素：达成目标的最大确定性，也就是动作的成功率；最小的能量和精力消耗，也就是良好的能量经济性；最短的动作时间，也就意味着高难度动作的速度。笔者所列举的几篇文章都是以达到最大的速度，也就是以最短的时间为前提来进行分析。后续研究不妨立足于能量经济性和动作成功率来开展新的探讨。

参考文献：

生物力学分析方法范文第6篇

【关键词】 股骨干； 骨折； 钢板固定； 生物力学

Clinical observation and analysis on the nonunion in original position after internal fixation with plate in femoral shaft fractue HAN Yue-qi,SONG Jing-lun,WANG Jun-jiang,et al.Jizhong Energy Xingtai Mining Group General Hosspital,Xingtai 054000,China

【Abstract】 Objective To analyze the reasons of Femoral Shaft fracture of nonunion in original position after internal fixation.Methods 50 cases of Femoral Shaft fracture of nonunion in original position after internal fixation were analyzed from the view point of clinic and biomechanics.Results The plate strain was increscent with screws placed away from the gap or spaced apart.The plate was too short to stand the tension force.Because of comminuted fracture and no synostosis,the plate strain was increscent as the plate length was prolonged and support bigger tension force.The insufficiency of the number of screws affected the stability of bone break.The plate which was in the pressure side of tibiofibula can break easily.Lack of cortical bone in the pressure side of tibiofibula,the plate break & refracture were easy as its bending strain was higher.Conclusion There were much reasons for femoral Shaft fracture of nonunion in original position after internal fixation,and the poor location of the screws,the short plate and the comminuted fracture were the most important reasons.

【Key words】 Femoral Shaft； Fracture； Plate fixation； Biomechanics

钢板内固定是治疗股骨干骨折的常用方法之一，为骨折的修复和关节功能迅速恢复提供一个良好的生物学和力学环境。然而，在长期的临床实践中也发现了一些问题。其中，骨折不愈合或迟延愈合是突出的问题之一。如何改进技术及固定方法，预防和避免这种问题的发生，是钢板内固定治疗股骨干骨折期待解决的问题之一。笔者对2008年6月~2011年4月所收治的50例股骨干骨折钢板内固定术后骨折不愈合病例从临床角度进行生物力学分析，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2008年6月~2011年4月共收治的50例股骨干骨折钢板内固定术后不愈合病人患者，其中男38例，女12例。年龄7~70岁。左侧16例，右侧34例。骨折部位:中上段6例，中段32例，中下段12例。骨折类型:横形28例，短斜形12例，粉碎骨折10例。均为闭合性骨折。钢板种类:普通钢板40例，加压钢板10例。

1.2 方法 骨不愈合一般可分为两种类型：一种是肥大型非缺血性不愈合，其X线特点是骨折端密度增大和大量骨痂生长,它主要是骨折端固定不牢固所致。本组病例中36例属此类型，均采用去钢板改用带锁髓内钉,不植骨，不切除骨折端不愈合的组织，均已迅速愈合。另一种是萎缩型,缺血性不愈合，其X线特点是无骨痂生长及存在骨缺损,本组病例中12例属此类型，均采用去钢板改用带锁髓内钉，同时植入大量松质骨，均已愈合良好。对于感染性骨折不愈合,一般需对患者进行彻底清创,使用有效抗菌素控制感染后,再行手术内固定及骨移植，本组病例中2例属此类型，已良好愈合。

2 结果

本组50例病例均采用钢板内固定，骨折不愈合或迟延愈合发生于术后3～12个月,90%以上发生于4～8个月。其中螺丝的数目不足4例；螺钉被放在远离骨折处14例；钢板长度过短10例；钢板置于压力侧6例；压力侧的骨皮质缺损6例；粉碎骨折10例。

3 讨论

钢板内固定后骨折不愈合，主要与骨折端微动及不稳定有很大关系，而引起微动和不稳定的原因主要与螺丝钉及钢板的位置、钢板长度和骨折粉碎及缺损程度等有关。现分析如下：（1）螺丝钉位置。在一个模拟有裂隙的粉碎性骨折案例中，研究发现，螺钉应该被放在尽可能靠近骨折处位置以减少钢板应力；在一个模拟有裂纹但无裂隙的横断骨折案例中，发现裂缝骨折时宽距离放置螺钉或者螺钉被远离骨折线则导致较低的应变力［1］。在钢板两端按斜钉能增加固定强度［2］。上述临床资料中有14例是骨折处距骨折线第一枚螺钉较远，超过骨干直径1.5倍以上。（2）螺丝钉数目。赵志文等［3］认为，骨折线远端第一枚螺钉缺少时，可使空钉处的钢板上的应力增加一倍，临近螺钉上危险处的应力值也增加20%；骨折线近端第一枚螺钉缺少时,空钉处的钢板上的应力增加约70%，临近螺钉上危险处的应力值也增加16%。两端螺钉缺少时螺钉缺少时应力值增加很小。缺少螺钉时钢板上应力增加的部位一般位于螺钉缺损处，而螺钉上出现应力集中的位置在与空钉临近的螺钉上。抵制扭转载荷，螺丝的数目是最重要的因素［1］。总之，螺丝钉缺少时会导致骨折不稳定进而影响骨折愈合，上述临床资料中有4例是螺丝钉数目较少。（3）钢板的长度。在钢板固定不够坚强的情况下，伤肢受到肌肉牵拉、负重、活动等综合外力的影响，骨折块间产生微动，必然导致钢板的松动、弯曲或折断［3］。钢板的选择长度至少为骨折端直径的五倍，才能抵抗一定的剪应力，达到有效固定［4］。本研究发现上述临床资料中有10例钢板长度不足骨折端直径的五倍。（4）钢板的位置。钢板安放张力侧时，钢板-骨骼符合梁的刚度最大，其抵抗外界载荷时变形最小。如果将钢板置于压力侧，钢板对侧的皮质骨由于弯曲张力的作用而出现分离现象，正常的生理载荷不能通过骨折截面的核心，大部分载荷经过钢板传递，最终导致钢板弯曲或断裂，因此，钢板应安放在张力侧［3］。本研究发现上述临床资料中有6例是钢板安放压力侧。（5）骨折粉碎程度。如果由于粉碎骨折骨连接没有在骨折区实现，作用在螺丝和钢板上的压力会因为作用长度的增加而增加，增加螺丝数目将有助于减少骨折区附近螺丝的压力［4］。上述临床资料中有10例是粉碎骨折。（6）压力侧骨皮质缺损。传统的张力带固定原则，是将钢板置于骨干的张力侧，由钢板产生压应力以对抗人体所产生的张应力，促进骨折的愈合［5］。但当压力侧的骨皮质产生缺损，无法承受压应力时，钢板将要负荷较高的弯曲应力，被施加循环载荷，使骨折固定不稳，甚至可导致内固定治疗的失败［6］，当压力侧皮质骨存在骨皮质缺损时，将严重影响内固定的稳定，故对骨干压力侧存在骨皮质缺损的病例，在进行钢板内固定时，除应十分重视压力侧骨块的复位以恢复内侧的支撑力外，还应注意保护骨块的有效血运，防止内固定的失败［7］。上述临床资料中有6例是压力侧皮质骨存在骨皮质缺损。

总之，股骨干骨折钢板内固定后骨折不愈合原因很多，其中螺钉位置不当、钢板长度过短、粉碎性骨折是三个主要原因。

参 考 文 献

［1］ Thomas Ellis,Craig A.Bourgeault,Richard F.Kyle，et al.Screw Position Affects Dynamic Compression Plate Strain in an In Vitro Fractu-reModel.J Orthop Trauma,2004,15(5):333-337.

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［5］ 荣国威，翟桂华，刘沂.骨科内固定.第3版.北京：人民卫生出版社，1999:163-164.

［6］ B1atter G，Weber BG.Wave plate osteosynthesis as a salvage procedure1.Acta chir Orthop Traumato1 Cech,2005，60(5)：273-277.

生物力学分析方法范文第7篇

上海复旦大学　（200433）

关键词　推拿手法　研究　生物力学　机理　综述

中医推拿特有的摆动类手法中，由我国著名推拿医师丁季峰先生创造的滚法，以其科学的操作方法、广泛的适应性以及良好的临床疗效而为大多数推拿医师所采用。但对其生物力学研究方面的起步却比较晚。1993年，上海中医学院推拿系和复旦大学力学系合作，成功研制出FZⅠ型推拿手法测力分析仪。在此基础上，周信文等对滚法进行了一系列研究。滚法的合力作用点轨迹有四种："心"型、"葫芦"型、"8"字型和"棒槌"型。通过反复的实践发现，不同形状的合力轨迹代表着不同的意义，其中，"心"型和"葫芦"手法基本符合滚法的动作要领，可认为是正确的手法轨迹。理解了不同滚法操作方式产生的合力轨迹形式的不同，以及何种轨迹代表正确的手法操作，就能够在训练中有的放矢地加以正确的纠正，使手法训练朝科学化方向发展。谢志勇等对滚法各方向的分力进行频率分析之后发现，所有分力的主要成分集中在2～15Hz上，说明在滚法施力过程中以低频作用力为主要成分，体现滚法"柔"的特点，使被推拿者不会感到过度冲击。在教师和著名医师的水平力模的频谱图形中还存在少量的20Hz～30Hz的高频成分。说明在正确的推拿施力过程中应有少量水平向高频力成分，即轻微的横向冲击，以配合完成疗效。在垂直力微分频谱图形中的低频成分代表力的慢变化，而高频成分代表力的快变化。教师和著名医师的垂直力微分频谱图形中除了低频成分外还普遍存在高频成分，而学生基本不存在，说明正确滚法垂直力应同时具有快变化和慢变化成分。许士雄等对教师和学生、医生和学生的滚法各方向作用力的时域进行了分析，结果显示，垂直作用力的峰值离散度、峰值时间及总体均匀性，教师和学生对比、医生和学生对比均存在显著差异；水平作用力的情况也大致相同。这些研究显示，滚法要求的均匀性和渗透性在推拿动力学上主要体现在节率性和作用力在强度和时空上的均匀性。以后，陈守吉等还创建了滚法的生物力学模型。

1998年，周信文等采用彩色多普勒超声仪和推拿手法动态信息测录系统，观察了丁氏滚法不同频率、力度和推拿时间对局部血流动力学的影响。结果显示：频率为120次／分的滚法对窝局部血流量的影响大于频率为60次／分（P＜0005）、180次／分的滚法（P＜005），力度为7千克的滚法对窝局部血流量的影响大于力度为3千克（P＜0005）、10千克的滚法（P＜001），推拿时间为5分钟时对窝血流量的影响大于推拿时间为25分钟（P＜0005），而与推拿时间为10分钟没有统计学差异。作者通过实验推论：滚法推拿最佳频率为120次左右；最佳力度为7千克左右；而最佳推拿时间为5分钟左右，推拿时间加长并不能增加治疗效果，浪费了推拿医师的体力。实验观察中还发现，滚法推拿还可以使对侧窝血流量有所增加，证实了推拿可以使机体整体血液循环得到改善，验证了推拿能"舒筋活络、活血化瘀"的理论。

作为一种临床应用相当广泛的推拿手法，振法历来受到推拿医师的重视。但是由于手法动作本身比较微妙，要将振法的动作术式与要领确切、完整、科学地表达殊非易事，甚至一些论著或者教材中对振法的认识也一直存在着相互矛盾之处。王国才等应用推拿手法测定仪测定了众多推拿医师的振法动态力波形曲线。根据动态力波形曲线的不同，振法可分为平直型和起伏型两种。而振法动作中上肢肌肉的肌电图变化表明：振法运动中主要参与肌肉是前臂屈腕肌群和伸腕肌群以及三角肌的部分肌群，其中又以屈腕肌群占支配地位，而肱三头肌、肱二头肌在动作中基本上是放松的；振法动作是在屈腕肌群和伸腕肌群的交替兴奋和抑制中完成的。这种手法施术者只需在动作的发起阶段用大脑来控制这种交替过程，发起振法动作。而动作一旦开始，则动作的速度、力量、幅度、方向的结束等精细调节的过程会通过建立在椎体外系统中的神经肌肉传导通路自动地完成。这说明，能够产生正确"运动性定型"的、建立在规范动作结构上的技能训练，对振法动作的完成相当重要。比较正确的振法动作和应用强制性力"硬屏"出来的振法的肌电图可以看到，正确的振法动作由于肌肉有节律的收缩而能得到适当的休息、充足的血供和营养，不容易产生疲劳；而错误的手法则不仅费能、耗力，而且整个前臂肌肉神经不能及时获得所需要的血运与营养，不能及时得到休息，因而肌肉容易产生疲劳，动作不易持久。

扳法临床应用得当，可以起到理筋整复、纠正错位的作用，对骨关节错位的疗效满意。但是由于手法用力较猛，不易掌握，临床应用时产生医疗事故的报道时有所见。应用生物力学理论与方法对扳法进行研究，提出一套行之有效的训练方法和临床应用安全范围，对扳法的临床使用是相当重要的。侯筱魁等对屈曲和后伸推拿时腰椎小关节的运动学变化进行了研究，结果显示：后伸手法时，后部小关节不仅在前后和上下方向上发生移动，还存在着侧向的少量位移；施行俯卧位后伸手法时可以造成关节突的重叠，无论上下方向上神经根管的容积均有所缩小，如果手法过猛、过重，会导致小关节等组织的损伤，而反复轻度后伸手法能松解小关节突之间的粘连，可以改善局部循环，对缓解症状有利；正确的推拿手法，即使使腰椎关节活动超出正常范围2°左右也还是安全的。

另一方面，斜扳法治疗腰椎间盘突出症取效的原因，近年一直存在"回纳"学说和"髓核与神经根相对位置改变"学说的争论。要为这个争论作出孰是孰非的判断，也只有通过生物力学研究途径进行。参与Nachemson的方法，章莹等在尸体上模拟腰椎旋转复位法，动态观察了手法过程中髓核内压的变化，发现在手法过程中，髓核内压是逐渐增大的，手法成功时达到最大值，与手法前相比差异显著（P＜001）。结果显示：手法过程不能使髓核内压呈负压改变，也因此不能使突出的髓核回纳。从而否认了"回纳"假说。

此后侯氏等以L1～5的完整腰椎为被试标本，设计了平行光脊柱三维运动测量系统，改进加载方法以更好模拟脊柱推拿手法，设置7个腰椎特定点，将观察图像动态变化输入计算机系统，应用工程系统力学中刚体转移计算理论进行计算，获得了腰椎及其后部结构在模拟推拿加载时的三维运动量。根据右旋时完整腰椎的三维运动结果，发现在左侧卧位斜扳时，右侧关节突等构成神经管壁的结构发生定向位移，在各个节段可以不同，但其主运动轴位移的结果可直接扩大神经根管，或牵拉、紧张小关节囊韧带和黄韧带而扩大神经根管。蒋位庄等观察了腰后关节紊乱症时模拟坐姿旋转复位法时各种状态中腰后关节的移动情况以及腰椎后关节内压力变化情况，发现正常脊柱运动时关节内的压力分布不均匀，压力主要分布在关节内的上端和下端，并以后伸时关节内下端的压力为最高。脊柱后伸时，在被测量的三个关节间隙下端的压力持续升高，后伸越大，压力越高，提示过度后伸会对后关节造成损害。在椎间关节失稳状态下，脊柱活动时后关节所承受的压力大大增加，以后伸为例，失稳的L4～5与正常的L3～4相比，压力增加约8倍。模拟脊柱旋转复位手法时，关节内压力呈先高后低的双向曲线，提示在手法的后半程关节内压力达到顶点，在脊柱回复原位后压力下降到手法前的压力。模拟施行旋转复位手法时关节突间移位以及压力的测量结果显示，在手法全过程中，后关节的活动度相当大，当后关节错缝时，受累关节的活动度受到限制。施行手法时，产生的全方位的关节被动活动使关节出现复位倾向。位移传感器测定表明，右侧旋转复位手法时，右侧下关节的位移程度比左侧大，说明旋转复位手法对同侧的后关节调整幅度比较大，马达等采用模拟手法对3具新鲜尸体的脊柱标本进行了L4～5、L5～S1椎间盘后外缘应力变化的测定和脊柱不同位置变化下腰椎小关节相互关系改变的观察。结果发现前屈侧弯旋转法对腰椎小关节的活动幅度最大，直立旋转法次之，向左侧旋转时小关节突作切面的旋转滑动，右侧小关节间隙增大；向右侧旋转时反之。做前屈侧弯旋转时，椎间盘左后外侧压力增高，同时右后外侧压力减低；向左旋转时反之。而当旋转动作结束复原时，出现负压的一侧均出现一个微小的正压。作者认为，这种正负压力的多次反复变化，可以使突出的髓核变位或变形，从而使受压的神经根减张。这些结果证实了"髓核和神经根相对位置改变"学说的正确性。

应用钾离子透入法测痛，观察轻、重不同手法按揉家兔"内关"穴对家兔痛阈的影响时发现，轻重手法均能提高家兔的痛阈，但轻手法的作用可以被纳洛酮翻转而重手法不能；轻重手法的效应均可以被普鲁卡因局封所阻断。这说明：轻重手法镇痛的机制不同。

对推拿手法的生物力学研究极大地促进了推拿手法在临床上的应用，充实了推拿手法的机理研究。尽管目前这类研究尚处于起步阶段，但是随着科学技术的进步，对推拿手法机理的研究肯定能够得到更进一步的进展。

参考文献

［1］ 周信文，赵毅，闻娟兰，等推拿手法学上海中医药大学出版社

［2］ 周信文，金卫东，朱梁，等丁氏滚法推拿不同频率、力度和作用时间对血液动力学影响的实验观察上海中医药杂志，1998；（6）：42

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［5］ 许世雄，谢志勇，李信安，等摆动类滚法推拿作用力时域分析医用生物力学，1997；（1）：25

［6］ 谢志勇，许世雄，李信安，等关于中医推拿手法摆动类滚法施力的频域分析医用生物力学，1996；（4）：208

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［11］侯筱魁，董凡，赵文成斜扳时完整腰椎三维立体运动的研究中国骨伤，1996；（4）：5

［12］章莹，汪青春，张显崧手法治疗腰椎间盘突出的生物力学研究中国骨伤，1992；（2）：7

［13］蒋位庄，周卫，李星，等腰后关节紊乱症的病机和手法治疗生物力学研究中国骨伤，1994；（3）：5

［14］马达，蒋位庄腰椎旋转手法治疗腰椎间盘突出症的实验研究中国骨伤，1994；（5）：7

生物力学分析方法范文第8篇

关键词：排球；跨步垫球；运动学分析

一、前言

排球跨步垫球及以其为基础的各种低姿势垫球是排球比赛过程中使用频率较高的垫球技术动作，它又是各种低姿垫球动作的基础。现代排球教材中，缺乏对其技术动作科学化的描写和分析，导致在现实教学中，教学标准不统一，教学效果也不理想。因此，本文采用三维高速摄影解析技术对跨步垫球技术特点进行分析研究，旨在探寻跨步垫球技术的动作结构特征，丰富和完善排球技术教学和教材理论，给动作技术教学、训练、评价、诊断提供客观的理论依据。

二、研究对象与方法

1.研究对象

研究对象为湖南师范大学男子排球队的3名和湖南师范大学女子排球队的1名主力运动员。研究内容为排球跨步垫球技术。

2.研究方法

本课题的研究方法主要采用实验法，运用三维高清摄像解析系统对优秀排球运动员的排球跨步垫球技术进行运动学的研究。

（1）文献资料法

查阅了中国期刊全文数据库里近二十年来关于排球垫球技术及运动生物力学相关研究的文献资料、相关论文和著作中对排球技术的研究情况和生物力学的研究进展并形成了文献综述，为本研究打下了扎实的研究基础。

（2）专家访谈法

咨询有关的运动生物力学研究专家和教师，向其请教以往写作过的论文中所涉及的实验方法、设计及数据处理和分析等方面的问题。

（3）实验法

采用三维高清摄影图像解析技术，对技术动作的结构特征进行分析。

（4）数理统计法

数据利用QToolS软件和Excel软件对获得的数据指标进行计算和统计。

3.测试程序

模拟比赛情况，受试者进行充分准备活动后，按实验要求，在专家的指导下让四名受试运动员在测试范围内作跨步垫球动作，每名测试对象完成两次跨步垫球，按规范标准进行拍摄（以右侧跨步动作为例）。由现场专家选定效果较好、技术较规范的两名运动员的跨步垫球动作作为分析对象，然后计算数据的平均值。

4.测试方法

采用三维定点摄像的方法，用两部高清摄影机，对实验测试对象的跨步垫球技术进行三维定点拍摄，运用相应的解析系统对其动作技术进行解析，得出测试指标参数。一部置于运动员的右侧，一部置于运动员的前方，两部摄像机主光轴约成 90度，拍摄频率为50Hz。高清录像拍摄，频率25帧/秒，经奇偶场分离后频率相当于50场/秒。采用2台sony FX-2000E高清摄像机拍摄视频。

标定框架采用国家体育总局体育科学研究所的PEAK辐射式三维标定框架，标定精度高。选择被分析的动作时，选择的整个动作位于框架标定范围内。

使用SIMI motion视频解析系统对技术动作进行解析，采用扎齐奥尔斯基人体模型，人体模型取系统软件自带的人体模型，分析数据包括身体重心、躯干、各关节点位移速度、以及各关节和躯干的角度和各时段的时间等数据，所得数据采用数字化滤波法进行平滑处理，截断频率为10，用EXCEL 2000对视讯系统得到的数据进行坐标转换、计算得到运动学数据，并编辑公式计算人体基本平面方程系数以及关节点在各个平面的投影坐标，再用Q-Tools计算关节角度。用Origin7.0做三维坐标图。对解析出的数据进行对比分析与研究，并做参数间的相关分析，运用相关参数数据描述动作过程，建立整个动作结构相关环节间夹角、角速度、角加速度、速度、身体重心等量化指标和参数，揭示动作过程的运动学特点和规律。

三、动作阶段的划分

动作阶段划分是研究技术动作的重要环节。排球运动员跨步垫球技术是由准备姿势、跨步、垫球、随后动作四个环节组成，而对击球效果起决定作用的是跨步和垫球两个环节。为了确定动作结构和时相划分方便，本文首先确定了不同动作阶段的临界点，它可表征各动作阶段基本力学特征与动作质量。我们依照排球跨步垫球动作的顺序把跨步垫球动作分为：跨步阶段（1.4s-3.3s）、击球阶段（3.3s-4.1s）、随后阶段（4.1s-5.2s）。

四、研究结果与分析

1.排球跨步垫球技术下肢各环节运动学分析

（1）膝关节的运动

膝关节的角度特征如下：

从图1中可以看出左、右膝关节角在0～2.64s时段的变化趋势并不相同。2.64s时刻为跨步脚刚着地的时刻。右膝关节角变化曲线在该阶段有一个明显的先下降后上升的过程，而左膝关节则是一个逐步下降的过程。右膝关节在跨步阶段要向前跨出一步完成跨步动作，在跨步过程中右膝关节先屈曲后伸展。在跨步阶段身体重心落在左脚上，此时左脚起着支撑整个身体的作用，并保持重心稳定性，因此左膝关节角在跨步阶段变化很小。在2.64s后，左、右膝关节的变化趋势完全相同，当跨步脚着地后，左、右膝关节开始同时屈曲，降低身体重心。到击球前屈曲值达到最大，身体重心此时处于最低，随后双脚蹬地，同时双臂上摆击球。

跨步垫球技术在跨步阶段膝关节有一个屈膝重心下降的动作，这个动作是跨步垫球技术的重要组成部分，目的是通过拉伸膝关节蹬伸主动收缩肌群，增大肌肉收缩初长度储备弹性势能，同时增加垫球时的垫球距离，为后继膝关节蹬伸动作做好准备。而且在判断来球的方向和速度后通过跨步动作还能及时调整击球的最佳时机和部位。在跨步垫球技术中左膝最大屈曲角度为60.6°。右膝最大屈曲角度为59.89°。下肢屈膝身体重心下降的动作幅度太大或太小都不能产生最佳的蹬伸效果，不利于整个垫球动作的完成。如果膝关节屈曲幅度过大，就会造成膝关节伸肌群过大的对抗负荷，进而影响膝关节的伸展速度及躯干和上肢各环节的整体配合。反之，膝关节屈曲幅度过小，又不能充分拉长伸膝主动收缩肌群，影响主动收缩前弹性势能的储备，进而影响到蹬伸效果。跨步垫球技术下肢的蹬伸动作主要是使髋关节产生向上的运动，通过下肢的蹬伸带动手臂向上摆动，保证击球时动作的稳定性。由于不同运动员的身材和身体素质的不同，因此不同的运动员最佳膝关节的屈曲角度和身体的下蹲深度也不相同。合理的膝关节屈曲角度有助于运动员发挥最佳技术动作。

（2）踝关节的运动

由图2可知：从跨步开始，右踝关节角度不断增大，而左踝关节角度不断减小，这是由于跨步开始时，身体以左脚为支撑，右脚向前方跨出一步，随后身体重心下移，直至跨步结束。由于右脚向前跨步，右踝关节与左踝关节正好相反，不断增大，直至跨步后右脚脚跟与地面接触时增至最大。

2.排球跨步垫球技术动作整体分析

排球跨步垫球合理的动作节奏应该是身体自下位关节至上位关节的速度依次递增。各运动环节的递增量越大，说明动作的动量传递效果越好。跨步垫球技术动作的跨步阶段，单脚向前跨出一步，同时身体重心下移，躯干稍向前倾，双手手臂伸直下压，为后继击球动作调整好击球的时机和方位，同时储备了弹性势能，增加了肌肉收缩做功距离。击球动作阶段，通过下肢蹬伸、躯干和上肢各运动环节的依次加速与制动，将速度传递至手臂，手臂通过从来球的下部向上抬，以达到最佳的击球速度，将球平稳而有力地击出。击球时身体主要环节的活动顺序为膝―髋―肩―肘和手腕。从完整技术动作上看，跨步垫球是在拉长相关主动收缩肌的条件下，首先由下肢肌肉主动收缩用力，然后是上肢各环节肌肉群的收缩用力，这种动作时序符合垫球技术动作力学原理。合理的技术动作能充分发挥躯干肌肉和下肢肌肉的爆发加速作用，不要过多地单纯依靠上肢运动环节加速，这样才能使上肢肌肉有较大的能量储备，同时保证动作的稳定。在击球动作阶段上肢肌肉感觉敏锐，控制手臂的方位和调控击球时间，并保证击球最佳的击球点和击球时机。因此应加强下肢的蹬伸力量，并在击球时加强下肢的蹬伸作用，从技术上保证下肢和躯干肌肉合理的爆发加速功能，为上肢各环节的依次加速提供运动初速度。

五、结论

1.跨步垫球技术动作结构的分类

本研究对排球跨步垫球技术的尝试性划分是对目前排球跨步垫球技术划分理论的大胆尝试。笔者根据运动生物力学中关于技术动作的阶段划分原理，根据动作结构与动作任务的不同，把排球跨步垫球术分为跨步阶段、击球阶段和击球后的随后阶段。

2.跨步垫球技术下肢的运动学特征

左膝最大屈曲角度为60.6°，左膝最大蹬伸角度为159.5°，左膝关节的活动幅度为98.9°。右膝最大屈曲角度为59.89°，右膝最大蹬伸角度为119.8°，右膝关节的活动幅度为59.1°。膝关节屈曲幅度过大，就会造成膝关节伸肌群过大的对抗负荷，进而影响膝关节的伸展速度及躯干和上肢各环节的整体配合。反之，膝关节屈曲幅度过小又不能充分拉长伸膝主动收缩肌群，影响主动收缩前弹性势能的储备，进而影响到蹬伸效果。

六、结语

跨步垫球技术在比赛中与其他垫球技术相比应用广泛，技术结构较为合理。采用跨步，身体重心位于两支撑脚之间，支撑比较稳定。跨步垫球有利于肌肉用力的控制，也就可以较好地控制来球。

今后应结合三维动力学进行进一步的其他同类研究，通过同步装置，对跨步垫球进行运动学与动力学的同步分析，只有这样才能更全面地分析跨步垫球的技术特征和内在规律。

对于排球运动的技术原理等课题还有待于我们去深入研究，揭示其科学的本质和内在的规律、科学化发展，这样才可以更好地使排球运动得以更广泛的普及和更科学化的发展。

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