《运动生物力学》课程 作业习题

总复习 一、名词解释 特征画面:    特征画面是指人体运动过程中整体或局部肢体姿态所处的特殊位置,特征画面可作为区分不同动作阶段的临界点 骨杠杆 :    骨骼是生物运动链的刚性环节，它们的可动连接构成了生物运动链的基础。 在生物运动链中环节绕关节轴转动，其功能与杠杆相同，称做骨杠杆 刚度 :      刚度是指材料的抵抗变形的能力 强度:      强度是指材料抵抗破坏的能力，大小取决于材料的强度极限。 转动惯量:  转动惯量是量度转动物体惯性大小的物理量，用以描述物体保持原有转动状态的能力。 相向运动:  相向运动动作是指身体一部分向某一方向运动(转动)时，身体的另一部分会同时产生反方向的运动(转动)。 环节:      相邻关节之间的部分称环节 相对力量:  相对力量是指运动员单位体重所具备的力量。 肌肉松弛:  被拉长的肌肉张力随时间延长而变小。人们把被拉长的肌肉张力随时间的延长而下降的特性称为肌肉松弛 单生物运动链:  两个相邻骨环节及其之间的可动连接构成了单生物运动链，包括相邻的两个环节和连接在这两个环节之间的关节 动作技术原理：指完成某一基本动作所要遵循的一般规律，不考虑运动员的个体差异。 最佳运动技术: 指考虑了运动员的个体差异，应用一般技术原理，以达到最理想的运动成绩，是既有共性又有个性特征的运动技术。 运动学特征：运动体在时间和空间等方面所现出的差异特性。包括时间特征、空间特征与时空特征 人体重心：人体各个环节所受地球吸引力的合力作用点。 稳定角：稳定角是指重力作用线和重心至支撑面边缘相应点的连线间的夹角 肌肉的激活状态：肌肉兴奋时其收缩成分力学状态的变化。 肌肉静息长度：肌肉兴奋时，其收缩元表现最大张力时的长度。 缓冲：在抵抗外力作用的过程中，人体环节由伸展状态过度到屈曲状态的过程。 鞭打动作：在克服自重或外周阻力的过程中，人体各环节依次加速和制动，使其末端获得极大速度的动作形式。 环节相对重量：环节重量与人体体重的比值。 二、填充 1． 在生物力学中，描述点的坐标位置、速度、加速度随时间变化的方法有三种，他们是___________、______________和_______________。 2. 人体运动是非常复杂的，通常把人体简化为质点。按质点的运动轨迹，可将人体运动分为_________和_________；按机械运动形式，可将人体运动分为_________、_________和________________。 3. 加速度是描述_______________________________的物理量。如果质点的运动速度的大小发生改变，则必将产生_____________加速度，如果质点运动速度的方向发生改变，则必将产生_____________加速度。 4. 人体保持平衡的稳定性的好坏直接影响到运动成绩，如运动员的体重就影响了人体的平衡的稳定性，其他影响稳定性的因素有___________，_________________。 5. 所谓上支撑平衡是指重心位于支撑点_______的平衡。如果质量为m的人体处于上支持状态下,作加速度为a的垂直向上的加速运动，则支撑反作用力为__________；如果下支撑状态下作加速度为a的垂直向下运动，则支撑反作用力为_______ 。 6． 物体以Vo的初速度和α的抛射角向右斜抛出去，当它到达最高点时，其速度的大小为_____________，方向是____________，加速度为_________，方向是___________。 7． 当物体作非弹性碰撞时，它们的_________守恒，而_____不守恒。如果一个乒乓球从2m高高处落到地板上，反弹的高度为1.28m，则球和地板的碰撞中，恢复系数为____。 8． 在有多个力作用于人体的情况下，欲分析这些力对人体运动的影响，就需要将这些力向某简化中心简化，该简化点一般取在__________位置，简化的结果得到一个_____，它等于____________________________；以及一个________，它等于_____________________________。如果人体在这些力的作用下保持平衡必须满足____________和_______________。 9． 描述物体运动惯性大小的物理量有两个。一个是________，它表示的是物体运动的惯性；另一个是_________，它表示的是物体_________运动的惯性。 10． 体育运动中常见的人体外力有________、________、_________。决定力的作用效应的因素是___________、___________、___________。 11． 掷铁饼和链球等是利用力对空间的积累效应来使被掷器械具有很大的初始机械能，这中间含有_________（原理）；体操很多屈伸上动作是利用了躯体肢体间的_________的传递。 12． 人体动量守恒的条件是___________________________________________________。 人体相对于总重心的动量矩守恒的条件是___________________________________。 人体机械能守恒的条件是_________________________________________________。 13．体操运动员在空中做空翻动作时，若因其团身使身体相对于重心横轴的转动惯量减少为原来的1/2，此时人体的转动动能是原来的______倍，发生变化的原因是____________。 14人体腾空时，若空气阻力不计，那么在人体各环节发生相对运动的情况下，人体相对于总质心的动量矩_____（填守恒或不守恒），总机械能____________。 15 某人按照左图所示的方向匀速率地跑步，他第一次离开A点，又返回A点，这段时间内他所经历的路程、位移、平均速度、速率、平均加速度这5个参数中__________________________为零，_________________不为零。 16． 长40cm的小腿绕质心额壮轴转动惯量是0.3kgm2,小腿的环节半径系数是0.455，当小腿在额壮轴内绕膝关节转动时，其转动惯量为_______。 17 跳水运动员从10米的跳台作屈体空翻三周半动作，此时身体可以看作______运动，通常分解为随______的平动和随_________的转动。 18 在利用力矩合成法求人体重心时，有时需要用环节的相对长度和环节重心半径系数，所谓环节的相对重量是__________和___________的比值，所谓环节重心半径系数是指____________________________________和_________________的比值。 19 影响抛物体远度的因素有______________和______________。 20体育实践中增大摩擦力的有              、                和                    等实例。 21同一个人，分别以团身、屈体、直体三种姿势做后空翻时，其对转轴的转动惯量，相比最大的是          姿势；最小的是          姿势。 22人体平衡的力学条件是：              和              (用公式表示)。 23根据骨杠杆的支点、力点和阻力点三者的位置关系，    骨杠杆可分三类：              、              和                  。 24.力偶是一对大小             方向             的              力。 25 .根据平衡的稳定程度可把人体平衡分为：             、不稳定平衡、            、有限度的稳定平衡。 26.根据人体平衡支撑点相对于人体重心的位置不同，将人体平衡为：            、            、            。 三、是非题 1． 缓冲对人体能起保护作用，是由于他能减少地面的反作用力的冲量，从而也就减少了地面反作用力的大小                                                              （ ） 2． 如果作用于刚体上的合外力是零，则它就处于平衡状态                          （ ） 3． 根据牛顿第二定律F=ma和转动定律Mo=Ioβ,如果作用在人体上的合外力F和对转轴O的合外力矩Mo保持不变，那么无论人体保持何钟姿势，人体加速度a和人体转动的角加速度β将被唯一的确定。                                                          （ ） 4． 在忽略空气阻力的时候，斜抛运动物体的质心是作匀加速运动。                  （ ） 5 物体的速度方向始终与物体的运动方向相同，加速度的方向不一定与运动方向相同。 （ ） 6 作曲线运动的物体，其瞬时法向加速度必定不为零。                            （ ） 7 若质点运动的加速度不为零，则其运动速率可能保持不变。                        （ ） 8 一轻质球（比重大于空气）被垂直向上击出后，由于空气作用力的影响，其上升到最高点的时间将少于它从最高点落到击出点高度的时间。                                  （ ） 9 自行车在平坦的道路上加速行驶时，作用在后轮的摩擦力向前，而在减速行驶时其上的摩擦力是向后。                                                                    （ ） 10 运动员在50米的游泳池中游完了250米，计时为100秒，则他的平均速度值2.5m/s。（ ） 11 如果质点在任意相同的时间间隔内所经历的路程相等。则该质点是作匀速率运动，但它的加速度不一定为零。                                                                （ ） 12两个质量相等的做平面运动的物体，如果他们质心的运动速度大小相同，那么它们做具有的动能也相同。                                                                  （ ） 13．人体从高处跳下着地时，下肢有关关节需屈曲缓冲，由于缓冲减少了地面反作用力的冲量，故能避免人体各部位损伤。                                                      （ ） 14 人体某一环节在作快速往复的屈伸运动过程中，在屈的时相始终是屈肌力矩占主导地位，在伸的时相始终是伸肌力矩占主导地位。                                            （ ） 16冲量是描述力的累积效应的物理量，是矢量。                                    （ ） 17力偶是大小相等，方向相反的两个力。                                          （ ） 18人体腾空后重心轨迹已定，不能由肌力改变。                                    （ ） 19惯性参照系又称为静参照系。                                                  （ ） 20二维坐标系又称为平面坐标系。                                                （ ） 21人体的重心可能移至体外。                                                    （ ） 22背越式跳高过竿技术好的运动员能充分利用角动量补偿原理，使在重心轨迹稍低于横竿的情况下也能过竿。                                                                （ ） 23、运动员跑的越快、其惯性越大。                                            （ ） 24、 根据离体肌肉收缩的力学特征，当负荷的增大时，肌肉收缩速度下降。        （ ） 25、拔河比赛甲队获胜，则甲队作用于绳子上的力大于乙队作用于绳子              （ ） 26、摩擦力的方向和物体的运动方向（或运动趋势）相反，因此对物体的运动总是起阻碍作用 27、当人体或器械同时受到几个方向不同的外力作用时，其一定要做加速运动。      （ ） 四、选择题（每题 2分， 共 20分） 1． 在忽略空气阻力的情况下，对于被推出的铅球以及在单杠上作团身空翻两周下的人体这两种情况而言（前者为甲，后者为乙），符合机械能守恒条件的是----- A、 情况甲  B、情况乙  C、情况甲和情况乙  D、两钟情况均不符 2． 两人拔河，乙方不敌甲方，当乙方刚向中线移动时，则此刻甲、乙双方作用在绳子上的力，甲、乙双方受到的地面摩擦力，以及甲方受到的绳子作用力和摩擦力的关系分别为----- A、甲大于乙，甲大于乙和绳子作用力等于地面摩擦力 B、甲大于乙，甲等于乙和绳子作用力小于地面摩擦力 C、甲等于乙，甲大于乙和绳子作用力小于地面摩擦力 D、甲等于乙，甲大于乙和绳子作用力等于地面摩擦力 3． 右面示意图表示了在跑的支撑阶段中，作用于足上的地面反作用力的前后水平分力Fx的变化历程（负值表示向后，正值表示向前）。从图中可以看出运动员着地时的向前速度将----离地时的向前速度 A、 大于  B、等于    C、小于 4 体操运动员作空翻时，若他团身后绕重心横轴的转动惯量减少到原来的1/3，则整个身体的转动角速度和转动动能分别是原来的（） A 、  倍和B、 3倍和保持不变  C、1.5倍和1/2  D、3倍和3倍 5 运动员作原地纵跳，当他预蹲到最低点时，其重心的垂直速度V，垂直加速度a以及地面反作用力N的瞬时情况为 A、V=0,a=0,N=体重          B、、V=0,a≠0且方向向下,N<体重 C、V=0,a≠0且方向向上,N>体重  D、V=0,a=重力加速度0,N=0 6 某人按照左图所示的方向匀速率地跑步，他第一次离开A点，又返回A点，这段时间内他所经历的路程、位移、平均速度、速率、平均加速度这5个参数中________不为零。 A、位移、平均加速度    B、路程、平均速度、平均加速度 C、速率、平均加速度    D、路程、平均速度、速率 平均加速度 7跳高运动员向右后方起跳后重心升至最高点时，垂直速度为零，此时他的重心加速度为__： A、零              B、由上变下  C、 向下      D、向右后方 8 跳水运动员从高台上跳下，从最高点落下H高度后入水，设入水时的垂直速度为V，那么他落下1/4H高度时的垂直速度是____。 A、1/4V    B、1/2V  C、  V      D、  9． 人体平衡时的稳定角是（  ） A、 重心的倾斜角 B、 重心垂线与重心到支撑面边缘的相应点连线的夹角 C、 重心与支撑面边缘相应连线的夹角 D、 重心垂线与重心到支撑面中心连线的夹角 10跳高运动员起跳时要用力摆臂摆腿，这是因为 （） A、 能带动重心，超越较高的横杆 B、 把动量传递到起跳腿上，带动起跳腿向上 C、 改变支撑反作用力，能增加起跳腿的蹬地力量 D、 上述都不对 11 利用合力矩原理求人体重心时，需要使用环节长度比，环节的长度比是： A  环节长度/身高 B 环节重心到近侧关节中心的距离/身高 C  环节重心到近侧关节中心的距离/环节长度 D  环节重心到远侧关节中心的距离/环节长度 12 转动运动中描述角量的物理量有：（  ） A 时间、位移、速度、加速度； B 时间、位移、速度、角速度； C时间、位移、角速度、角加速度； D时间、角位移、角速度、角加速度。 13 人体在完成转动时，下列说法正确的是：（  ） A 由于身体内的各点离转轴的距离不同，因而各质点的线速度也不相同； B 由于身体内的各点离转轴的距离不同，因而各质点的角速度也不相同； C 人体的转动是绝对的转动； D 转动过程中，转动轴的位置和方向是绝对固定的。 14 肌肉的静息长度约为平衡长度的（  ）倍。 A、1．20    B、1.25    C、1.5    D、2 15、单杠直臂悬垂动作属于（） A.稳定平衡B.不稳定平衡C.随遇平衡D.有限稳定平衡 16、乒乓球静止放于球桌上，球与面之间存在着弹力，弹力的大小          （  ） A、大于球的重力  B、等于球的重力  C、小于球的重力  D、 没有弹力 17、转动惯量是度量    物体惯性大小的物理量。                      （  ） A、平动    B、转动    C、静止    D、扭动 18、 跟腱附着点的跟骨骨折，是由于小腿三头肌的强力收缩对跟骨产生异常大的（    ）引起的。 A、剪切载荷    B、拉伸载荷  C、压缩载荷    D、复合载荷 19、 体操动作中的直体空翻比团身空翻的转动惯量大是因为：（  ） A：质量的变化；B：质量分布的变化；C：转轴位置的不同；D：转动速度的不同 20、 单杠大回环的难度较腹回环大是因为：（  ） A：质量因素；B：质量分布的因素；C：转轴位置的因素；D：转动速度的因素 21.成人骨密质试样压缩、拉伸和剪切试验时的极限应力比较为（  ） A．压缩＞拉伸＞剪切    B．压缩＞拉伸＜剪切 C．压缩＜拉伸＞剪切    D．压缩＜拉伸＜剪切 22、肌肉长度在大于其平衡长度收缩时，其收缩力等于 。 A.收缩元产生的主动张力与并联弹性元产生的主动张力之和。 B.收缩元产生的被动张力与并联弹性元产生的被动张力之和。 C.收缩元产生的主动张力与并联弹性元产生的被动张力之和。 D.收缩元产生的被动张力与并联弹性元产生的主动张力之和。 23、力偶的作用效果 。 A.只能使物体发生转动。 B.只能使物体发生平动。 C.既能使物体发生转动，又能使物体发生平动。 D.物体处于平衡状态。 24、缓冲动作对运动员可起到良好的保护作用，这是由于 。 A.缓冲减小了运动员所受外力的冲量。 B.延长了作用时间，减小了人体动量的变化量。 C.延长了作用时间，减小了人体所获得的冲量。 D.延长了作用时间，减小了人体所受的冲击力。 25、后旋球与有摩擦的固定平面发生斜碰后其入射角与反弹角的关系是 。 A．入射角大于反弹角 B．入射角小于反弹角 C．入射角等于反弹角 D．无法确定 问答题与计算 1、 简述肌肉力学希尔方程的主要意义及其在实践中的应用。 2、 体育中参见的外力有哪些? 3、 简述肌肉三元素力学模型。 4、 举例说明体育运动中如何解决增大作用力和延长力的作用时间的矛盾？ 5、 简述骨的受力形式。 6、 足球运动员用20m/s的初速度向与水平成30O角的方向将足球从地面踢出，求足球可能达到的最大高度以及飞行的远度（不考虑空气的阻力，g取10米/秒2） 7、 跳水运动员从10米的跳台垂直跳下，人体重心高度距离跳台为（空气阻力不计），求人体落到水面所需要的时间以及人体入水时的速度。 8、 人体基本运动动作形式有哪些？结合体育实例说明 9、 影响人体平衡稳定性的因素有哪些？ 10、 运动员垂直纵跳，若蹬伸阶段身体重心垂直位移为0.5米，蹬伸时间0.2 ，求他起跳速度和重心上升的高度。 11、 人体运动中内外力的相对性及其相互关系 12、 测得某跳高运动员，在离地瞬时身体重心的高度为1.04米，腾起角为60度，重心达到的最大高度为2.26m，求离地瞬时身体重心腾起初速度的大小。 13、 运动员离杠时具有角速度3弧度/秒，此时人体转动惯量I=15千克? 米2，如果运动员做屈体动作，则其屈体时绕身体横轴的转动惯量是4千克? 米2。假设整个腾空时间为2秒，如果运动员在第1秒后屈体，请问其在空中能翻几周？ 14、 试举体育实例说明影响人体静平衡动作的力学因素有哪些？ 15、 影响骨质疏松的因素有哪些? 16、 影响人体平衡的生物学因素有哪些？ 17、 转动惯量的概念及其影响因素 18、 足球‘香蕉球’的力学机制 19、 试举体育实例，详述“鞭打动作”的生物力学原理。 20、 体基本运动动作形式有哪些？结合体育实例说明