运动生物力学的研究方法精选(九篇)

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第1篇：运动生物力学的研究方法范文

摘 要 运动生物力学的测试方法在竞技体育研究领域主要应用于技术研究以及发力原理分析等方面，对于拳击项目相关研究进行梳理，有助于辨析测试方法的应用范围，对今后的相关研究开展起到有意义的参考作用。

关键词 生物力学 方法 拳击

生物力学研究，尤其是运动学、动力学、表面肌电等实验技术逐步应用于拳击科学研究中。运动学方法应用在技术改进和规范程度判断等方面，起到很好的辅导作用。动力学研究对对抗性项目对抗时，力的大小、方向的变化及力作用的效果等进行定量分析，揭示发力原理及规律。表面肌电研究应用于判断动作过程中，哪些肌肉参与收缩，收缩过程中肌纤维发力长短、顺序等，这对科学合理化技术动作和确定不同力量训练方法手段的科学性非常有意义。

李凌云[1]采用生物力学的测试仪器、方法，试图寻找运动生物力学的一些原理和方法在武术领域中应用规律，从生物力学的原理应用在武术中的情况。我们可以将这些方法同样应用于其他同场格斗类项目中，为其他同项群项目的生物力学研究提供理论参考和实践指导。

运动学研究和表面肌电技术在拳击生物力学研究中应用较为广泛。郭峰，张日辉[2]探讨拳击运动员后手直拳动作内部神经肌肉系统协同变化，研究认为后手直拳击打，上肢拮抗肌发挥着重要作用。从肌肉激活顺序判断，动作符合鞭打动作原理，建议加强上肢拮抗肌训练。刘海瑞[3]的实验也得出了相似的结果，分析了拳击出拳击打拳速突然减速的成因。二者在突然降速的研究结果是一致的。拮抗肌放电信号较强也能够在一定意义上解释这一现象的出现，但二者结论中应该加强拮抗肌训练值得商榷，拮抗肌与主动肌、协同肌的协调配合时准确、高效完成技术动作的基础，应该从协调性训练的角度分析更为准确。

王新坤[4]运用爱捷运动录像测试分析系统，对参加2004年全国拳击冠军赛决赛的部分冠军前手直拳作进行运动学特征的研究分析。结果显示：运动员打击瞬间拳速在击中目标之前会突然增加，其研究结果前手直拳打击瞬间是加速的，与刘海瑞，郭峰、张日辉等研究后手直拳击打前速度突降结果相反，其原因有待进一步探讨。岳东升、张翠[5]利用高速摄像与测力台（Kistler）同步测试的方法，对拳击运动员直拳技术动作进行测试，该研究是典型的以运动学研究技术路线，对运动员技术改进有一定意义。

有关动力学研究在拳击中较为少见，相关理论研究中，谷晓红[6]从击打过程中的生物力学原理问题、打击力与作用时间、快速移动与稳定性、鞭打技术与多环节协调运动四个方面对拳击运动中的有关生物力学问题进行了探讨，指出了现存的误区及不足。苏彦炬[7]对不同击打技术的下肢发力特征进行了实验研究，对拳击下肢发力原理，影响击打效果的因素等做了宏观分析，对相关理论研究具有指导意义。

等速肌力测试关节力量从侧面反映肌肉力量，但与动作速度不相符合，存在一定的局限。姜传银[8]等运用等速肌力测试的方法，对拳击、跆拳道散打运动员进行比较研究，发现不同项目，不同肌群在速度力量方面的优势环节。从侧面也反映了不同项目因发力环节不同，不同部位的肌肉力量存在着明显的项目特征。等速测试数据较为精确，但限于单关节测试，动作路线，幅度、速度存在差异，对于专项力量测试存在局限性。

从拳击相关生物力学研究综述可见，以往研究对技术运动学分析较多，主要技术为前、后手直拳，分析其原因，直拳的运动学分析可近似理解为直线运动，相对实验控制和分析容易把握。而对表面肌电的研究可以对发力顺序与肌肉贡献率进行探讨，研究结果显示出的鲜明的个体化特征，从中提取共性及规律较难。表面肌电技术应用广泛，尤其是对专项训练手段和方法的检测，具有很大发展空间，二者有效结合可以弥补简单运动学分析带来的误差。等速肌力测试可以从侧面反映关节力量，但与专项发力方式速度不同。以运动学结合动力学研究在力量训练相关生物力学研究中是比较成熟的研究手段，对于拳击速度耐力相关研究应该是今后研究的方向 。

参考文献：

[1] 李凌云.运动生物力学原理在武术运动中的应用[D].山东师范大学大学.2002：56-58.

[2] 郭峰，张日辉.优秀女子拳击运动员后手直拳技术动作上肢肌肉表面肌电分析[J].沈阳体育学院学报.2009.28（4）：65-68.

[3] 刘海瑞.上海市优秀男子拳击运动员后手直拳出拳―击打环节生物力学特征分析[D].上海体育学院.2010.

[4] 王新坤.我国部分优秀男子拳击运动员前手直拳技术的运动学特征分析[J].沈阳体育学院学报.2009.28（4）：102-105.

[5] 岳东升，张翠，宋祺鹏等.山东省64公斤级男子拳击运动员直拳技术动作的运动生物力学分析[J].山东体育科技.2011.33（1）： 14-17.

[6] 谷晓红，于军.拳击运动中有关生物力学原理应用的若干问题[J].辽宁体育科技.2006.28（2）：30-31.

第2篇：运动生物力学的研究方法范文

什么是生物力学

人们都知道自然科学中有力学和生物学，很多人并不了解还有生物力学。的确，按一般人理解，力学是研究物换星移、山崩地裂、江河奔流、机器轰鸣的非生命现象的；而生物学则是研究生命的起源、变异、遗传、进化等。两者似乎是“风马牛不相及”的。

其实不然。任何生命的发生发展都是和力的作用分不开的。因此，仅仅从生物学本身去研究生物体的结构，就会有许多问题得不到解答。于是，人们开始用力学的原理去探索各种复杂的生命现象。我国三国时代的名医华陀曾经提倡过“五禽戏”的拳法，说明他已觉察到摹仿各种禽类动作的受力方法，可以达到增强人的体质的目的。他的徒弟程普，照此方法练身，活到九十岁，牙齿不落一颗。意大利的伟大科学家伽里略已经发现人的骨头受力之后会变得粗壮起来。德国的生理科学家冯·海曼考察了许多生物尸骨，发现骨面微隆的骨小梁，排列的方向都很有规则。于是他拿了一块大腿骨请力学专家做应力实验。实验结果使冯·海曼大吃一惊：原来这些骨小梁排列的方向和骨骼受的主应力方向竟是完全一致，说明骨小梁隆起有一定走向，是因为受到应力作用的结果。现在，科学家们几乎把人体206块骨头一一研究过了，他们发现：凡是受力大的地方，总是骨骼质密而粗壮；而受力小的地方，总是骨骼质松而细小。此外，科学家们还从力学观点，研究了人体的皮肤、肌肉、血液以及神经系统等，证明了这些组织和液体的变化发展都和它们受力的状况有直接关系。于是这门以力学的观点和方法研究生命现象、或者从生物体中探寻力学规律并在科学和建设中加以应用的新学科——生物力学，受到人们广泛注意。

生物力学的分支和应用

生物力学是研究生命的力学，所以有时也叫做生命力学。它研究范围相当广泛，凡是生物学和力学相联系的部分，都是生物力学研究的内容。它的分支有几十种。而生物力学研究的所有课题几乎都和人类生活息息相关。例如：

研究骨头、血管、肌肉、皮肤等力学特性的叫做生物材料力学。它可以为研究人体的发展变异和制造人工脏器提供重要的资料和数据。

研究人体血液、淋巴、胃液、痰、唾液、关节液等的叫做生物流体力学。这种研究对于诊断人体疾病有很重要的意义。如通过测定血液或唾液中的粘滞阻力，可以断定是否有血液病或消化不良等。

研究人体运动时受力状况的叫做生物运动力学。这种研究可以指导人们正确地进行体育锻炼和体育医疗。例如打太极拳，在行云流水般的缠绕运动中，人体的皮肤、肌肉、骨头、血管、脏器、神经都处在受力变形之中，科学测定表明，这时人体新陈代谢、血液循环加快，因此有活血化瘀之效、益寿延年之功。

第3篇：运动生物力学的研究方法范文

【关键词】生物力学；理念；中西医7年制；中医伤科学；教学

中医学院7年制中西医结合专业的教育目的是培养医科学生能达到硕士学位的高层次中西医结合人才。要求该专业学生在毕业后能掌握临床医学的诊疗技能及在基础医学领域能够进一步深入研究本专业所要求的专业知识。《中医伤科学》［1］作为7年制中西医专业的临床课程，在南京中医药大学的课程设置是该专业学生第5年的学习课程，所使用的教材与5年制的教材是一致的。如何利用有限的学时为7年制学生教好《中医伤科学》，使其能够达到大纲要求的标准―即掌握系统而深厚的中医学基础理论和必要的现代医学知识和诊疗技能,并有一定的科学研究的能力，需要在教学中引入很多现代科技的研究成果。为此，在该临床课程教学过程中积极尝试引入生物力学的理念以引导医科学生在中医骨伤科领域能有一全新的认识。

1生物力学的概念

生物力学是由生理学和工程学的结合来解决生物体相关临床问题的研究学科，强调在临床诊断、治疗和疾病预防为主的应用。其包含的领域相当广泛，微小至细胞，大到组织、器官或是动物体中部分系统的运作功能等，皆为生物力学研究的重要范畴［2］。所谓骨科生物力学，即是应用生物力学的方法来解决骨科所遇到的问题［3］。骨科生物力学将工程原理，特别是机械力学原理应用于临床医学，是需要将医学与工程学结合以跨学科的方式服务于临床与基础研究的学科。

2骨科生物力学的教学方式

既然是以生物力学的方法解决骨科所遇到的问题，那么需要在教学中把握那些内容呢？从工程学角度来说，力学的基本术语有负荷、弯矩、刚度、懦变、懦变位移、自由度、延展性、弹性、平衡、疲劳曲线、模量、力偶等基本概念。如果学校没有专门开设工程力学课程，在有限的学时内让学生掌握如此多的概念及原理是不现实的。如何在有限的课时内让学生理解此概念也是教改的一项重大命题。

2．1采用多媒体方式教学多媒体教学有很强的直观性和交互性，可方便的进行人机双向交流，快捷的在各媒体间进行跳转，亦可作为资料保存，便于学生查询［4］；多媒体的另一大优势是具有大容量、多信息渠道，可有效地开拓医科学生的视野。通过自己制作的CAI(计算机辅助教材)课件以及购置的CAI课件，这种多渠道手段的汇集，能够使原来抽象难懂的内容形象化和具体化，更加生动、直接，使得教学内容重点突出，图文并茂，有效激发学生的学习兴趣，提高教学质量。在多媒体的制作过程中，可以有效地制作关于力学的基本概念的介绍，并以形象化的图片或动画来使得该专业学生能够快速掌握。

2．2授课方式的调整按照《中医伤科学》教材的设置方式，其教学的顺序是：解剖复习、病因病机、诊查要点、治疗。按此教学过程在课堂上讲授，往往显得枯燥沉闷，没有新意。而医科学生在理解采用何种复位手法、为什么要用某一固定予以固定，又为何对某种类型的骨折要采用内固定手段等内容时，却又显得无所适从。这是医科学生初次接触到骨科领域，对生物力学的原理不够了解所致。在教学中，笔者采用在应用解剖复习中增加生物力学的基本概念，如载荷、剪切力、应变等，先使医科学生能有一初步的了解；接着，在固定、手法复位、切开内固定等章节教授时，再以具体病例―问题为中心指导，就能使医科学生知道其所以然。在以具体病例为基础的教学过程中，注意调动学生的主观能动性，要让其能以生物力学的概念来解释、处理骨折、脱位等骨创伤疾患，使之能以科学、精确、具有严密逻辑性来掌握骨科疾病的处理规程，从而达到教学目的。

2．3理论与实践相结合无论医科学生在课堂上对于基础理论掌握得是多么的扎实，但归根结底是要求医科学生能够在临床实践中准确地把握疾病。而对于中医骨伤科来说，基本的动手操作的内容有伤口包扎、手法复位、小夹板固定、石膏托固定、骨牵引操作等内容。对于动手实践的操作不应是带教老师手把手教会就可以了，如何把生物力学的理念融入到实践操作中去才是关键。如在肩关节前脱位复位的操作过程中，虽然书本上提到又牵引推拿法、手牵足蹬法、拔伸拖入法、牵引回旋法、椅背复位法、悬吊复位法等方法，作为学生究竟应该如何掌握复位的手法呢？是不是所有手法都应掌握呢？各种手法是否都具有良好的安全性呢？手法间有无区别呢？在实践课教学时，如果不加分析地填鸭式灌输给学生的话，日后在临床上，他们仍将无法快速地胜任该工作。在教学中引入杠杆原理后就可以总结出肩关节所有手法的基本原则是：以腋窝为支点，以肩关节弹性固定位顺势外展外旋、内收内旋即可复位。但是，做完一个小实验―支点的面积与载荷之间的关系，医科学生很快明白如果腋窝的支点面积很小将可能在支点处发生骨折现象，所以他们能够总结出以牵引推拿法复位法是一种相对安全的手法。

2．4结合临床，引入新进展当医科学生在临床课程的教学过程中，对生物力学的概念有了基础的认识后，对于生物力学方面的一些新进展的介绍就会有全新的认识，也乐于接受这样的理念。针对7年制的学科特点，注意引入关于骨骼系统研究的方法，如有限元素法。这种新进展的研究方法一般是以讲座的形式予以介绍的。如讲述有限元素法的基本思想时，先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。按单元以不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状，因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域；然后对单元(小区域)进行力学分析，最后再整体分析［5］。引入这种分析方法，一者可以使7年制的医科学生能够了解生物力学的一种科学研究方法，还能使其在整体性分析中牢固地确立以中医科学整体观为基础的思维方式。

3引入生物力学理念在教学中的意义

3．1以生物力学理念认识问题生物力学是涉及生物学、解剖学、生理学、临床医学、力学、数学、工程学等多学科的一门具有应用基础性、交叉性边缘学科。如能在临床课教学中引入此概念，可以更有效地了解人体的运动、研究骨科方面的疾病、能够设计出并能逐步改进各种人工关节、脊柱假体乃至义肢。教导医科学生以生物力学理念认识骨骼、肌肉、关节方面的结构与疾患，能够使其在临床方面如何处置病患有进一步地提高，也使其在基础医学研究领域能有进一步作为，逐步引领医科学生踏入更高要求的专业领域中。

3．2培养学生形成良好的知识链和创新思维的能力我国的教学方式和学生以往的养成的学习习惯，常常造成学生们遇到的问题照搬课文，纵向思维较多，横向联系不够［6］。生物力学是沟通临床各科及基础医学的交叉学科。在理解与掌握生物力学的概念同时，要求学生能够将基础课重新认识，而且要求不仅仅是掌握骨骼系统就足够了，是要求在内、外、妇、儿等临床课程中能与骨科疾病相联系，以完整的知识链结构走上临床工作岗位。在临床课的实验教学中还能以此为契机，探索临床研究的热点内容，目的是为在临床实习和临床工作中能及时发现、独立分析、解决临床问题，为开展临床工作打下坚实的基础；在将来的基础研究中能横向联系各学科，打下优良的科学素养基础。

总之，通过在《中医伤科学》教学过程中生物力学概念的引入，并非仅仅让中西医7年制医科学生理解这样的概念就足够了，更重要的是通过概念形成思考、观察、处理临床实际问题的生物力学理念，以科学的方式训练学生达成临床医学的完整知识链，能从多角度、多方面横向联系学科基础，为能深入研究医学问题做好科学素养准备。

参考文献

1王和鸣.中医伤科学.中国中医药出版社,2002:369.

2郑诚功.骨科生物力学的研究进展.中华创伤骨科杂志,2004,6(1):43-45.

3郑诚功.骨科生物力学的进展.中华创伤骨科杂志,2005,7(10):901-902.

4陈平波,吕刚.医学教育新模式下骨科教学改革的几点思考.新疆中医药,2005,23(5):71-72.

5崔红新,程方荣,王健智.有限元素法及其在生物力学中的应用.中医正骨,2005,17(1):53-55.

第4篇：运动生物力学的研究方法范文

【摘要】目的：分析总结在骨科患者翻身护理中应用生物力学的方法及效果。方法：选取骨科120例无法自行翻身患者为研究对象，随机分为两组，对照组给予常规翻身护理，观察组采用生物力学翻身，观察比较两组的一般资料、翻身方法对压疮发生率的影响及患者的满意度情况。结果：观察组和对照组在压疮发生率、患者对护理的满意度调查及难以翻身比例差异有统计学意义（P

【关键词】生物力学；骨科；翻身；护理

骨科患者护理工作中，特别是脊柱及下肢骨折患者的护理，不但影响患者的压疮等并发症的发生，同时翻身技巧不当易导致护理工作吃力、患者疼痛，引发医患纠纷，并严重影响患者对护理工作的满意度[1]。结合生物力学在护理工作中的应用针对骨科患者自主翻身困难患者的护理有着重要的临床价值。本文总结分析了我院近年来在骨科患者翻身护理中应用生物力学的方法及效果，现报道如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料：选取我院2008年3月~2010年12月的120例无法自行翻身患者为研究对象，其中男性71人，女性49人，年龄在21~79岁，平均年龄（45.3±7.9）岁。脊柱疾病25人，四肢骨折57例，关节损伤24人，严重软组织损伤10人，多发骨折4人。保守治疗24例，手术治疗96例，住院时间14~59天，平均住院天数（21.2±5.4）天。随机分为两组，观察组和对照组各60例，两组在性别比、年龄、病因、住院时间差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2生物力学翻身方法：对照组采用传统翻身护理，翻身中如遇困难可与另一名护理人员相协作翻身。观察组给予利用生物力学方法的翻身护理，即翻身前先将病床升到护理人员髋关节的高度，便于操作省力，且避免病床过高导致的双臂上提困难或者过低导致的腰部用力困难，协助病人平卧后，护理人员站立于病人转向侧，将病人远侧腿屈曲置放于近侧的腿上，远侧手臂放于病人胸前，护理人员两脚前后分开站立，并将重心放在前脚上，利用双手分别扶在病人的远侧肩部和髋部，前腿向后腿移，使自身的体重力作用于病人的翻转。患者肩背部及骶尾部、膝下各放一小枕，足跟处也放一小水枕，以增加患者的受压面积，使病人的身体处于平衡稳定状态，不易倾倒，以提高病人的舒适和安全感；翻回正卧位时先将病人近侧腿放平，然后患者近身边手放平，摆正病人头部，护理人员轻轻按动病人髋部和肩部，使头、肩、臀在一直线上。根据患者的病情不同，垫枕的放置也不相同，要结合生物力学维持脊柱生理曲线及关节功能位来指导摆放患者，并在患者康复期给予生物力学的腰肌功能锻炼。对于有压疮倾向患者可给予医用喷气气垫，翻身后迅速给予身下环境清理，保持患者身下干爽。

1.3观察指标：观察两组压疮发生几率，患者自述评判翻身中疼痛情况[2]：无痛：翻身过程中及翻身之后髋部无明显疼痛；疼痛轻微：翻身过程中及翻身之后髋部有轻微疼痛，可忍受；疼痛明显：翻身过程中及翻身之后髋部有明显疼痛，需休息片刻可继续翻身；疼痛剧烈：翻身过程中及翻身之后髋部有剧烈疼痛无法忍受。护理满意度评价：满意：翻身技巧熟练度高，无痛或疼痛轻微，态度良好，维持舒适；基本满意：翻身技巧熟练度较高，疼痛轻微或尚可承受，态度良好，可保持维持状态；翻身技巧熟练度差，有剧烈疼痛，态度尚可或稍差，无法长时间维持。翻身护理困难度：困难：两人或两人以上护理人员协助翻身，翻身中患者疼痛剧烈或明显，需不断休息；吃力：一名护理人员可完成翻身，但翻身中出现患者疼痛明显，需休息后二次翻身；轻松：一名护理人员即可轻松翻身，翻身过程中及翻身之后髋部无痛或疼痛轻微。

1.4统计学方法：数据均用SPSS17.0统计分析软件包进行处理。计量数据以±s表示， 采用t检验，计数数据采用χ2检验。且P

2结果

2.1压疮发生率：观察组住院期间发生压疮0例，对照组住院期间发生压疮6例（10.0%），两组在压疮发生几率差异有统计学意义（χ2=3.984，P

2.2满意度情况：两组患者疼痛情况及护理中翻身难易度情况比较见表1、2，由此可见观察组无痛率较对照组要高（χ2=4.659，P

3 讨论

骨科患者特别是脊柱及下肢骨折患者中长期卧床、难以自行翻身患者较多，传统护理需要护理人员有较强的力量支持或两人配合翻身，不但费时费力，一旦配合不好，则容易导致患者疼痛剧烈，甚至再发生发生骨折、脱位，导致医患纠纷发生。而护理人员多为女性，其体力较难承担传统的硬性翻身护理方法，常须两人配合完成，即便这样依然感觉身心疲劳，这已成为考验骨科护理人员体力与耐心的问题。近些年来对于生物力学应用于护理中的应用情况[3]可以看出，在患者翻身护理中拥有生物力能够有效的减少护理人员的能量消耗，减少体力劳动付出，缓解了骨科护理人员的身心疲惫，提高护理工作的效率[4]。

生物力学中认为机体运动多为骨骼肌牵拉骨骼的杠杆原理，以关节为支点和枢轴[5,6]。骨科护理翻身中应用生物力学原理，既可以节省护理人员的力量输出，又能简单而又便捷的实现无痛翻身，有效地减少了骶尾部的受压，减少了翻身中组织与床面的硬性摩擦，因而压疮发生几率有了明显的降低。同时将病床升至合适位置能够增加护理人员双臂的正常发力，翻身护理仅一人即可完成，大大减少了护理中的人力资源消耗[7]。翻身之后护理人员给予患者身下的污物及潮湿环境快速清除，长时间处于紧张状态的肌肉也得到了休息，患者舒适度明显增高，配合康复期生物力学的功能锻炼，可以有效减少压疮等并发症的发生[8]。

综上所述，本文通过分析总结我院近年来在骨科患者翻身护理中应用生物力学的方法及效果，可以看出，骨科患者中长期卧床，难以自行翻身患者较多，采用生物力学翻身护理不仅能够便于护理人员轻松帮助患者翻身，还能增加患者的舒适度，减少压疮的发生，为骨科护理中值得推广使用的翻身方法。

参考文献

[1］ 李萍，赖红梅，程薇．应用l临床护理路径对骨科住院患者进行健康教育[J］．中华护理杂志，2001，36：11．

[2］ 卢璐，邱奇婵．人体力学在帮助患者翻身时的护理应用研究[J］．河北医药，2007，29(2)：182．

[3］ 邢曙，罗桂珍，陈平波,指导及协助髋部骨折患者利用人体力学原理进行自我翻身的效果观察[J］．现代临床护理，2010,9（9）：48-49.

[4］ 陈小花，陈小群，陈雪娥．髋部骨折患者翻身的研究进展[J］．现代护理,2007，13(13)：1239．

[5］ 刘志雄，王卫青．雷铭．实用骨科护理手册[M］．北京：北京科学技术出版社．2008：9．

[6］ 梁业梅,轴式翻身法搬运肾穿术后病人的可行性探讨[J］．护士进修杂志，2010,25（14）：1299-1231.

[7］ 凌淑芳,改良Braden压疮危险因素评估量表在护理中的应用[J］.医学信息,2010,23(23):4523-4524.

[8］ 周杰,刘玲,华艳波,等.改变压疮管理模式提高预防压疮护理有效性[J］.中国实用医药,2010,32:273-274.

第5篇：运动生物力学的研究方法范文

关键词：力学 力学性能 实践 应用

中图分类号：G42 ？ 文献标识码：A？？文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

力学是物理学中最基础最古老的一门学科，它的研究范围包括从一般的物体的机械运动到天体的运动。小到基本粒子的碰撞、衰变、相互作用的轨迹，大到宇宙探测、航天、航空都属于力学的问题。其应用的范围包括最早的土木工程、桥梁道路、水利工程、航海造船、机械冶金方面的应用，到后来的航空航天、防灾减灾、环保能源、生物化工等领域。其应用范围之广，令人吃惊。基于此，本文针对力学性能进行进一步深入的探究，并且介绍了有关力学能力的几个实践应用。

1 力学简介

1.1 力学定义

力学是一门独立性较强的基础学科，其主要研究的便是力和能量以及它们与液体、固体以及气体间的平衡、变形以及运动的关系。力学不仅仅是一门基础性较强的学科，而且其也是一门技术性较强的学科，其包含有很多有关工程技术的理论基础，并且在广泛的实践应用中不断的壮大。力学在军事工程以及土木工程方面都起着举足轻重的作用。目前，工程学领域已经拥有多个分支，而这各个分支当中很多重要的进展都十分依赖于力学有关的运动规律、强度以及刚度等等。力学与工程学之间的结合，促进了整个工程力学的形成与发展，现如今，不仅是历史较为久远的土木工程、水利工程、建筑工程等需要工程力学的贡献，而且核技术工程以及航空航天工程等新兴学科中工程力学也起着至关重要的作用。力学既是基础学科又是技术学科的二重性使得其为沟通人类认识与改造自然方面均做出了重要贡献。

1.2 力学的分类

力学大致可以分为静力学、动力学以及运动学这三部分，其中静力学所研究的是物体所受的力在平衡状态或者是物体在静止状态下的问题；而动力学则讨论的是物体在受力的作用下与物体运动之间的关系；运动学仅仅考虑物体是怎样进行运动的，而对其与所受力之间的关系则不予讨论。

根据研究对象的不同对力学进行分类，则可以分为固体力学、流体力学以及一般力学这三方面，其中流体不仅包括液体，而且还包括气体，通常将固体力学和流体力学统称为连续介质力学，一般采用连续介质的模型进行研究。而一般力学通常指的是以质点、刚体、质点系和刚体系为研究对象的力学，有时还会将抽象力学纳入一般力学的范畴，一般力学不仅要研究离散系统的基本规律，还会研究一些与工程技术相关的新兴学科的理论。固体力学、流体力学以及一般力学这三个力学分支在发展过程当中，会根据对象以及模型的不同出现了不同的研究领域和分支学科。其中材料力学、结构力学、弹塑性力学、断裂力学等均属于固体力学；而水力学、水动力学、气体动力学、空气动力学、渗流力学、多相流体力学等均属于流体力学；而理论力学、分析力学、振动理论、刚体动力学、运动稳定性、陀螺力学等均属于一般力学。而各个学科在交叉融合的过程当中又产生了流变学、气动弹性力学以及粘弹性力学等等。

力学在工程技术方面的实践应用结果形成了工程力学以及应用力学的各个分支，例如岩石力学、土力学、爆炸力学、环境空气动力等等。而力学在于其他基础学科进行结合的同时也产生了一些交叉性的学科分支，例如与天文学相结合而形成的天体力学。

2 力学能力的潜在研发

2.1 材料的力学性能

材料在不同温度、湿度以及介质条件下，在受到扭转、弯曲或者交变应力的作用下，所表现出来的力学性能是不同的。

（1）脆性

脆性指的便是材料在受到外力作用下几乎没有发生塑性变形就遭受断裂破坏的一种特性。材料的脆性与材料的韧性以及塑性是相反的。通常情况下，脆性材料是没有屈服点的，但是其有断裂强度以及极限强度，这两者几乎是一样的，混凝土、铸铁以及陶瓷等均属于脆性材料，脆性材料与其它工程材料相比，其在拉伸方面的性能较为脆弱，脆性材料一般情况下采用压缩试验来进行评定。

（2）塑性

塑性指的是材料在拉力或者冲击力的作用下能稳定地产生的永久变形而不被破坏其完整性能力。材料的塑性变形一般会发生在材料所承受的荷载超过其弹性极限之后，材料发生不可逆的形变。材料发生塑性形变之后，不能恢复到初始状态，在这一情况下，材料会保留一部分或者是全部荷载时的变形。

（3）强度

材料在外荷载的作用下，用以抵抗塑性变形以及断裂的能力。可以根据外力作用的性质进行分类，可以分为抗拉强度、屈服强度、抗压强度以及抗弯强度等等，工程上经常用到的是屈服强度以及抗拉强度，而这两个强度一般可以通过拉伸试验测得。强度是衡量材料承载能力的一个重要指标。

（4）弹性

材料的弹性一般指的是其在外力作用下从而发生的一系列形变，而当外力消除后能够能够恢复到原来的大小以及形状的性质。在一定的限度之外，在外力消除之后材料并不能恢复原来形状，则这一限度称为弹性限度，同一物体的弹性限度是并不是固定不变的，它会随着温度的升高而有所减小。

2.2 力学性能的研究方法

力学研究的方法所遵循的基本法则便是理论联系实际，然后再将其应用于实践，应该根据对自然现象的观察，尤其是对定量观测的结果进行分析，从而总结出一系列经验以及数据，或者是为特定的目的从而设计的一系列科学实验所测定的结果，从而得出量与量之间的定性以及数量的关系。这一过程便是模型建立的过程，质点、质点系、弹性体、刚体以及连续介质等均是不同的力学模型，在建立模型的基础上可以根据已知的一些力学以及物理学的规律，结合合适的数学工具，对其进行理论上的演绎工作，从而得出新的结论。对于所得理论所建立的模型是否合理，则应该进行新一轮的观测，并将其进行工程实践或者进行科学的实验进行论证，对于理论的演绎当中，为了使得理论能够更具概括性以及实用性，经常会采用诸如雷诺数、泊松比等无量纲的参数，而这些参数不仅能够对物理本质进行很好的反应，而且由于其是单纯的数字，所以不会受尺寸、工程性质以及实验装置等的牵制。现代的力学实验设备，通常需要多工种、多学科间的协作，对物体力学能力的应用研究不仅需要更为细致、独立的分工，而且还需要进行更为综合以及全面的协作。

3 力学能力的实践应用

3.1 力-热-电-磁耦合效应

在固体力学当中，经典的连续介质力学将可能会被突破，而一些新的力学模型以及力学体系，将会能够概括某些对宏观力学行为起敏感作用的细观以及微观方面的因素，以及关于这些因素方面的演化，从而使得一些复合材料的韧化、强化以及功能化能够产生量的提升和质的飞跃。固体力学能够将力、热、电以及磁等效应进行融合，目前，机械力与热、电以及磁等效应的相互转化以及控制大都还局限于测量以及控制的元件之上，而这些效应的结合将会带来更大的用途，近年来出现的微电子元器件，已经十分迫切的要求对这类力、热、电的耦合效应做更深入的研究，而以“Mechronics”为代表的微工艺、微控制以呈及微机械等方面的发展，会极大的推动对力、热、电、磁耦合效应的研究。

3.2 航空航天方面的应用

流体力学的发展能够推动航天飞机以及新一代的超声速民航机的成功研制，目前，在对高温空气的有关热动力学进行研究中，必须对原先的热力学平衡的假定进行放弃，而且对超声速流毕节层的控制、降噪以及减阻等也带来了一些列新的问题。在流体力学的指导下，所取得的工程技术成就不胜枚举，最突出的便有人类登月、在月球建立空间站、航天飞机等为代表的航天技术，以速度超过5倍声速的军用飞机、起飞重量超过300t、尺寸达到大半个足球场的民航机为代表的航天技术都是力学能力在航天航空方面的实践应用。

3.3 一般力学

目前，关于一般力学的研究已经开始进入了对生物体运动问题的研究，开始研究了人以及动物的行走以及奔跑当中所产生的一系列力学问题，而且有关这一方面的研究，已经产生了一系列新的结果，对于这一方面的研究，不仅能够对生物的进化方向产生一系列的理性认识，而且也可以为人类进一步提高某些机构以及机械性能方面的要求提供一些理论性的指导。其中在进行一般力学的研究时应该重视对固体的非平衡理论、塑性与强度的统计理论、原子乃至电子层次上子系统的动力理论，为了能够更加深入的进行这些研究，应当充分利用与开发计算机模拟与现代宏观、细观以及微观实验与观测技术。工科中的各项实践也离不开力学，因此，在工科的基础课当中，也开设了不同的力学课程，其中包括理论力学、材料力学、结构力学等等。

3.4 环境力学的兴起

环境力学是将力学以及环境相互结合从而形成的一门新兴交叉学科，主要是对自然环境当中的破坏、变形、迁移以及其所伴随产生的一些列的物理、化学以及生物过程和导致的物质、能量运输、动量对环境的演化规律以及对人类所生存环境所产生的影响进行描述。环境力学的发展不仅能够深化人们对环境问题中的物理过程以及基本规律的认识，而且能够在一定程度上促进环境问题的定量化研究。现阶段对环境力学的研究，不仅要对该学科发展的自身规律以及要求有一定的重视，在此基础上，还应该与国家所需求的和工程实际进行紧密结合，能够将理论研究、规律分析以及防治措施进行有机的结合。而关于中国的环境力学的研究则必须抓住一复杂介质流动和多过程耦合为基础、沿海和西部这两个经济发展地区、水环境、大气环境、灾害与安全，从而对重点发展领域进行确立，促进学科的多方面发展。对于环境力学的研究，能够解决一些实际方面的问题，例如对于西部干旱、半干旱环境治理的动力学问题；重大环境灾害发生的机理以及预报；以水或者是气为载体的物质运输过程等方面的研究。

3.5 生物力学的兴起

目前，生物力学已经有了很大的发展，生命科学以及包括力学在内的基础以及工程科学交叉、融合已经成为了当今生命科学研究的热点，已经为生物力学的发展提供了新的方向。现代分子以及细胞生物学不仅提出了大量的新课题，而且带来了很多新的研究工具，推动了生物力学开始由着宏观向微观深入，而且开始强调了有关宏观和微观方面的融合。现阶段生物力学的发展特点可以归纳为内涵扩大、有机融合、微观深入以及宏观与微观相结合，但是宏观生物力学仍旧为当今主流。有关生物力学的实践应用，更加促进了以解决与应用所相关的工程技术问题为目标的新的生物工程学的发展。在实践应用方面，组织工程、药物设计与输运、血流动力学、骨、肌肉关节力学等已经得到了临床以及工业界的一致认同，已经相继解决了一系列关键技术方面的问题。

4 结论

力学作为基础性与技术性相互结合的一门学科，随着当今社会的快速发展，已经在社会的各个领域当中得到了广泛的应用。随着工程学的越分越细，其各个分支当中的关键性的进展都十分依赖于力学当中有关的运动规律、强度以及刚度等理论知识。因此，我们应该在充分了解有关力学的定义以及分类的基础上，对物体的力学性能进行深入的探究，充分了解其力学性能，并且能够将其利用于社会的各个领域，而有关环境力学以及生物力学等新兴学科的研究与应用，也是力学以后研究的重要方向。

参考文献：

[1]郑哲敏，钱学森的技术科学思想与力学所的建设和发展[J]，力学进展，2006（l）：8――11.

[2]李中华，刘本芹，宣国祥，南水北调输水对航道水流条件的影响计算分析报告，南京水利科学研究院，2003.

第6篇：运动生物力学的研究方法范文

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.

第7篇：运动生物力学的研究方法范文

一、理想成现实

人类很久以前就有飞往太空的理想，流传于人们中间嫦娥奔月的故事就是其中的一曲，今天随着科学技术特别是力学的发展，这个理想已经变为现实。1969年7月16日早晨9点32分阿波罗11号飞船连同它的三十六层楼房高的土星5号火箭在肯尼迪角的39A综合发射台发射了。当时飞船上载有三名航天员，当飞船与“土星5”火箭第三级分离，飞船沿过渡轨道飞行2．5天后，便开始接近月球，此时飞船服务舱的主发动机减速，使飞船进入环月轨道。接着，两名航天员进入登月舱，并驾驶登月舱与飞船分离，这时飞船指挥舱内的一名航天员继续驾驶飞船绕月球轨道飞行，而另两名航天员则乘登月舱在月面着陆。登月后航天员采集了岩石和土壤（22千克），展开了太阳电池阵，安装了月震仪等。任务完成后，他们乘登月舱的上升级返回月球轨道，与飞船对接，最后返回地球。人们可以听到首次踏上月球表面的船长阿姆斯特朗的名言“这是个人迈出的一小步，但却是人类迈出的一大步”。开罗广播电台将阿波罗登月称为“人类最伟大的成就”。我国也于北京时间2007年10月24日18时05分左右，嫦娥一号探测器从西昌卫星发射中心由三号甲运载火箭成功发射。嫦娥一号”（Chang'E1）月球探测卫星由中国空间技术研究院承担研制，以中国古代神话人物嫦娥命名。中国首次月球探测工程嫦娥一号卫星是中国自主研制、发射的第一个月球探测器。实现了我们的探月梦想。

二、发展中的力学新学科

力学工作者研究了新型的动力机械，使人类控制自然的能力飞速向前发展。目前各种新型的动力机械正在不断地研制出来。

力学的分支工程――热物理就是一门专门研究新能源的利用方法以及各种新型动力机械的学科，在能源转换为动力的过程中发生的各种物理现象则是这门学科的主要内容。

实现高速飞行，除了要有新型的动力机械外，还有许多困难要克服。比如当高速飞行器的速度达到声速十几倍时，飞行器的表面温度可高达摄氏一万度左右，在这种情况下，飞行器表面空气分子已经部离解，如沿用一般的动力学知识研究显然已不行，于是产生了力学的又一分支――高速空气动力学。这是一门专门研究在高温情况下空气动力学物理现象的学科，这门学科揭示的规律能真实的反映各种实际情况，因此是设计高速飞行器的重要理论基础。

第二次世界大战前后，约有二十架英国的重型轰炸机接连失事。为什么会发生这样的事故呢？经过对飞机残骸的研究，发现这些事故都是由于金属“疲劳”造成的。

“疲劳”问题涉及的范围十分广泛，几乎所有的现代工业。比如航空工业、机械工业、原子能工业、造船工业等都普遍存在着产品“疲劳”问题。在这种情况下，固体力学的一个分支――“疲劳”学诞生了，这是一门专门研究“疲劳”的成因、“疲劳”裂纹的产生、裂纹的扩展以及“疲劳”预防的学科，我们运用“疲劳”学知识可以把构件的“疲劳”寿命计算出来，还可以设计出抵抗“疲劳”破坏的新的结构。

二十世纪30年代以来，一系列的由于寒冷而引起的脆断事故，特别是桥梁和船舶的破坏，引起人们的极大注意。为了探索这类事故原因，诞生了固体力学的另一分支――断裂力学，这是一门专门研究结构和材料的断裂规律以及放断措施的综合性学科，它主要研究外部条件和应力间的关系，确定材料的抗裂性能参量、指标及测试方法，提出合理选材的原则，建立起新的设计概念和安全措施，以控制和防止结构的断裂破坏。

三、力学的新贡献

现代飞机的速度增加得很快，由于空气动力加热造成的高温使飞机常用的铝合金和镁合金的机械性能急剧下降，当温度持续上升到260―315摄氏度时，这两种合金就完全不能使用了。与此同时，飞机结构还将承受更为严重的冲击和振动。

为了解决上述问题，力学工作者研究出了一种新型材料――复合材料。复合材料由两种或多种具有不同性能的材料经人工复合而成，具有相当优异的力学性能，例如，高强度、高硬度、耐高温，可在1100―1300摄氏度下正常工作，此外，复合材料的耐腐蚀性、电绝缘性能、减震性能和抗磁性能也都很好，并且易于成型和加工。由于复合材料具有如此优异的力学性能，它在宇航和机械制造业中得到十分广泛地应用。现在已经用玻璃纤维复合材料制造火箭、导弹和发动机壳体，用玻璃钢制造汽车机车的机身及配件，制造石油管道、煤矿支柱、电机护环、带电操作工具等。

四、生物体内也有力学

尽管我们对宇宙空间和微观世界已有一定的认识，相比之下，对生命过程的了解却很不够。青少年朋友们，你们可知道水里动物为什么会游泳？昆虫、鸟类为什么会飞？血液为什么会流动吗？原来，生物中存在着许多力学问题，我们如果掌握了生物中的力学规律，就有可能拯救很多人的生命，为人类谋福利。例如，第一次世界大战期间，流行性感冒蔓延，许多人并发肺炎形成肺脓肿，医生怕病人感染，就在患者的胸壁开孔排脓，结果却使不少人死亡。经研究才明白这种手术违背呼吸的力学规律，后被制止才避免了更大的损失。

第8篇：运动生物力学的研究方法范文

Abstract： This study applied biomechanics research methods， used three-dimensional photography and three-dimensional force platform synchronized measurement way to obtain the kinetics indicators of body kinematics and ground reaction force of front and rear legs in the final stage of throwing javelin and made biomechanical analysis.

关键词： 标枪；生物力学；动力学

Key words： javelin；biomechanics；dynamics

中图分类号：G824.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）24-0294-02

1 研究对象与方法

1.1 研究对象 西安体育学院专项男子标枪运动员10人为研究对象，对他们完成全程助跑掷标枪最后用力阶段动作进行生物力学测量。研究对象基本情况，年龄：22.00±1.60岁；身高：1.79±0.04m；体重：80.40±5.30kg；个人最好成绩：42.12±4.10m；运动年限：4±1.2年，运动员等级：一级；测试时间：2012年3月；测试地点，西安体育学院第二田径场。

1.2 研究方法 ①文献法。通过查阅相关资料总结了标枪投掷的研究现状。获得了国内外优秀标枪运动员最后用力动作技术的相关参数，以便比较分析。②运动生物力学实验研究方法。三位摄像与三维测力同步测试。③统计学方法。运用Excel2000对获得的运动学和动力学数据进行常规统计学处理，对运动学和动力学特征量进行差异性检验与相关分析。

2 结果与分析

2.1 在最后用力阶段下肢蹬伸用力的特点 以往对投掷标枪最后用力阶段的下肢蹬伸用力状况进行分析，主要是根据运动学的资料进行分析的，对于标枪最后用力阶段下肢蹬地的动力学变化特征很少分析。本文加强了这部分的研究，希望通过标枪投掷最后用力阶段动力学方面的研究进一步加深人们对标枪投掷技术的认识。大部分运动员下肢的蹬伸后地面反作用力变化特征有一定的相似性，图1给出了杨某最后用力阶段地面反作用力的变化特征。

力的变化特点反映了人体在右脚落地时右腿的蹬身用力情况[1]。当右脚刚落地时由于人体重心的不断前移，重力的垂直分力迅速增大，为了使防止人体重心的过度起伏，右腿也必须有一定的支撑力量，就出现了地面反作用力的上升支。达到地面反作用力的最大值后，右腿出现了缓冲，地面反作用力迅速下降。缓冲完成下降到一定程度后，有一个上升趋势，这就说明运动员的右腿经过缓冲以后开始了蹬伸并且有一定的蹬伸效果。前后方向的力的负值表示力对人体制动作用，从图1可以看出在前后方向上首先人体受到了地面的阻力，阻力迅速增大以后由于人体的缓冲又迅速减小。人体缓冲完成以后开始后蹬，出现了地面给人体向前的动力。从水平前后方向力的变化看出，前后方向的地面反作用力较大，同时其他运动员也具有类似特征，右腿应积极缓冲后迅速蹬伸，这样才可以使人体迅速进入最后用力阶段。因此，积极缓冲――迅速蹬伸用力是右腿合理正确的两个工作阶段。

同样台子的受力的变化特点也反映了左腿的工作状态。在左腿刚落地时由于左腿的刚性支撑，出现地面垂直反力的迅速增大，伴随着左腿的缓冲，垂直反作用力开始下降，但这种状态下人体是一种被动的缓冲并且幅度不大，缓冲完成以后开始蹬伸用力，在较大蹬伸力的情况下保持一个较长时间然后才开始下降。在前后方向上由于左小腿与地面的夹角的存在，出现了一个地面给人体的迅速增大的水平阻力。当左腿开始出现缓冲以后水平阻力也在不断的减小，但从图1中可以看出左侧支撑在水平方向上基本上完全是制动，左脚始终受到的是地面给它的阻力，而没有出现地面给它向前的动力，说明在最后用力过程中左腿主要是制动性的工作。通过左腿的制动动作，将人体的助跑速度转化为标枪的出手速度[2]。从力的变化我们也可以看出：制动―缓冲―蹬伸用力是左腿工作的三个阶段。

2.2 地面反作用力冲量与出手速度的关系 标枪投掷在表现形式上是通过投掷臂将器械掷出，但人们更加清楚的认识到下肢是人体动力的主要来源[3]。因此在最后用力阶段中下肢蹬伸力量的大小对标枪成绩应该有很大的影响。

冲量是力量与时间的乘积，是受力物体动量的变化量，从而反映速度的变化。通过在最后用力阶段中地面反作用力冲量的大小，并找出冲量大小与出手速度的相关关系。为消除实验对象体重差别因素对冲量的影响，选取冲量的相对值，即用冲量除运动员的体重。

表1结果看到，前脚的水平和垂直冲量相对值与出手速度的相关系数分别为：r3=0.54、r4=0.58，与出手速度相关具有高度显著性（P3

后脚水平与垂直冲量相对值与出手速度的相关系数分别是r1=0.43，r2=0.44，与出手速度具有显著性相关（P1

3 结论

①最后一步左脚落地后受到的水平地面反作用力基本上完全是制动的，最后一步较大的左膝角和较小的缓冲角度会增加制动的力量与效果。②前脚地面支撑反作用力的水平和垂直冲量，与出手速度相关具有高度显著性（相关系数分别为：r3=0.54、r4=0.58；P3

参考文献：

[1]Julin，A.L（1998） The new javelin： effects on level of performance[J].New Studies in Athletics. 1： 75-84.

第9篇：运动生物力学的研究方法范文

关键词：肩锁关脱位；治疗；进展

【中图分类号】R801.7 【文献标识码】A 【文章编号】1674-7526(2012)04-0057-02

1 肩锁关节解剖特点及生物力学特性

肩锁关节由锁骨远端、肩峰内侧和喙突上方三部分骨性结构组成上述三部分由肩锁韧带、喙锁韧带(外侧斜方韧带和内侧锥状韧带)和喙肩韧带连接并稳定其结构。肩锁关节的稳定又可分为静态和动态的稳定，肩锁韧带、喙锁韧带和喙肩韧带是其静态稳定的主要结构，三角肌和斜方肌是其动态稳定的主要结构。肩锁关节脱位、锁骨远端骨折或喙突骨折都会破坏其静态稳定。而手术治疗肩锁关节脱位和锁骨远端骨折也可能医源性损伤其静态稳定结构造成肩锁关节不稳定，引起肩部疼痛。所以在临床治疗中，进行肩锁关节的可靠固定后是否需要修复上述结构以及修复哪部分上述结构仍有争议。

肩锁关节属平面关节，可做各方向的微动运动，当肩关节前屈上举是锁骨会有40°~50°的旋转，但锁骨的旋转主要是通过肩胛骨的协同运动完成的，真正在肩锁关节之间产生的活动度仅有5°~8°。如果进行内收和外展时，则代之以前后移位约35°，所以任何形式的治疗方案均应考虑上述生物学特性。

2 肩锁关节损伤的分类

肩锁关节损伤的分型方法很多，临床上常用的是Tossy分类法和Rockwood分类法。

2.1 Tossy分类法依据体检和放射学检查显示韧带损伤的范围将肩锁关节损伤分成三种类型 (Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ度)。

TossyⅠ型:轻微暴力产生的扭伤，肩锁韧带不完全断裂,喙锁韧带完整，X线上表现为阴性或锁骨有轻度移位;

TossyⅡ型:中等暴力产生的扭伤，肩锁韧带完全断裂,喙锁韧带牵拉伤,在应力 X线上,锁骨外端直径的一半上翘突出超过肩峰 ;

TossyⅢ型:严重暴力产生的扭伤，肩锁韧带及喙锁韧带完全断裂,可出现“钢琴键”样体征, 肩锁关节全脱位，X线上锁骨远端完全移位。

2.2 Rockwood分类法（坎贝尔骨科手术学）：Rockwood将损伤分为6型，其中Ⅰ型和Ⅱ型损伤分别等同于 Tossy分型的Ⅰ型和Ⅱ型，而将 Tossy分型的 Ⅲ型又进一步分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型。每一型的特征性表现为：

Ⅰ型:肩锁韧带扭伤，喙锁韧带完整，肩锁关节保持稳定;Ⅱ型:肩锁韧带断裂和缘锁韧带扭伤，常引起半脱位;Ⅲ型:肩锁关节囊及缘锁韧带均完全断裂，缘锁间隙较正常增加30%~100%;Ⅳ型:Ⅲ型伴缘锁韧带从锁骨撕脱，同时伴有锁骨远端向后移位进入或穿出斜方肌;Ⅴ型:Ⅲ型伴锁骨自肩胛骨缘锁间隙垂直方向移位较正常增加100%~300%，锁骨位于皮下;Ⅵ型:Ⅲ型伴锁骨外侧端向下脱位，位于喙突下。

3 治疗方案

对于tossyⅢ型肩锁关节脱位的治疗，历来有较多争议，目前有减少的趋势（坎贝尔骨科手术学），更多的学者。目前来说，究竟采用保守治疗或是手术治疗，应根据个体的具体情况进行个性化选择，病人的合作和外科医生的手术水平在很大程度与疗效成正相关。临床治疗中需考虑的相关因素有患者年龄、身体状况、工作性质、活动量大小、经济状况、对美观的要求以及对治疗手段的耐受和配合[1]等。一般认为对年轻的患者、从事手工劳动和体育运动等职业者或需反复举重物的工作以及对畸形外观不能接受 、不能忍受长期外固定等或各种原因导致保守治疗无效的患者应进行手术治疗[2]。单从分型来考虑，对于RockwoodⅢ型，可先予非手术治疗，如果需要晚期再进行重建。而对于RockwoodⅣ、Ⅴ、Ⅵ型大多数学者认为应行手术治疗。

3.1 非手术治疗:主要优点是能够避免手术，如果复位成功，闭合方法通常可以获得一个稳定并且功能满意的肩关节。但存在较多并发症包括:1需长期配戴支具或吊带2患者的合作性要求高3日常生活质量减低4肩部肘部活动能力降低5肌肉萎缩、无力。为了防止可能的并发症，必须定期密切观察，患者的完全合作是关键。

3.2 手术治疗:治疗肩锁关节完全脱位的术式众多，无论何种治疗，目标都是要获得在任何应力下稳定、无痛和全范围活动的肩锁关节。具体而言是：(1)重建肩锁关节的解剖至正常或接近正常；(2)在韧带有效愈合前用内固定维持脱位关节的复位；(3)重建任何撕裂结构如三角肌和斜方肌的动力作用（4)修整、清除破裂或退变的关节面和关节间盘，减少术后活动时疼痛以及创伤性关节炎[3]的风险。另对于需手术治疗的病例，早期手术治疗较晚期手术治疗疗效好。以下从几方面阐述目前治疗的进展：

3.2.1 复位锁骨钩钢板内固定术:随着生物材料的发展，切开复位内固定术可使用的内固定方法多样。

采用克氏针、螺纹针、斯氏针、螺钉等方法固定脱位的肩锁关节，术并发症较多且发生率较高，临床越来越少使用[4]。而锁骨钩钢板在使用中有较多优势:（1)操作简便，缩短手术时间，降低手术难度，（2)固定可靠，可早期功能锻炼，恢复快，符合生物力学特性，贴附性好，可微动，关节外固定[5]。（4）内固定取出后部分肩关节功能障碍可恢复[6]。鉴于以上优点，目前锁骨钩钢板内固定术是治疗肩锁关节完全脱位行之有效的方法，值得推荐。

3.2.2 关节稳定结构的修复:肩锁关节的损伤及治疗会影响其静态及动态稳定结构，于是学者们对其生物力学特性进行了研究。其中，Salter等的研究测量及Renfree等的生物力学研究研究认为斜方韧带和锥状韧带即喙锁韧带是主要保持肩锁关节上下方向稳定性的结构等的解剖学研究亦建议重建喙锁韧带恢复斜方韧带和锥状韧带的解剖位置和方向保证其生理功能。亦有学者提到肩锁关节损伤时，必须修复喙肩韧带，还有学者提到不能忽略对三角肌和斜方肌的修补（积水潭实用骨科学）。而关于这个问题仍有待临床中进一步研究。