李強

[摘要]本研究從運動學、動力學等方面對運動生物力學測試方法在體育教學與運動訓練中的應(yīng)用進行闡述，旨在說明此方法在教學及訓練中的重要性，以期為體育教師和教練員在教學與訓練中提供有價值的參考。

[關(guān)鍵詞]測試方法 運動學 動力學 應(yīng)用

[中圖分類號]G804.6 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349（2016）02-0143-02

運動生物力學是研究人類從事體育運動技術(shù)力學規(guī)律的一門學科。它應(yīng)用力學、數(shù)學、解剖學、生理學以及體育運動技術(shù)理論來研究各項運動技術(shù)的特點和規(guī)律，是廣大體育教師、教練員、運動員必須掌握的一門基礎(chǔ)理論科學。

一、運動生物力學的研究內(nèi)容

（一）基礎(chǔ)理論研究

通過基礎(chǔ)理論研究，總結(jié)運動生物力學中帶普遍性、規(guī)律性的理論，包括運動生物力學的定理、公理等。

（二）人體運動器官力學特性的研究

更好地揭示和掌握人體運動器官的力學特性，更科學有效地進行各項運動技術(shù)的生物力學研究以及為防止運動創(chuàng)傷等提供理論依據(jù)。

（三）各項運動技術(shù)的生物力學研究

揭示運動技術(shù)實質(zhì)，驗證動作技術(shù)的科學性、先進性和合理性。為探索和創(chuàng)新動作，為最優(yōu)化的訓練方案、最有效的訓練手段，包括選才和預(yù)測運動成績提供理論依據(jù)。

（四）研究運動器械的力學特性

對跑道、運動裝備、投擲器械的力學特性的研究特別是隨著材料科學技術(shù)的發(fā)展，改進和研制各種新型器械和裝備，直接為提高運動技術(shù)服務(wù)。

（五）運動生物力學研究方法和測試手段的研究

科學技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是電子技術(shù)的日新月異，不斷為運動生物力學研究提供新技術(shù)、新手段，固而必須重視方法學的研究。各項體育運動成績不斷提高，運動技術(shù)的不斷更新，為運動生物力學的研究和發(fā)展開辟了廣闊的前景，運動生物力學的發(fā)展又促進了各項體育運動攀登新的高峰。

二、生物力學測試方法在體育教學中的應(yīng)用

體育教學涉及了田徑、球類、體育舞蹈等多種項目，以田徑為例進行闡述。例如跑步時腿向后下方用力蹬地，腿部的肌肉力量作用在地面上，地面同時給人體以反作用力，這個力對身體來說就是外力，正是這種外力推動身體向前運動；我們在體育教學中運用高速攝像機等設(shè)備對學生的運動技術(shù)動作（跑、跳、投等）進行現(xiàn)場拍攝，并運用專門的生物力學軟件對其進行生物力學分析，就會了解哪些動作是正確的，是符合力學原理的，哪些動作是錯誤的，是違背力學原理的。

人體的運動必須符合力學規(guī)律，但又不能千篇一律地去套用力學公式，人體具有物所具有的屬性但又不同于物體，人體是有生命運動的有機體，人與人之間存在生理上和心理上的個體差異，因而必須根據(jù)人體的生物學特征具體分析研究，這些就是運動生物力學所要研究和解決的問題。

體育教師運用運動生物力學知識對運動技術(shù)進行生物力學分析，能加深對教材的理解，在教學中結(jié)合力學知識來講解動作要領(lǐng)能收到事半功倍的教學效果。特別是給大學、中學的學生上體育課，他們具有一定的物理力學知識，既能幫助學生加深對田徑技術(shù)要領(lǐng)的理解和掌握，又能豐富和鞏固學生的力學知識。

三、生物力學測試方法在運動訓練中的應(yīng)用

過去長期的運動訓練工作中，教練員們運用視覺手段和憑經(jīng)驗的傳統(tǒng)訓練方法，這種訓練方法對教授運動技術(shù)和提高運動成績是非常寶貴的、不可缺少的。但在現(xiàn)今各項運動技術(shù)水平趨于極限，又非極限的高水平情況下，傳統(tǒng)的訓練方法有很大的局限性，已不能適應(yīng)運動技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，如果在訓練工作中借助于迅速發(fā)展起來的現(xiàn)代科學技術(shù)，運用先進的測試、分析手段取得科學的理論依據(jù)，對指導(dǎo)運動訓練和提高運動成績是非常重要的。

（一）靜力學分析

靜力學分析，是研究人體在靜止狀態(tài)下，身體平衡的條件、肌肉工作的條件，身體受哪些外力和力系之間的關(guān)系等。人體處于靜止狀態(tài)下在力學上必須符合兩個條件，即合外力等于零合外力矩等于零。例如對起跑動作應(yīng)用靜力學知識進行分析研究，起跑動作是人體由靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\動狀態(tài)的準備動作，這個準備動作能幫助人體迅速實現(xiàn)運動狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，特別是在短距離項目的比賽中起跑動作占有很重要的位置。

（二）運動學分析

運動技術(shù)的運動學分析就是研究運動員的身體或各環(huán)節(jié)的運動狀態(tài)的變化，利用各種測試方法測出運動員身體或各環(huán)節(jié)的速度、加速度、角速度、角加速度等各種運動學參數(shù)，并研究它們的規(guī)律。

例如在田徑運動中，除了起跑動作（站立式起跑、蹲踞式起跑）以外，所有的項目進行運動生物力學分析時，都要運用運動學方面的原理，分析運動員身體和投擲器械的運動特征、運動狀態(tài)的改變以及它們的內(nèi)在規(guī)律等。

如徑賽中的60米、100米、100米欄、110米欄，運動員的身體是做直線的位移運動，200米以上項目運動員的身體除了做直線（直道）運動外，還要做曲線（彎道）運動。田賽中的跳遠、三級跳遠項目，運動員身體要騰越一定的遠度，即做斜拋運動，為了騰越得越高越遠，起跳前運動員必須助跑，助跑時身體做直線運動，個別項目如背越式跳高，運動員做曲線運動。投擲項目是為了把投擲器械投得更遠，推鉛球、投標槍助跑時身體主要做直線運動，投鐵餅和鏈球時身體主要做旋轉(zhuǎn)及水平直線移動的復(fù)合運動。投擲器械都做斜拋運動。由于器械形狀的不同，飛行的軌跡也各異，鉛球和鏈球飛行軌跡的曲率半徑較大、鐵餅和標槍飛行軌跡的曲率半徑較小，趨于平直。

除了研究田徑項目運動形式特征外，還要研究運動員身體和投擲器械運動狀態(tài)變化的特點?？梢岳酶咚贁z影、錄像等方法，測出運動員身體和投擲器械的速度、加速度，身體轉(zhuǎn)動時的角速度、角加速度、線速度、重心速度等。根據(jù)人體形態(tài)的解剖特點，在任何田徑運動項目中臂、手、腿、腳相對于身體的運動都是轉(zhuǎn)動，相對于地面的運動都是曲線運動。

對任何一個運動項目，只要運動狀態(tài)發(fā)生改變，就能測出或計算出它的速度和加速度，每一項運動過程中速度、加速度的改變必須符合力學的客觀規(guī)律。因而我們可以根據(jù)力學原理分析哪些技術(shù)是正確的，是科學的，哪些技術(shù)是錯誤的，是違背科學道理的。也可以用國內(nèi)外優(yōu)秀運動員的速度、加速度等數(shù)據(jù)對比，在對比中發(fā)現(xiàn)運動員技術(shù)上的優(yōu)缺點，找出提高運動成績的途徑。

（三）動力學分析

運動中的動力學分析，是研究運動員運動狀態(tài)改變的原因，測出各種力的大小、方向及變化情況，并研究它們的規(guī)律。

根據(jù)力學理論，任何物體產(chǎn)生運動或運動速度發(fā)生變化，都是在力的作用下實現(xiàn)的。如鉛球、鐵餅等投擲器械在空中飛行，是運動員的力量作用在投擲器械上的緣故。運動員的身體由靜止到運動，運動速度發(fā)生改變，都是力量作用的結(jié)果。如運動員跑步時，腿的力量向后下方蹬出，地面同時產(chǎn)生一個向前上方的力，推動身體向前運動。

在田徑技術(shù)的動力學分析中只測出力量的大小是不夠的，還必須測出或計算出用力的方向和隨時間變化的情況。只有測出用力的大小、方向，時間和變化情況才能分析出運動技術(shù)的優(yōu)缺點。如跳高運動員的跳高技術(shù)，就必須測出或計算出踏跳力量的大小、踏跳角度的大小、踏跳腿用力的時間及踏跳力量的變化情況等。推動身體運動的力在許多情況下不是一個力作用的結(jié)果，而是兩個或兩個以上的力作用的結(jié)果。如運動員跑步時，既有地面彈力的作用，又有地面摩擦力的作用，它們對身體作用的大小和方向都是不同的。如何才能更有效地發(fā)揮地面彈力和地面摩擦力的作用，這就是動力學分析的內(nèi)容。

國外許多科學技術(shù)先進的國家同時又是體育發(fā)達的國家，就是因為他們把各項科學技術(shù)成果及時應(yīng)用于體育領(lǐng)域。當今奧運會等世界大賽的金牌之爭也是科學技術(shù)之爭，是科學家之爭。當然在運動場上科學技術(shù)代替不了運動員的拼搏，但事實已充分證明科學技術(shù)與現(xiàn)代體育運動技術(shù)有著不可分割的關(guān)系。

四、小結(jié)

在體育教學和運動訓練中，經(jīng)常需要應(yīng)用運動生物力學的理論知識和它的分析方法，如應(yīng)用生物力學知識講解運動技術(shù)要領(lǐng)，繪制運動技術(shù)力學分析圖和力學模型教具等，對運動技術(shù)進行生物力學分析以及運動技術(shù)最優(yōu)化的研究，對新技術(shù)的科學論證、設(shè)計和建立運動技術(shù)的數(shù)學模型等。在科學迅猛發(fā)展的今天，體育教師與教練員只有掌握有關(guān)的科學知識，運用科學的訓練方法，才能使學生更快更好地掌握技術(shù)動作，運動員才能更好地提高運動技術(shù)水平。

【參考文獻】

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責任編輯：張麗