生物力学研究精选(九篇)

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第1篇：生物力学研究范文

关键词 生物力学 步态 最新进展 应用领域

中图分类号：R743 文献标识码：A

步行是人们在日常生活中最基本的运动方式，而步态是指人类步行的行为特征。步态生物力学研究是运用力学方法和技术，并基于人体机能解剖学和生理学的基本理论对人体行走功能状态进行测量、分析、评价的应用研究。吴剑等（2002）在“步态生物力学研究进展”中对2002年之前的研究进展进行了论述，随着科学技术的发展和三维步态分析仪器开发利用，国内外对步态研究的进程也呈现出逐步加快的趋势，但目前在众多的研究成果中，还没有对新时期步态生物力学的研究进展进行的研究，因此本文通过对步态生物力学的研究进行分析，旨在为促进步态生物力学的研究进程，为以后的研究奠定基础。

1步态的一般生物力学研究进展

1.1步态周期

步态周期是指从一侧足跟着地到该足跟再次着地所构成的周期。一个步态周期分为支撑相与摆动相2个相位。支撑相在整个步态周期中约占60%；摆动相约占40%。而跑动时支撑相约占整个步态周期的65%，摆动相约占35%。一条腿在一个完整的步态周期中经历的状态依次为：足跟着地、足放平、支撑、足尖离地、腿弯曲摆动、腿伸直向外摆动、然后足跟着地，进入新的步态周期。前4个状态是支撑相，后3个状态是摆动相。步态周期与身高的差异不显著。

1.2步长与跨步长

步长是指同侧足跟或足尖到迈步后足跟或足尖之间的距离，正常成人的步长值约为150―160cm。跨步长是指行走时一侧足跟到对侧足跟之间的最大距离，正常成年人的跨步长约为127cm，正常成年人随着年龄的增长，其跨步长与年龄成负相关，与身高成正相关，另外跨步长与步频也有相关关系。

1.3步频与步速

步频是指行走时每分钟迈出的步数，步频=60（s）/步长平均时间（s）。步速是指步行的平均速度（m/s）。对20-39岁、40-59岁、60-79岁三个年龄段的正常成人进行步态分析表明：20-39岁年龄段的正常成人的步频为1.9412，步速为1.2616；40-59岁年龄段的步频为1.8117，步速为1.0514；60-79岁年龄段的步频为1.7621，步速为0.9524 。

1.4身体质心起伏

人起步时，虽然地面作用于人的脚底的静摩擦力对人这一质点组不做功，但这一静摩擦力对人的质心做功，正因为这个功使人的质心动能增大，人才得以起步运行。另一方面，质心动能的获得，是以人体各质点克服静摩擦力相对于质心做功为代价的。这一代价来源于人体各质点间相互作用的非保守力的功。对于一个健康的成人，当其正常行走时，质心起伏的幅度约为4.4cm。

1.5关节角度

人体下肢步态运动可以简化为一个四刚体模型（包括躯干）。对于髋关节和膝关节，围绕静止站立位有曲屈和伸展两个方向，定义伸展为角度负向，弯曲为角度正向；对于踝关节有背屈和跖屈两个方向，定义背屈为角度负方向，跖屈为角度正方向。Grabiner等认为膝关节必须在支撑期完全伸直，在摆动期屈曲大约60是教谋匾跫？

2步态生物力学研究的应用

2.1功能检测与评定

步态生物力学的研究对象为生物体的移动状态，测量参数具有自主控制成分。步行的对称性和圆滑性可以根据步态分析所得的参数（包括：运动学、步态时间―距离参数和动力学参数）进行推测，稳定性和波动性可根据重心位移和力的作用点进行判断，其速度、节奏和持久性的判断则是根据步速、步频和步行的持续距离。从已有的研究中，主要对妊娠期妇女、老年人、“三瘫一截”（脑瘫、截瘫、偏瘫、截肢）的残疾者、肥胖人群的行走人群进行功能检测与评定。

邱纪方等对20例痉挛型脑瘫患儿及青年，连续进行了步态的评测（包括运动分析），其测量指标分别为：屈髋畸形（改良托马斯试验）、膝关节伸展、绳肌长度（角）、比目鱼肌长度、腓肠肌长度等。其结果表明：所有指标均与CCC具有良好的一致性（0.67～0.96）；观测者间一致性随测量指标的改变而有较大改变，CCC为0.34～0.87。髋外伸展的CCC左髋是0.34，右髋为0.42。

李艳霞等采用比利时Footscan USB2平板式足底压测试系统对体质量指数>28 kg/m2的肥胖学生进行动态足底压力测试，以此探索肥胖人群足底压力参数的分布规律。

周有礼等通过对的动力学分析，解决了孕妇完整人体检测资料缺乏的困境，为发现妊娠妇女步态研究奠定了基础，但是缺乏具体的评价指标。

王琳等采用横向比较性研究设计法对中国青春期前BMI（体重指数）小于30 kg/ m2的男性肥胖儿童和体重正常的男性儿童在步态和姿势控制方面是否存在差别进行了研究，结果显示：肥胖儿童在步态的稳定性和姿势控制上均不如正常儿童的稳定。

2.2疾病的预防

第2篇：生物力学研究范文

关键词：足底压力分布、踝关节、专项运动

生物力学的研究范围包括整个人体，足部生物力学的研究是其中重要的一部分。由于体育运动中，运动损伤的多发性使其成为众多科研项目的焦点内容。其中，踝关节损伤是所有运动损伤中最常见的运动损伤之一。这类损伤经常发生在篮球、排球和足球等通常需要迅速敏捷地跑动、急停和跳起的项目中。因此，不同专项足踝部的伤病发生机制与防治已成为学术界研究的热点。此外，随着专项运动员和教练员对专项运动鞋的防伤能力和功能表现力的要求越来越高，对不同专项动作中足踝部的生物力学特征研究就显得尤为紧迫和重要。本文在阅读大量相关文献的基础上，应用目前最先进的足底压力分布测试系统，对网球、足球2个专项的6名男子大学生运动员进行了2个特征动作的足部的生物力学分析。试图通过不同项目指标的对比分析得出不同专项的足底压力和运动学特征，从而为足踝部损伤研究和运动鞋专项化的相关领域提供实验依据和理论基础。

1.研究方法：

1.1文献资料法

1.2实验法

1.3对比分析法

2.研究对象：本研究选取湖北大学体育学院6名本科生为研究对象，其中三名为足球专项，3名为网球专项。6名受试者均无下肢足底足踝病痛史。

3.实验器材：1.Novel Pedar system （鞋垫式足底压力测量系统）――垂直压力测量/静止状态和运动状态. 2.身高、体重测量器

4.实验步骤：

4.1.进行Novel Pedar system 足底压力分布测试系统的连接和调试。

4.2要求受试者均穿着运动服装、体操鞋，测量受试者身高、体重后登记受试者情况。

4.3选择符合各受试者鞋内底尺码的测试鞋垫，确保测试鞋垫边缘无折痕，鞋垫大小与鞋内底边缘吻合，配戴测试设备后，受试者进行3-5分钟适应性动作练习。

4.4采集网球、足球2个项目运动员各自专项特征动作的足底压力分布数据，共2个特征动作分别是网球项目中网前急停反手截击球（右手执拍）， 足球项目中的急停转身跑左转90度，每人每个动作测试三次，2次动作间隔2分钟。

5.测试指标：

压力峰值：分区内所有传感器在测试阶段内受到的最大合力。

压强峰值：分区内每个传感器在测试阶段内所受压强的最大值。

压力峰值百分比：某分区压力峰值占前中后足的压力峰值总和的百分比。

6.实验数据处理：

6.1采用Excel进行数据分析。

6.2选取网球和足球受试者三次动作取平均值进行分析。

6.3将每只鞋垫分为前足区、中足区、后足区三个分区，这三个分区覆盖了整个足底，此外在定前足区内义了三个特定区域，第一跖趾关节区、趾区、除趾外其他四趾^。

7.实验结果与分析：

7.1网球（网前急停反手截击球）

在网球急停反手截击动作中从跑动、急停到最后的截击步仍然以前足的承载为主趾区的压力峰值尤其显著、后足尤其是支撑脚后足的受力从跑动截击过程有不断增大的趋势，中足几乎不受力，支撑脚的足底压力峰值普遍大于发力脚，急停和截击步足底受力大于跑动步。

7.2足球（急停左转向跑）

由跑动到急停，足球运动员的前足受力面积变小，前足受力集中到前足的局部。

在跑动步离地蹬伸阶段，趾对身体向前移动起着举足轻重的作用，但在急停步的落地缓冲阶段，趾的作用减弱，其他四趾对地的制动作用增大。我们从左脚和右脚的跑动步和急停步对足球急停左转向跑动作的足底压力进行分析可以看出从跑动步到急停步，前足压力峰值明显降低后足的压力峰值明显增大，但前足内侧的压强峰值始终维持较高的水平。

两个项目足底压力分布的对比：

1.第一跖趾关节和趾的足底受力模式。第一跖趾关节区和趾区是前足受力明显的两个特殊区域，这两个位于前足内侧的区域通常是各个动作中前足压力峰值和压强峰值发生的区域。此外，比起缓冲阶段它们在足部主动发力的离地蹬伸阶段起着更重要的推动人体向前的作用。

2.网球运动中，趾区的足底压力峰值表现显著，显示了网球运动中趾作为推动人体重心移动的最后一个小关节，其支撑稳定性和关节力量比起第一跖趾关节更为重要，足球运动中不论是第一跖趾关节区还是趾区都表现出2个项目动作中最大的压强峰值。比较2个项目前足内侧压强峰值情况，可以得到足球项目动作前足内侧压强峰值较大，网球项目动作较小。

3.对比网球急停反手截击球和足球急停转向跑动作，从跑动到急停时后足均有受力增大的变化趋势，因此急停阶段后足明显的受力增大趋势是由于急停阶段为了增大身体重心向后的加速度，运动员必须增大对地受力面积以增大对地反作用力从而达到急停的目的，尽管后足受力增幅较大并且分担了前足载荷的很大部分但是从压力峰值百分比上仍然可以看出，前足依然是急停阶段最主要的承载区域。

8.结论：

8.1足部承担离地蹬伸任务时前足承担主要载荷，中后足受力不显著，足部承担落地缓冲任务时后足和中足受力增大，前、中、后足共同承担身体载荷。

8.2足球项目前足内侧压强峰值最大，网球相对较小。

8.3网球运动中，趾区的压强峰值超过第一跖趾关节区，足球运动中，第一跖趾关节区和趾区压强峰值大。

9.建议：

综上所述我们从运动生物力学的角度出发，对2个专项的运动鞋设计提出以下建议：

9.1网球运动网前截击等动作需要其专项鞋考虑到指在网球特征动作中的重要作用和影响应当增大鞋底跖趾关节部位的灵活性以及趾区域足底支撑的稳定性，以利于趾部位在网球动作中更好的充当最后关节支撑面的作用。

9.2足球运动专项鞋应当具备良好的前足减震缓冲能力并提供稳定性来抵抗踝关节在跖屈位置时的内翻力，通过对鞋面材料进行加厚和加固以增加运动员踢球的舒适度同时提供正常的距下关节灵活性。

参考文献：

[1]王兰美， 郭业民， 潘志国. 人体足底压力分布研究与应用[J]. 机械制造与自动化， 2005， 34（1）：35-38.

第3篇：生物力学研究范文

广州第一军医大学卫生处　（510515）

关键词　脊椎推拿　手法研究　生物力学　重要性

脊柱推拿是以各种力学，特别是生物力学为其理论和假说依据的。与脊柱源性致病的相关学说有很多，较为认同的有脊柱各节段的固定学说、椎体的偏歪学说和由于脊柱内外的平衡失调所致的神经传导障碍学说等。虽然脊柱推拿可缓解患者脊柱的功能障碍，但脊柱推拿治疗的治疗机理仍不十分清楚。由于无法确定脊柱或椎体的位置异常与脊柱功能改变之间的关系，因此，将与之相关的临床表现（现象）都统称为"半脱位"（Subluxation）。

半脱位包含了"骨错缝"，即脊柱的偏歪学说和"骨固定"，为脊柱的固定学说的两种。脊柱的固定学说认为脊柱固定或僵硬可导致脊神经的功能障碍。这些半脱位概念是临床上使用脊柱推拿手法的理论依据。脊柱是由骨骼、肌肉、血管和神经组成，具有许多机构力学和生物力学性质，其功能类似于船桁、发动机和液压装置等，许多临床现象都证实有关脊柱关节半脱位的假说是成立的、合理的。这种将脊柱结构简单化的描述对脊柱推拿者来讲是很容易接受的。作为研究探索极度复杂脊柱功能和性质的一种有效方法，机械工程模型在生物体（包括人体）中的应用正在被广泛地接受。这并不是说脊柱的结构和功能完成等同于简单的结构，因为单一的脊柱结构或功能是无法完成脊柱复杂和精确的运动和负重等功能。

在推拿界一些人将脊柱病变只是简单的分为静力下移位和动力下的功能障碍，对此可采用各种脊柱推拿手法来治疗，然而这种看法未免有些肤浅。临床应用的各种脊柱推拿手法，如一些上颈段的推拿手法是根据脊柱移位的方向来设计的。临床医师根据患者颈椎的活动度将颈椎的功能障碍分为颈椎活动度增大或颈椎活动度减少。

根据推拿临床和基础研究所提供的资料，有关研究小组在对此进行深入研究后得出的结论是："目前，尚无法证明一些脊柱病变，如半脱位的确切病理机制和病变过程。"著名的生物力学专家white和Panjabi在对脊柱推拿的基础研究进行综合分析后于1978年发表了"脊柱推拿疗法的研究状况"一文。文章对脊柱推拿的核心问题如半脱位进行了评价，认为："目前，不同学科的专家尚无法定量或定性地重复出由推拿医师所介绍的脊柱半脱位的征象，因此，仅就现有的资料无法使人信服推拿的治疗机制。"

脊柱推拿的生物力学致力于研究脊柱推拿理论上不足，它是用科学的观点和方法，客观地研究脊柱内在的生物力学关系、脊柱整体的力学系统和基本的生物力学特性。运用生物力学的方法和观点来阐述脊柱推拿的基本概念和作用机制，如半脱位的确切定义等。如何将脊柱移位的功能障碍的关系有机的结合在一起，将是脊柱基础研究所面临的难题之一。

通过科学的研究方法了解脊柱生物力学的性质，进而改进脊柱推拿手法的技巧，是脊柱推拿研究的目的之一。它是要将脊柱复杂的解剖结构、生物力学性质、功能以及脊柱在正常和异常状态下的功能特点，介绍给脊柱推拿者。运用科学的定义来阐述脊柱关节"半脱位"，而不是简单地将脊柱看成是机械装置。

目前尚无法确切地阐述脊柱推拿的作用机制，因而研究脊柱推拿，不仅仅是更准确地描述脊柱关节半脱位、脊柱病变时的神经功能障碍，而且也是为了更确切地阐述脊柱推拿的作用机制，完善和改进脊柱推拿手法。通过研究更进一步了解脊柱解剖结构的特点和生物力学性质。由于在推拿界对脊柱关节半脱位的描述多是基于抽象思维或是由理论上的推测而来，医学界对脊柱推拿普遍存在着一定的偏见或有不同的看法，所以我们要用科学的方法和术语，如解剖学、生物力学和物理学等来定义和描述脊柱关节半脱位。

一般认为脊柱关节脱位多是由于脊柱力学结构的完整性受到破坏所致，所以对半脱位进行准确的定义必将有助于消除目前有关脊柱推拿中的某些模糊概念，对进一步理解和掌握脊柱的解剖结构和生物力学性质，提供可靠的、基本的理论依据。

对脊柱进行科学地研究，在于要运用科学的观点来阐述脊柱关节半脱位，这样可扩大，而不是限制脊柱生物力学的临床运用。应当认识到脊柱并不是象计算机构筑的模型一样，它是处于不断地更新和变化着的，虽然这种变化很慢，但与所有活体一样，脊柱的各个部分并不是一个静止的部件，它是不在断地变化着、更新着、修复着和生长着的，是生物体的一部分。正常脊柱的许多生理参数都不是恒定着的，而是不断地变化着。根据一些理论和假说，有人认为椎体间只是简单的联结，并不复杂，而实际上，维系椎体内稳定的各种机制是相当复杂的。

虽然人体脊柱的整体轮廓和功能基本相同，但没有两个不同的个体间的脊柱会是完全相同的。由于脊柱的退行性改变和各种各样的解剖学变异，使得我们对脊柱不同部位间的关系也不能简单机械地推断。我们所强调的是研究脊柱基本的生物学原理和特点，而不是仅研究脊柱运动节段的"半脱位"、"关节固定"或是仅探讨脊神经的嵌压等问题。

与机械结构不同的是，脊柱的功能是根据反馈机制调节的，主要是由负反馈控制的。一般来讲，影响负反馈调节的单一因素容易被确定。一般认为人体内维持体内平衡的所有控制系统都是受负反馈调节机制调节的，这是人体很重要的生理功能之一。通过机体内相互联系的反馈通道和正负反馈机制，许多因素可影响人体的反馈系统。脊柱的非线和脊柱内外平衡的统一表明，运用脊柱推拿手法来治疗脊柱疾患，其机制是试图将脊柱病变与影响脊柱功能改变的单一因素联系在一起，如脊柱的对线失调、脊柱的僵硬固定等，由于将脊柱结构和功能过于简单化，因而，对此有很大的争议。所以在脊柱推拿的研究中应尽最大可能地了解和发现，影响复杂反馈过程的非正常干扰因素，以避免无效劳动和无谓的争议。

现代医学是根据疾病的病理状况来说明和表达人体异常的解剖结构和功能的。如果将脊柱的各个部分看成是相互之间没有联系的部件，那必将把人体解剖结构和功能的病理性变化情况用纯力学术语来定义和表达。由于机械应力有可能引起脊柱的病变，一些病变可能还会影响到脊柱结构的完整性，所以应当用力学的概念，特别是用生物力学的概念来描述脊柱的疾病状况。

脊柱推拿中的许多内容，如推拿术语和操作是很自然地受到力学概念的影响。如对横突和棘突推搬手法的运用以及对推拿手法的分析也是根据力学概念进行的。由于生物力学概念的应用与现代医学的内涵密不可分，所以对脊柱推拿手法的评价进而转向基本的生物力学，除此，还应包括物理学和工程学等内容，以寻求应用新的理论和方法，重新研究脊柱推拿。通过研究使我们能更进一步地了解脊柱推拿的作用机制、创新脊柱推拿手法、淘汰繁琐和不合理的脊柱推拿手法。

第4篇：生物力学研究范文

腰骶部的肌肉痉挛可使骶骼SI关节承受较大的应力，使关节运动度减小。下面就SI关节所致疼痛和功能障碍做一介绍。

1　运动学研究SI关节运动不是单一、简单的轴向运动，而是在6个自由度上的耦合运动。但旋转和位移幅度很小，最多只有几度和几个毫米，很难测量。虽然在单侧髂骨固定时SI关节可发生较大的运动，但这种推断不一定适用于活体，原因：①由于研究是直接牵拉扭转关节囊的前方，而不是牵拉背侧的骨间韧带，这些骨间韧带具有很强的刚度，研究得出的结论是否是正常的生理运动参数，尚不清楚；②研究中，骶棘韧带和骶结节韧带被切除。这两条韧带的功能是限制骶骨围绕X和Y轴的旋转、增加骨盆平面和SI关节的稳定性；③骶髂和髂腰韧带以及耻骨联合的作用是阻止髂骨的分离；④研究中固定部分髂骨，忽略了载荷过程中髂骨的生理变形，造成SI关节的较大集中应力，导致运动幅度增加。SI关节运动存在着性别差异。男性主要以位移为主；而女性主要是旋转。男性最大旋转幅度1.2°，女性2.8°。提示：不同性别SI关节运动上的差异是由于关节面的解剖形态所决定的。有研究在尸体的SI关节上，比较了关节表面的局部解剖学。结果证实两性SI关节运动间的差异可能是由于不同性别之间的解剖特点所决定的。但也有研究证实年龄、分娩和性别对SI关节的运动无影响。

2　研究SI关节方法学上的错误在测定SI关节运动中有一些方法学上错误，其中一些会导致测量数据的不准确，如使关节运动增加和影响关节运动类型的研究方法。物理治疗师和推拿师喜欢使用轴向旋转推拿方法。有关推拿的骨盆X线片分析，特别是将骨盆作为一个功能单位环绕Y轴进行旋转。相对中心线，在IN/EX位X线片上可增加2mm的投影。如果在二维X线片上骨盆相对双脚有5°的旋转时，就可能有10mm的半脱位。实际上这仅是假象或伪影，即不是三维成像。但如果在临床上用三维的方法来评价SI关节的运动，又很难行得通。有研究指出，有关推拿的骨盆X线片分析忽视了推拿圈外同行对其有效性的评价。因为推拿医师描述了在这种X线片上SI关节的三维位移情况。由于对这些分析方法缺乏业外专家的有效评价，因而这些方法的可靠性值得怀疑。由于尸体与活体上的差异，可能会错误地断定SI关节活动度增加。这些错误包括：①固定骶骨和髂骨，会通过骨移减少载荷，结果增加SI关节的张力，造成关节的运动增加；②切除SI关节韧带，如髂腰韧带，使关节的活动度增大；③切除腰椎和椎间盘，可造成SI关节轴向旋转运动增加。同样，研究中将胸腰筋膜和腰骨盆部的肌肉切除，使得腰骶部自身支架系统的功能丧失。而在健康人中SI关节的运动要比尸体小的多，这在活体三维检测中得到证实。

3　相关的疼痛类型SI关节的病变可导致下腰痛。然而其所导致的疼痛特点仍未确定，有研究将刺激物直接注射到SI关节内，发现疼痛放散到髂嵴后下方10cm和侧方3cm的范围内。据此，可判断SI关节病变所致的腰腿痛。也有研究确定了SI关节功能障碍性臀、股、小腿和足部疼痛的临床特点。SI关节病变所致的下肢痛缺乏L5神经根水平以上受损的征象，可有L5神经根以下任何节段损伤的征象，提示，根据这种疼痛特点可以区分SI关节性疼痛和其它原因所致的下腰痛。

4　临床检查的可靠性SI关节的物理检查方法大致分两类：①摸清骨盆的骨性标志；②激发疼痛，疼痛激发试验和阻滞试验较为可靠，而SI关节所有的特殊检查方法的临床价值尚不能肯定。然而，令人惊讶的是推拿界仍在推崇和使用这些检查方法，究其原因是以往这些检查方法广为流传，推拿界从不同学科，如矫外、内科和骨科中不断引证，以加强自己的理论基础。

5　临床意义和治疗SI关节周围的韧带和肌肉均有丰富的神经分布，这些组织遇受损伤后易产生疼痛。然而，临床各种诊断方法的可靠性尚有疑问。运动触诊也不成熟，如果发现双侧SI关节的运动不对称，可能属正常。因为即使在同一个体双侧SI关节的解剖形态学可有差异，这种解剖学上的差异导致运动学上的不对称。虽然很多病因可引起SI关节疼痛，但根据以往关节的稳定性和运动性研究，活动增加性SI关节疼痛很少发生，然而在病理性不稳和创伤、多产妇、长期卧床所致肌肉萎缩和下运动神经元损伤等，似乎有可能引起疼痛，对此治疗较为棘手。实践证明，治疗多产妇韧带损伤性不稳的唯一方法是应用支架或固定带，以加强SI关节的稳定。支架放在大粗隆上面以增加对SI关节的压力，起着稳定作用。骨盆带的作用相同，对此尚未引起临床的注意。脊柱的所有组织都具有粘弹性，在载荷的初始阶段(当加载或御载时)，脊柱组织出现弹性变形。然而，如果载荷维持超过一段时间后，载荷位移曲线就不是线性的。御载后，恢复最初的弹性载荷。最初的弹性恢复后，组织将逐渐恢复到其静止时的长度，如仍有较明显的滞后现象，则组织将很难再恢复到其原始的静止长度。对于永久性静止性改变(如较严重的创伤)，脊柱组织所受的载荷时间必定延长。推拿手法一般在不到1秒内完成，因此推拿只会造成弹性变形。弹性变形不会引起组织静止状态的长度改变，所以，如果有韧带松弛和不稳，将使关节的运动增加。为了获得正常的运动，唯一的方法是增强关节的稳定。另外，由于骨盆部的载荷传导系统功能障碍，可造成SI关节的疼痛。所以应教会患者如何进行康复煅炼，以提高自身支架系统的功能。煅炼的重点应放在绳肌腱、臀大肌、背阔肌、腹肌和背伸肌等处，近来的研究也表明一种SI关节的注射疗法(prolotherapy)可能对韧带不稳或载荷传导系统障碍的患者有治疗作用，因为此时常合并有局部组织的肥大。对注射、推拿和煅炼疗法慢性腰痛的双盲研究表明：综合疗法对SI关节障碍的患者有较好的疗效。另一方面，如果患者在异常的，如半脱位持续几个月甚至数年，脊柱的软组织也将变形以适应这种异常，并将维持在此上。这些软组织将会发生退变。因此，一个短促的推拿手法不会使已变形的软组织回到正常的位置上去。有人认为单用推拿，仅会使患者症状得到短暂的缓解。不久患者的躯体功能障碍症状又复原，使得患者依赖于手法治疗。为了使已变形的组织恢复正常，则需要长期的力量和康复锻炼。过去10年间，许多专家认为大多数SI关节功能障碍是因关节组织应力的增加或炎症反应所致。因为似乎绝大多数患者伴有肌肉的痉挛或强直，这有可能引起SI关节的应力不平衡或应力增加，造成疼痛和炎症。在这种情况下，手法似乎是可以选择的局部治疗方法。临床也推测SI关节运动障碍可引起患者的疼痛。治疗手法为SI关节特殊的调整手法，然而手法的应用是根据运动触诊测量的方法来判断患者治疗前后的改善情况。治疗前后没有应用三维和放射像片的方法来有效地比较静态下SI关节序列的改变情况。以往有关SI关节运动学研究表明：SI关节病变的患者，其活动度无明显改变。因而，从以上研究得出的结论仅是直接作用在SI关节的手法可能减轻疼痛。最近有人对无症状者SI关节的俯卧位冲击手法后，双腿H反射波的情况进行了研究。结果表明，手法后治疗侧的反射性明显降低，而对照组则无改变。这表明作用在SI关节上的冲力可能会影响运动神经元的兴奋性，从而减轻疼痛，解除肌肉痉挛。然而，就象腰椎小关节、椎间盘和韧带组织对促反射改变一样，SI关节部有着丰富的机械感受器。腰椎的活动度较SI关节大的多，作用于SI关节的任何扳动手法都可使腰椎发生摆动，造成机械感受器的兴奋性增加。与一般概念不同的是，没有什么证据表明在消除反射性改变中，特异性调整手法优于同时扳动多节段的大体类手法。因而，手法对SI关节的特异性作用，只是推测而已。许多临床医师认为SI关节内有空腔，在手法扳动过程中可闻及这些空腔发出"喀哒"声并可用手声察觉到。据信，有响声是表明"脱位"的关节已复位，但没有证据支持推拿可明显改变SI关节解剖位置的这一说法。同样也没有证据表明SI关节面可被分离的足以形成关节空穴，然而一些临床医师仍墨守其原有的想法。在特异性SI关节推拿手法作用时发出的喀哒声很可能是来自L5或S1的小关节或SI关节的附属结构，这些附属结构较SI关节表浅，且较松散。不同下的SI关节生物力学稳定模型表明剪切应力特别容易造成SI关节损伤。为证明此理论，有人用X线、MRI和CT进行了研究。SI关节和耻骨联合剪切力是沿着Z轴和沿着Y轴。创造引起这种剪切应力，常合并有韧带不稳，导致治疗困难。虽然一些可造成骨盆的剪切应力，但由于二维影像学上的投射错误问题，其在X线和其它先进影像学上的表现有疑问且很难评价。有人讨论了SI关节半脱位时的骨盆剪切应力，并提出了一种矫正手法。然而，对矫正时剪切应力的定位尚无确切的证据。研究表明载荷和结构上的不对称可能加重SI关节的紧张度和应力。在尸体腰椎和骨盆研究证明：在较大范围内的自由载荷，在一侧SI关节产生应力集中。SI关节的运动学研究表明，瞬间载荷作用于SI关节可引起关节在三维空间内明显的旋转和位移。因此，矫正由异常和结构性腿短引起人体功效降低和载荷不对称应是主要的治疗。SI关节稳定的生物力学模型表明：SI关节部在驼背畸形、直立坐位、后移和后伸胸部以及一些其它时易被拉紧，结果导致下肢载荷的不称对。这些可增加肌肉的张力以维持平衡，并可造成SI关节的慢性劳损，因此，痉挛组织可造成SI关节的疼痛和炎症。近来的研究证实矫正组织结构对腰痛有治疗作用。42例慢性腰痛患者的足跟被垫高使骶骨底保持在水平位，致使腰椎前凸曲线减少。必要时可使用矫正，使患者的姿势矫正到正常的重力线上。发现姿势矫正配合骶骨底水平的疗法大大优于单独使用手法，这种综合疗法是唯一可改善局部对线不佳和消除慢性腰痛的方法。无论是特异性的矫正手法，还是非特异性的矫正手法，目前，尚无研究证实其能使偏移的骶骨或骨盆回复到正常位置。这主要是由于仅用手法而不配合姿势矫正，不能矫正结构性腿短，这种结构性腿短可引起SI关节内部结构紊乱。然而，许多手法治疗者提出一些特异性的骨盆矫正手法，认为据此即可矫正紊乱。为什么这些未经科学研究证实的推测能在推拿界长盛不衰?究其原因，主要是不了解SI关节的解剖学、生物力学和错误地理解了有关的知识。例如，有人很详细是介绍了SI关节的运动，但忽视了SI关节的活动度。这种断章取义的推测只能误导临床医师。目前，仅就现有的技术尚无法准确地预测不同患者SI关节的性质和功能。推拿医师的概念落后于本文所讨论的先进内容。然而，大多数临床医师很可能认为对SI关节功能障碍有许多合理的诊断和治疗方法。只有深刻理解SI关节的解剖和生物力学知识，才能寻找到适当的治疗方法。这些治疗方法应包括有推拿、康复锻炼、力量练习、稳定支架、矫正骶骨平衡和姿势等。

结论SI关节的特点，如楔形的骶骨、粗糙的关节面、对称性的凸凹和强有力的骨间韧带，所有这些组织结构都增加了关节的稳定性，因而也就限制了SI关节的活动。腰背和下肢的肌肉系统，通过胸腰筋膜构成了骨盆的自身支架系统，这有助于静态和动态时重力的传送。这些复杂结构构成SI关节的稳定，从而也限制了关节的活动。SI关节的活动是在旋转的同时，伴有多个轴的位移。这些运动幅度很小，腰痛患者可能有SI关节的活动度幅大，但很少出现，对这类患者可使用支架和康复锻炼以使SI关节韧带的粘弹和蠕变时间缩短，强壮的肌肉可增加SI关节的稳定性。损伤严重时，SI关节间的凹凸结构在理论上可能发生错位造成不匹配，由此产生疼痛和功能障碍。然而，目前尚无直接证据。或许，推拿可减轻关节间的不匹配。但是，如果推拿能够减轻这种不匹配，那么推拿也有可能造成正常SI关节的不匹配。SI关节是一个真正的滑膜关节，而周围的韧带和肌肉是构成SI关节的唯一稳定结构。因此，推拿不大可能扳动SI关节，实际上，推拿很可能扳动的是SI关节的附属结构和(或) L5、S1小关节，是这些组织结构在手法扳动过程中发出可闻及的喀哒声和手下的错动感。不管怎样，SI关节的推拿手法似乎能够引起反射，由此减轻肌肉痉挛，大多数的SI关节半脱位是由于X线片上的投影错误和临床猜测所致，而X线片一般无法显示患者立体结构上的半脱位。目前文献所介绍的治疗SI关节功能障碍的推拿手法、X线片表现和运动学触诊尚有不完善之处。因此，对有疑问的内容进行临床对照研究，特别是对矫正SI关节错位作用的推拿手法进行研究。这就需要采用有效的三维测量手段，另外，还需要应用三维的测量方法对动态的SI关节组织结构、不同年龄的运动学变化、性别上的差异、关节面的解剖形态对运动的影响以及长期随访等研究。准确有效的诊断方法至关重要。参考文献

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第5篇：生物力学研究范文

关键词：初中；立定跳远；力学；学教法

一、问题的提出

不同阶段，学生的力量、速度、耐力、灵敏和柔韧等身体素质各不相同，为此，教师必须在不同的阶段，根据学生的身体素质情况，选择不同的体育项目，供学生练习、锻炼。初中阶段是学生力量素质发展的敏感期，此时，教师必须增加力量教学和训练比重。各种跳跃运动是发展力量素质的最好方法，立定跳远作为提高学生下肢力量、爆发力的运动项目，没有过多的条件约束、简便易行，是训练学生下肢力量及爆发力的一项重要运动，能够有效地提高学生的身体素质。因此，为了提高学生立定跳远的成绩，本文就利用运动生物力学原理对立定跳远技术进行了分析，以期通过理论指导学生实践，使学生掌握正确的练习方法。

二、研究对象与方法

本文以立定跳远运动为研究对象，从生物力学角度谈起，就其学练法进行了一番梳理，研究过程中运用到了文献法、教学实践法以及总结提炼法等。

三、结果与分析

（一）立定跳远成绩的组成分析

如图1所示，立定跳远的成绩S=S1+S2+S3。S1是双脚起跳离地瞬间身体重心投影点至起跳点之间的距离，S1的大小取决于三个因素：一是身高、腿长，身高腿长在起跳角不变的情况下，重心高则S1增大；二是对于同一练习者，起跳角a的角度越小，S1越大，角度越大，S1越小，但这并不等于说起跳角a的角度越小，立定跳远成绩会越好；三是起跳脚离地瞬间练习者髋、膝、踝三关节及趾关节蹬伸的伸展程度，蹬伸程度越充分则S1越大。S2是起跳脚离地瞬间重心在重心高度水平的抛射距离，根据抛射公式S2=V2×sin2a/g，g为重力加速度是常量，由此可见，S2取决于腾起初速度和抛射角度，腾起初速度越大，则S2也越大，理论上在a=45°时S2最大，但由于空气阻力（可以忽略不计）及考虑S3，实践中a﹤45°，理论证实a=42°时，S2+S3有最大值，这主要是因双脚着地瞬间身体重心低于起跳脚离地瞬间身体重心之故。S3是重心回落到起跳离地重心高度水平线至双脚着地间的距离，它由身高和落地技术动作决定，尽可能收腹举腿、双臂后摆并使双腿较大幅度前伸而又不至于身体后倒的落地技术能获得较大的S3。

（二）立定跳远的生物力学分析

1.起跳技术分析

（1）关节蹬伸速度、幅度。立定跳远的远度主要由髋、膝、踝快速蹬伸及趾关节的末端参与作用而获得，其中各关节的蹬伸速度、蹬伸幅度及协调发力顺序是决定学生立定跳远成绩的关键技术。立定跳远起跳过程可分为下蹲和蹬伸两个环节，前一环节是后一环节的准备和基础，动作质量的好坏对后一环节有着重要的影响。起跳的任务是使人体获得最大腾起初速度及最佳腾起角。根据公式V=2H/t可知，加大起跳时工作距离H，缩短起跳时间t，可以增大腾起的初速度。良好的下蹲动作能为蹬伸创造条件，而下蹲动作能使下肢三关节处于最佳的发力角度，为蹬伸环节做好必要的准备。最大下蹲时下肢三关节角度的不同，会直接影响蹬伸效果，进而影响起跳效果。而最大下蹲过后，下肢关节在短时间内迅速伸展，给地面以爆发性力量蹬离地面的过程称为蹬伸环节。此时，肌肉的工作形式经由下蹲阶段的离心收缩、等长收缩、迅速转变为向心收缩。下蹲阶段伸膝肌群被动拉长，这样，一方面大腿伸展肌群能贮存大量的弹性势能，另一方面肌丝也有了一定的初长度（如果是最适初长度那当然是最好），这就可以使起跳脚对地面施加更大的作用力，从而产生较大的垂直作用力。此外，适宜的下蹲幅度，也能使下肢肌处于最适初长度，产生最快的收缩速度及最大的收缩力量，提高起跳效果。

研究资料证实，120°-140°是膝关节的最佳发力角度，立定跳远准备起跳时，膝关节角度小于最佳发力角度，对于成绩的提高是有利的，一般都从90°左右开始蹬伸发力，且蹬伸过程中，膝关节的角度必须超过135°，有研究显示“膝关节角在135°以上的范围进行发力时，屈膝肌群（股二头肌、半腱肌、半膜肌、腓肠肌）积极参与伸膝活动，其发挥的力量较大，而且随着膝关节角度的增加而增大”。当然，双脚起跳脚离地瞬间，理想的下肢姿势是髋、膝、踝三关节完全伸直，这样既能充分发挥三关节的肌肉力量，使力的作用点通过身体重心，又能增大力的做功距离，使双脚离地瞬间有较高的身体重心。踝关节与髋关节和膝关节相比是小关节，但在立定跳远项目中却有着非常重要的作用。“起跳阶段踝关节的屈伸能力决定起跳阶段的蹬伸程度，踝关节在跳高起跳过程中起着关键作用。”踝关节的柔韧性和肌肉力量是影响立定跳远成绩的两个重要指标，因此在立定跳远练习中我们应对学生的踝关节进行有针对性的柔韧性和力量训练，采用多种方法与手段以提高学生的踝关节力量与伸展幅度。下肢三关节的协调用力能力对立定跳远成绩也起着至关重要的作用。根据大关节先运动原理，立定跳远首先应当是髋关节进行发力，其次是膝关节，最后是踝关节进行用力。这种协调用力能力就如同加速度逐渐减小的变加速运动，加速度逐渐在减小，但速度却不断增大。三关节完全伸直后，就能使作用力通过身体重心，提高力的利用率，进而提高起跳效果。

（2）两臂摆动速度及幅度。在起跳阶段，当两臂加速上摆时，身体会产生一个方向向下的作用力，此力通过起跳腿传递到地面，从而增大了人体对地面的垂直作用力，同时地面也会给人体一个大小相等而方向相反的作用力。这样，在起跳结束瞬间，运动员就可获得一个较大的垂直速度，从而跳到更高的高度。在起跳瞬间，手臂的摆动对起跳效果有着非常重要的作用。从生物力学角度来讲，手臂的摆动速度应越大越好，当双腿下蹲缓冲时，两臂由身后较高位置加速向下摆动，可以减小起跳腿对地面的作用力，避免起跳腿受力过大而过度屈曲，影响起跳效果。而在起跳蹬伸阶段，两臂加速向上摆动，会对躯干施加向下的作用力，这种作用力通过起跳腿传至地面，进一步增加了起跳腿对地面的垂直作用力，根据牛顿第三定律，此时地面也会给人体一个大小相等、方向相反的反作用力，与不摆臂或摆臂速度很小相比，将引发地面作用于人体更大的反作用力。这样在运动员起跳结束瞬间，由于力的增加便能产生更大的垂直速度。另外，双臂摆动后上举，也可以提高人体重心的位置。有研究显示，双臂及摆动腿完全向上伸直，可以使重心提高约身高的1/10。当起跳结束瞬间，双臂快速制动，其惯性力的方向是向上的，能对起跳腿起到减压的作用，对起跳腿的三关节快速蹬伸，特别是对力量较弱的踝关节快速大幅度伸展有着重要作用，对快速拔腰、提肩，带动身体重心快速上升有积极作用。理想的手臂动作，应是下蹲结束瞬间，两臂在体后尽可能高的位置；在蹬伸阶段，两臂应该向下、向前和向上快速有力地摆动。在摆动时，肘关节不应太弯曲，理想的角度大约在90°与完全伸直之间。我们可以用双臂向上摆动的平均垂直速度和摆动幅度来评定摆动效果。在起跳过程中，双臂摆动的平均垂直速度当然是越大越好，还应有较大的摆动幅度。这对于提肩拔腰动作和双脚离地瞬间的身体重心高度都有影响。需要注意的是，臂的摆动幅度并非越大越好，但一般双臂的肘关节不应低于肩关节，这样才能形成有力的摆动和制动，提高起跳效果。

2.腾空阶段技术分析

当双脚离地瞬间起跳动作完成，人体便以初速度V进入斜抛的腾空阶段。当人体重心达到最高点开始下降时，上体要积极下压，同时双臂也应迅速向前下方摆动，并同时收腹举腿，同时为落地动作做好积极的准备。这不仅要求学生有积极的落地意识，还要求其有较强的腰腹肌力量。

3.落地阶段技术分析

当双脚与地面接触瞬间，身体各相应关节应进行积极的屈曲缓冲，双臂积极向后下方摆动并积极制动。当人体通过下肢与地面相互作用时，下肢各关节肌肉虽积极收缩，但由于重力的作用，仍被拉长作离心收缩，完成退让工作。由冲量定理可知，Ft=mv，F=mv /t，mg为人体体重是定量，因此若想减小人体落地时对地面的冲击力，就必须延长力的作用时间。这种缓冲动作对于动作的顺利完成及人体保护有重要的作用。

（三）立定跳远的学、练法分析

1.踝关节的力量及柔韧性学、练

通过力学及技术分析，我们可知道踝关节虽然相对于髋关节和膝关节是小关节，但它的力量及柔韧性对立定跳远同样有着非常重要的作用。

（1）僵尸跳：这主要是用来发展踝关节、小腿和足弓肌群的肌肉力量。双手叉腰或自然下垂，髋关节和膝关节伸直，主要以踝关节的屈伸来完成动作。要求：两脚左右开立、平行向前，等于或略小于肩宽，起跳时踝关节尽最大幅度伸展，落地时用前脚掌着地屈踝缓冲，接着再跳起，每次练习50-60次，练习4-5组。

（2）单脚僵尸跳：发展小腿、脚掌和踝关节力量。上体正直，膝部伸直，单脚向上跳起。跳时主要是用踝关节的力量，用前脚掌快速蹬地跳起，离地时脚面绷直，脚尖向下。原地跳时，不规定跳的次数，以踝关节发酸为准，然后换脚。每次练习重复4-5次。

（3）跪膝：此项练习在游泳初级训练中较为多用，主要用来发展踝关节柔韧性。要求双膝、双踝靠拢跪于地面，臀部坐于双脚后跟之上。每次练习3-5分钟。

2.膝关节技术、力量及摆臂配合学、练

膝关节是人体大关节，其力量的强弱直接影响着学生的立定跳远成绩。

（1）蹲跳起：主要发展腿部肌肉和踝关节肌肉力量。双脚左右开立，脚尖平行，等于或略小于肩宽，屈膝向下半蹲（膝关节角度最好等于90°），肘关节角度约120°，两臂自然后摆，起跳时两臂迅速有力地向前上摆，肘关节不低于肩关节，当脚尖等离地面时迅速制动，起跳时两腿迅速蹬伸，使髋、膝、踝三个关节充分伸展，身体成一直线，最后用脚尖蹬离地面向上跳起，落地时用前脚掌着地屈膝、曲踝缓冲，接着再跳起。每次练习25—30次，重复3—4组。

（2）连续蛙跳：主要发展下肢肌肉力量、起跳技术及上下肢的协调蹬摆能力。双脚左右开立，脚尖平行，等于或略小于肩宽，屈膝向下半蹲，当膝关节下蹲至90°时开始蹬伸发力准备起跳，肘关节角度约120°，下蹲时两臂自然后摆，起跳时两臂迅速有力地向前上摆，摆动幅度为肘关节不低于肩关节，当脚尖蹬离地面时迅速制动，起跳时两腿迅速蹬伸，使髋、膝、踝三个关节充分伸展，身体成一直线，最后用脚尖蹬离地面向上跳起，落地时用全脚掌着地屈膝、曲踝缓冲，当膝关节缓冲到90°时，双臂摆至身体后下方，接着再跳起。每次练习10跳，重复3组。开始对远度不提出过多要求，主要以练习上下肢的协调技术为主，因为动作技能的形成是一个复杂的、链锁的、本体感受的过程，只有在技能形成后，才能逐渐提高强度，打破动作平衡，重新建立动作平衡。

（3）跳伸练习：主要发展大腿肌肉退让性工作能力。双脚平行站立于约50cm的台阶上，向前下方跳出，双脚落于小垫子上屈膝缓冲，当膝关节被动屈曲至90°时双臂由前上方摆至身体后下方，同时快速蹬伸、摆臂向前上方跳出，要求下肢三关节完全伸直，肘关节摆至肩关节上方，突然制动。每次练习6—8次，重复3—4组。膝关节这种退让性工作能力增强，可以提高起跳时下蹲的速度，使退让性工作肌群产生更大的弹性势能，缩短起跳时间，从而获得更大的初速度，提高学生立定跳远成绩。

（4）哑铃摆臂：主要发展上肢及肩带力量。手持哑铃肘关节成120°，双脚成左右前弓步前后摆臂，要求摆动幅度要大，每组练习50—60次，重复4—5组；两脚尖平行等于或略小于肩宽左右开立，双手持哑铃从体侧至双臂水平再至两臂肩上举，每组练习30次，重复3组。

（5）手持哑铃双脚左右开立跳：主要发展踝关节、肩带力量及上下肢协调能力。两脚开立至少大于肩宽，开立时双臂摆至水平，并拢时摆至体侧，要求动作连贯，节奏感强。每次练习30—40次，重复3—4组。

3.起跳角度及落地技术练习

图2

实践中我们发现，学生起跳角度几乎没有过大而都是偏小，为了纠正学生的这一错误动作，教师可利用小垫子来提高学生的起跳角度，如图2所示。小垫子斜面与地面成42°角，要求起跳时身体成一直线与垫子平面平行，当身体重心达到最高点时收腹举腿，积极准备落地动作。为了能够更好地完成收腹举腿动作及意识，我们应尽量让学生采用跳远中的滑坐式落地方式，有小垫子的保护，这种落地方式已成为可能。

四、结语

通过立定跳远的生物力学分析，我们得知影响立定跳远成绩的主要因素是下肢三关节肌肉力量及蹬伸幅度、起跳角度及上肢摆臂技术。有了理论指导，我们便可以有针对性地进行学、练，从而提高练习效果。

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第6篇：生物力学研究范文

[关键词] 下颈椎；脊柱功能单位（FSU）；Luschka关节；稳定性；生物力学

[中图分类号] R318.01 [文献标识码]B [文章编号]1673-7210（2008）07（b）-031-02

Clinical biomechanical research of effects of Luschka ankle on later spinal stability

QU Chao-fa1，WANG Yan-lin2，WU Jing-wen1，LI Jian1，LU Zuo-hong1，WANG Xu1，CHEN Geng-xin3

（1.Department of Neurosurgery, the 211 Hospital of the People's Liberation Army, Harbin 150080，China;2.Department of Anaesthesiology, Harbin Central Redcross Hospital, Harbin 150016，China;3.Department of Orthopedics, the First Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150001, China）

[Abstract] Objective: To test the effects of Luschka ankle on later spinal stability under the physiological conditions. Methods: This experiment had used thirty-two functional spinal units(FSU) which come from sixteen two specimens died of trauma. Abstract randomly, thirty-two specimens were divided into two groups.The groupⅠ was removed bilateral Luschka ankles, the groupⅡ was retained Luschka ankles. The two groups were tested by biomechanics. According to White of later spine clinical instability diagnosis standard score, the effects of Luschka ankle on later spinal stability had been studied.Results:Luschka ankle could limit spine move to lateral distance. It could also limit the last spine move to two sides and rotary when later spine contracted and extended under the physiological conditions. Conclusion:Luschka ankle has significant effect on later spinal stability. Luschka ankle is an important structure involved in later spinal stability.

[Key words]Later spine; Functional spinal unit(FSU); Luschka ankle; Stability; Biomechanics

第3~7颈椎称下颈椎，除第7颈椎，下颈椎结构形态比较一致。下颈椎是一整体，其功能主要包括：①在各种支持头及上颈椎，向下传递载荷。②提供三维空间生理范围活动。③保护下颈段脊髓。以上功能的完成要求下颈椎具有足够的稳定性。而维持下颈椎稳定的基本单位，即脊柱功能单位（functional spinal unit，FSU）的组成部分，在下颈椎稳定中的作用，对判定下颈椎稳定具有重要意义，明确下颈椎FSU的组成部分对维持下颈椎稳定的作用，有助于改进下颈椎、脊髓疾病和损伤的诊断、治疗和保护。第3~7颈椎椎体上面两侧缘向上突起椎体钩与上椎体唇缘相接称为Luschka关节亦有称钩椎关节、椎体半关节，Luschka关节是下颈椎FSU重要组成部分，明确Luschka关节在下颈椎生理范围伸屈活动时对下颈椎稳定性影响具有重要意义。

1材料与方法

1.1材料

本实验所用32个标本分别取自16具因急性外伤致死的正常国人新鲜尸体颈椎，取标本后立即用塑料袋密封，放入-20℃冰箱内保存。实验前将标本取出解冻，保留椎间盘、小关节及韧带结构，暴露相应椎体软骨下骨，用骨锯在颈2~3椎间盘与颈3椎体软骨下骨连接处锯下，在与颈4~5椎间盘与颈4椎体软骨下骨连接处锯下，同样在颈4~5椎间盘与颈5椎体软骨下骨颈6~7椎间盘与颈6椎体软骨下骨连接处锯下，每一颈椎得2个实验标本，共32个标本，标本编号。

1.2方法

将标本两端修平。随机抽样分成Ⅰ、Ⅱ两组，Ⅰ组切除双侧Luschka关节，不破坏FSU其他结构，Ⅱ组保留Luschka关节及FSU其他结构。

实验在Instrun自动控制电子万能试验机上进行。本实验在（36.5±0.5）℃温度场下进行。在上下椎体设定三维空间坐标标记点，将标本固定于试验机工作台上。预先设定程序，计算机控制模拟下颈椎FSU生理条件下下颈椎伸、屈运动，最后计算机打印出实验数据。

2结果

2.1 Luschka关节对FSU伸展时上椎体矢状面相对下椎体水平位移影响的比较

由表1可知，Luschka关节切除组与对照组上椎体矢状面相对下椎体水平位移有显著性差异（P＜0.05）。

表1Ⅰ、Ⅱ组标本上椎体矢状面相对下椎体水平位移

2.2 Luschka关节对FSU伸展时上椎体矢状面相对下椎体旋转角度影响的比较

由表2可看出，Luschka关节切除组与对照组上椎体矢状面相对下椎体旋转角度有极显著性差异（P＜0.01）。

表2 Ⅰ、Ⅱ组标本上椎体矢状面相对下椎体旋转角度

2.3 Luschka关节对FSU伸展时上椎体冠状面相对下椎体向侧方位移影响的比较

由表3可看出，Luschka关节切除组与对照组上椎体冠状面相对下椎体向侧方位移有极显著性差异（P＜0.01）。

表3 Ⅰ、Ⅱ组标本上椎体冠状面相对下椎体侧方位移

2.4 Luschka关节对FSU屈曲时上椎体矢状面相对下椎体水平位移影响的比较

由表4可看出，Luschka关节切除组与对照组上椎体矢状面相对下椎体水平位移有显著性差异（P＜0.05）。

表4 Ⅰ、Ⅱ组标本上椎体矢状面相对下椎体水平位移

2.5 Luschka关节对FSU屈曲时上椎体矢状面相对下椎体旋转角度影响的比较

由表5可看出，Luschka关节切除组与对照组上椎体矢状面相对下椎体旋转角度有极显著性差异（P＜0.01）。

表5 Ⅰ、Ⅱ组标本上椎体矢状面相对下椎体旋转角度

2.6 Luschka关节对FSU屈曲时上椎体冠状面相对下椎体向侧方位移影响的比较

由表6可看出，Luschka关节切除组与对照组上椎体冠状面相对下椎体向侧方位移有极显著性差异（P＜0.01）。

表6 Ⅰ、Ⅱ组标本上椎体冠状面相对下椎体侧方位移

3讨论

由于下颈椎的功能，要求颈椎本身具有足够的稳定性。下颈椎结构形态均比较一致，其椎体借椎间盘和前、后纵韧带而紧密连结，椎弓则由小关节和后方的韧带相连，相邻椎体的上表面降凸而下表面凹陷，使下颈椎的稳定性更为增强。Bailey认为在下颈椎稳定中起决定作用的是肌肉和椎间盘，并特别强调了纤维环的作用，肌肉对颈椎稳定性的影响至今未见较系统的研究报道。Munroe则强调椎间盘和前、后纵韧带在下颈椎稳定中起决定作用。颈3~7两椎体平台间的椎间盘（包括纤维环和髓核），并不宽达椎体的外侧缘，Luschka关节象支柱般在两侧支撑着上面的椎体，其纤维与内侧的椎间盘的纤维相连，在伸屈时，上椎体向前或后滑动，Luschka关节的关节面之间也有相应的滑动，因此Luschka关节是FSU的重要组成部分。White对颈椎的FSU进行了大量生物力学实验，并提出了诊断下颈椎临床不稳的评分标准，但未见Luschka关节对下颈椎稳定性影响的报道。

通过对16具因急性外伤致死的正常国人新鲜尸体颈椎的32个下颈椎FSU节段标本，进行生物力学实验，结果表明，Luschka关节切除组与对照组，FUS加载伸展、屈曲、上椎体矢状面相对下椎体水平位移和旋转角度有显著差异，并且按White提出的下颈椎临床不稳评分标准。Luschka关节切除组矢状面相对水平位移和矢状面相对旋转角度均明显高于评定值，而对照组均低于评定值，故本文研究表明，Luschka关节是维持下颈椎稳定性重要结构。有学者认为Luschka关节是先天就有的真性滑膜关节，也有些解剖学、胚胎学专家认为Luschka关节不是真性滑膜关节而是颈椎随年龄增长而发展的退行性变化。本文笔者认为Luschka关节是人类进化发展过程中（种系发生），从四足着地进化到两足着地，颈弯减小，为增强轴压的抗折力和下颈椎的稳定性而进化的结构。Luschka关节是否为典型关节结构意见尚不统一，功能亦有争议，大多数学者认为，其有限制椎体向侧方移位的作用，也有人认为此关节能防止椎间盘向侧后方突出的作用。本实验结果显示，Luschka关节切除组与对照组上椎体冠状面对下椎体向侧方位移有极显著差异，Luschka关节有限制椎体向侧方移位功能的研究结果得以证实。

[参考文献]

[1]李秉衡.图解关节运动生理学[M]. 广州：广东科技出版社, 1997.186-190.

[2]王以进，王介麟.骨科生物力学[M]. 北京：人民军医出版社，1999.156-190，232-233.

[3]姜宏，施杞，王以进.颈椎稳定性的生物力学实验研究[J].中国脊柱脊髓杂志，1999, 9（5）：257-259.

[4]侯铁胜，杨维权，于涛，等.椎间盘部分切除对颈椎运动影响的实验研究[J].医用生物力学，1999,9（10）：9-16.

第7篇：生物力学研究范文

【关键词】皮划艇（静水）；项目特征；生物力学；研究应用

一、前言

皮划艇（静水）200m作为全新纳入奥运会中的比赛项目。其相比较于500米以及1000米而言，距离更短，竞争也相对更为激烈，因此该项目对于运动员的技术以及素质有着更高的要求，使得该项目的运动特征受到了大量运动员以及科研人员的重视。研究项目特征以及生物力学有着极为现实的意义，对我国的体育竞技水平有着极大的促进作用。

二、项目特征研究

1.运动环境

作为水上运动中的一个项目，皮划艇项目中的艇和人的重心在上面，浮力中心则在下面，一旦出现偏差便会出现翻转力矩，导致人艇系统将会持续在不平稳状态。该项运动要保证运动员在不平衡过程中可以很好的控制身体姿势，运用正确的划桨动作使艇得到水的推动力[1]。若艇处于不平衡状态中，为了使艇可以平稳而快速的前进，将对运动员的身体控制能力以及平衡力有着极高的要求。

2.运动属性

该项目一般的比赛时间处于40s～60s间，和300米短跑所需时间相近，然而却和短跑要克服重力进行大肌肉群做工有所不同，皮划艇不需要进行承受重力，因此肌肉群的负荷较小。主要是进行磷酸原系统以及乳酸糖酵解进行供能，主要是进行无氧供能，消耗的全部能量中仅仅有10%～20%为有氧供能，比赛全程是一种力竭性做功过程[2]。皮划艇作为一项快速无氧为主进行周期性的项目，运动员对于耐力、速度力量、乳酸耐受力和最大力量等能力都有着极高的要求。

3.竞速结构

竞速结构就是在皮划艇比赛的整个过程中对各阶段所需速度加以分配以及节奏安排，研究人员通常将皮划艇全程分为起航、加速以及途中与冲刺四个部分。合理的竞速结构能够对运动员所具有的生物学机制进行最大程度的调动。由于皮划艇是一项水上运动，在处于静止过程中保持平衡非常困难，在起航前将会出现显著地晃动，所以要将比赛全程分为航前准备、冲刺、起航以及途中四个阶段。

航前准备阶段是使艇保持静止于水面上得到出发指令，但是由于皮划艇相对较窄，一旦运动员重心稳定性不佳，要想保证整体的平衡，便要调动大量的肌肉进行维持平衡，将会使划桨做功的肌肉量下降，对出发后的第一浆划行质量造成不利影响，最终对比赛成绩造成影响。所以航前准备对于平衡能力以及中心稳定性有着极高的要求。起航阶段是由静止不断加速至稳定状态，此时要保证一个合理的浆频，并非是浆频越快越好，一旦频率过快将会对体能造成极大的消耗。途中阶段此时艇速非常稳定，此阶段时间以及路程都很长，只有控制好浆频以及划桨节奏，确保一个稳定的途中速度，便要利用速度力量对途中速度加以不断的维持。冲刺阶段则要具有极强的爆发力，在确保每浆效果的基础上最大限度提升浆频，以此来取得最快速度，此时艇速呈现显著地提升。

三、生物力学方法应用和展望

运动生物力学对于竞技体育领域而言，主要是将其运用在合理的训练以及测试中，以技术角度实现对运动员的监控。主要的监控形式对运动员的实时运动技术动力学参数以及运动学参数进行测定，同时对参数做出诊断以及评价，以此作为指导运动技术所学的理论基础。录像解析作为运动学指标获取的主要手段，将划桨过程中的身体、艇速、浆角以及位移等方面的角度、角速度的变化情况加以分析，以此作为训练的技术支撑。在皮划艇前进过程中流水和浆叶间存在的相互作用不仅仅是主要的动力源，同时也是重要的阻力源，对水-浆作用力已经成为主要的动力学研究指标[3]。采用三维运动学能够将皮划艇中水面上的所有的运动指标进行获取，然而在皮划艇监控当中，对艇运动现象造成的原因解释主要是利用水流动力学，从而实现对运动技术进行正确的评价。

四、结语

皮划艇运动相比其他运动而言，对运动员所具有的平衡力以及身体控制能力有着较高的要求。作为皮划艇项目研究中最为关键的阶段，起航准备将对整个比赛成绩造成直接的影响。皮划艇运动对于运动员体能要求相对较高，要想提高比赛成绩，便要在体能的基础上对能量的利用率加以不断的提升。而生物力学将是一种完善运动技术的重要方式，也将是今后研究的重点内容。通过不断的研究提升我国的皮划艇竞技水平，使我国成为一个运动强国。

参考文献：

[1]赵云涛，曹妮娜.浅谈在动作和能量代谢视角下如何进行静水皮划艇项目训练[J].科技展望，2016，07（07）：266+268.

第8篇：生物力学研究范文

1、对途中跑摆动腿技术过程的分析

1．1 摆腿动作效果影响。在支撑阶段，身体其余环节所作的快速摆动动作，必须使摆动环节的重心产生加速和位移，同时使身体总重心也产生相应的加速度和位移，并且会对支撑腿产生一个摆动的附加作用力，此作用力的力值与摆动部分的质量和加速度的乘积成正比，与摆动的加速度方向相反。据此得知，短跑时当支撑腿着地瞬间，摆腿动作有利于减小人体与地面的冲击作用。在缓冲阶段，摆动腿动作能使人体总重心迅速前移，有利于缩短缓冲时间和增加支撑腿内蹬地力量，当支撑腿进入蹲伸时，摆腿动作有利于提高支撑腿的蹲伸速度，途中跑中摆动腿动作的好坏对短跑的途中跑有着相当大的影响。

1．2 蹬地角、着地角、屈膝角、大角对短跑跑速影响。蹬地角是后蹬腿蹬地将要结束时，与地面之间的夹角。资料表明，蹬地角在55度左右最为理想。着地角反映运动员摆动腿着地动作完成是否合理。着地角大，标志跑的过程中，身体处于支撑状态时腿的“剪跤”动作缓慢，摆动腿不压，趴地动作则消极，脚着地点高，身体重心投影较远，这样身体必然会受到制动力量，前一步后蹬所获得水平速度将受到极大的削弱，从而影响跑速的发挥。屈膝角是大腿支撑阶段，膝关节的支撑角度，当屈膝角加大时，股四头肌的拉力减小，阻力臂加大，使膝关节的伸肌群在完成动作时，感到阻力加大，这样使本来“爆发式”收缩后蹬动作变得“柔和”，降低了蹬地速度，缩短了步长。

1．3 摆动腿的摆动方向。在跑的过程中，每条腿都必须经过支撑和摆动过程，一条腿的蹬地正是一条腿摆动动作形成跑的开始姿势，蹬和摆的协调配合是正确完成蹬高地面，快速交换腿和积极落地的先决条件。正确的摆动腿方向是当膝关节移至人体重心的垂直点后，摆动腿要迅速向人体前上方摆动以大腿与地面平行为上，膝关节要有向前上方“顶”的视觉，才是合理的摆动方向。

2、摆动腿技术的练习方法

原地支撑送髋，单腿支撑跑，摆动腿负重摆动，橡皮带摆动腿原地前摆，负重弓步跳或弓步走等皆为改善短跑途中跑技术的有效训练方法。

2．1 “以髋为轴”的摆动练习。交换腿摆动。借助练习器，用前臂、肘支撑身体（悬垂），成腾空弓步，双换作前后快速摆动练习。要求髋部放松，摆动时大腿带动小腿，大腿前摆至接近水平位时积极作下扒后摆，后摆结束后小腿积极主动向大腿折叠准备作下一次的前摆。练习中要强调交换摆动的幅度、速度和动作的规范，突出“以髋为轴”的特点。训练目的：提高和强化摆动腿在短跑中腾空动作的摆动技术动作的规范、幅度、快速的摆动，加强髋关节的力量、灵活性、柔韧性，从而缩短跑动中腾空的时间，达到提高运动成绩的目的。每次训练课安排练习10组，每组每腿摆动在50～80次。间隔时间5min／组。

2．2 “以伸髋下扒为主”的摆动练习。摆动腿拉橡皮筋摆动。方法一：橡皮筋前、前下牵拉摆动腿作快速摆动练习。方法二：橡皮筋后牵拉摆动腿作快速摆动练习。练习时预先将橡胶带系在踝关节处，双手支撑在1．2m高左右的肋木架上，身体与地面成45至60度角左右，脚跟提起，两种方法都采用两腿轮换进行蹬与摆的练习，前摆时支撑腿伸直，摆动腿摆动至水平位高，小腿下垂，然后快速地做下压扒地动作，在摆动腿处于垂直阶段时，支撑腿可作微屈膝的动作。训练目的：方法一中前牵拉是加强摆动腿的前摆伸髋的意识、速度、幅度和后摆的力量及强度；左右前下牵拉是加快前摆伸髋后及时快速下扒的动作（防止前抛小腿）以达到缩短摆动时间的目的。方法二中后牵拉是加强摆动腿的后摆意识、速度、幅度和前摆的力量及强度。每次训练6～8组，每腿练习在50～60次，并且控制在15～20s／腿。间隔5min／组。

3、结论

3．1 加强下肢摆动伸髋和积极下扒着地训练，能有效提高短跑运动成绩和身体素质。

第9篇：生物力学研究范文

关键词:女子铅球;优秀运动员;最后用力阶段技术;运动学特征

中图分类号:G824.119 文献标识码:A 文章 编号:1007-3612(2010)09-0121-04

A Research on Kinematic Characteristics of Final Thrust Phase Te chnical of Excellent Female Shot Putters in China

YANG Ruipeng1,CHEN Xiaolong1,LI Jingang2

(1. Department of Physical Education, Xianyang Normal Univers ity, Xianyang 712000, Shaanxi China;2. Rui Quan Secondary School, Wein an 714000, Shaanxi China)

Abstract: the paper uses three elite female athletes as its subject and adopts the methodof literature review, threedimensional camera and video analysis to analyze th e techniques of the players with the highest scores in the Xiao shan, Shijiazhua ng, Suzhou, and the National Track and Field Grand Prix Championship. It analyz es kinematic characteristics in the last force stage from time, space and space time perspective. It finds that: 1) the right pedal turn of LI Meiju is notactive, braking and the effective kicking of left foot is inadequate; For Li Li ng, the main force point is not obvious; The left muscle pretension level is n ot enough; and the distance of left foot distance to the starting board is too f ar. For GONG Lijiao, the strengthening up and forcing of the upper body is to o earlier. The shot angle is relatively low but she shots faster than the othe r two players. 2) For the three players, there is no difference in their heigh t of shot, but there has a gap in the pace of shot. 3) In the course of the la st force, the distance and time of the shot is relatively short.

Key words: women's shot put; elite athlete; the final stage of the techn ical force; kinematic characteristics

1 研究对象与方法

1.1 研究对象 我国现役的3名优秀女子铅球运动员李梅菊、李玲和巩立娇在萧山、苏州和石家庄田径大奖 赛比赛中背向滑步技术最后用力阶段技术――“从左脚落地到铅球离手”[1]的运 动学特征为研究对象(表1)。

1.2 研究方法

1.2.1 三维摄像法 采用现场高速录像图像采集与计算机硬盘记录系统设备,对被试比赛技术图像进行了现 场采集。高速录像光学镜头为美国PULNIX公司生产的CCD高速扫描摄像头(TM-6710CL), 有效感光面积5.8mm×4.3mm;CCD感光元件尺度为9.0 μm×9.0 μm;有效图像相素为6 48 ( 长)×484(高),拍摄频率为120 p/s;暴光时间为1/1 000 s;高速采集卡为METEORII-CAMER A-LINK(加拿大),主光轴高度1.2 m,两摄像头距离拍摄点为10 m,主光轴间夹角约为90 °。赛前和赛后拍摄了艾捷三维立体框架坐标。

1.2.2 录像解析法 使用Ariel公司的APAS运动分析系统(美国)对李梅菊、李玲和巩立娇于2008年在萧山 和2007年在苏州的田径大奖赛及2007年在石家庄全国田径锦标赛比赛最好成绩动作进行录像 解 析,依据人体模型的标准和研究的需要选取20个关节点,用低通数字滤波法对原始数据进行 平滑处理,平滑系数为6,获取了所需参数原始数据指标。

1.2.3 数理统计法 运用excel2003对选取的指标与测试结

投稿日期:2009-12-14

作者简介:杨瑞鹏,讲师,硕士,研究方向体育教学与训练。

果进行了统计分析,计算出所选指标的平均值、标 准差,并对指标参数进行了相关性分析,指标显著性差异检验。

1.2.4 对比分析法 根据解析得出的所需数据,与我国前优秀 铅球运动员(隋新梅、黄志红等)技术动作参数和自身的技术动参数作对比与分析。

2 结果与分析

为了便于对最后用力阶段的技术进行诊断,本文从以下四个关键技术部分对最后用力阶 段技术进行运动学特征分析:第一部分指髋部侧移时的部分参数运动学特征分析;第二部分 指左侧支撑时的部分参数运动学特征分析;第三部分指出手时部分参数运动学特征分析;第 四部分指最后用力整个过程中铅球的做功距离和时间参数运动学特征分析。

2.1 髋部侧移时的部分参数运动学特征分析(表2) 髋部运动的技术特征指在最后用力阶段开始时,右膝和右踝的内转,右腿转蹬推动髋部 侧移特征。在这个阶段要求上体不主动抬起,头颈不主动扭转,从而使身体左侧肌群形成预 先拉紧,为最后用力创造良好的条件。通过对表1中3名运动员右髋运行距离、右髋速度和右 膝速度的平均值和各自右髋运行距离、右髋速度和右膝速度的平均值的比较发现:这三名运 动员共同特点是右髋运行距离大于左髋运行距离;左髋速度大于右髋速度;右膝速度大于右 髋速度,但是右膝速度和右髋速度均值的差值较小,尤其是李梅菊(差值为0.107 m/s), 所以其右腿蹬转不够积极。我们知道右腿用力顺序应该是自下而上的用力顺序,右脚应积极 蹬伸,使髋部前移并向投掷方向送转,实现左侧有关肌群的预先拉紧[3],但是根 据他们右髋 运行距离的对比发现:李玲左髋运行距离较短(0.352±0.09 m),因此,其主要用力 点不突出,身体左侧肌群预先拉紧程度不够,超越器械姿势不充分。

2.1.1 左侧支撑时的部分参数运动学特征分析(表3、表4) 在推铅球最后用力阶段,左侧支撑的好坏,对出手速度和出手高度将产生影响,良好的 左侧支撑可以使铅球在出手前获得足够的动能,并以适宜的角度、高度和速度将球推出。它 可以在尽可能小的瞬时水平速度的情况下获得必要的垂直速度,并获得较大的出手高度。因 此良好的左侧支撑是充分利用身高和臂长自身条件提高出手点以外的另一个必不可少条件。

对表3中分析可知:现役3名运动员左脚着地时左膝角的平均值为(148.440±7.362)°,3 名运动员的左膝缓冲角平均值为(147.215±7.451)°,相比较发现,左膝缓冲角比左膝角 小了1.215°,通 过对他们自身的比较发现:巩立娇左膝缓冲角增大了1.063°。与1997年八届全运会上隋 新梅(20.25 m)、黄志红(20.24 m)、李梅素(19.46 m)在左脚着地时左膝角分别为 132° 、146°、135°[4],其平均值为139°相比,发现现役三名队员左着时左膝角偏大 ,尤其是巩立娇,因此他们上体抬起和发力时机较早,尤其是巩立娇。

出手时3名运动员左膝角的平均值为(174.463±4.012)°,出手蹬地角的平均值为(67.33 2±4.002)°,李梅菊、李玲和巩立娇他们的蹬地角分别是(63.7 596±0.871、69.7 08 6±5.779、68.5 263±0.399)。隋新梅(20.25 m)、黄志红(20.24 m)、李梅素(1 9.46m)出手时左膝角分别为169°、151°、160°,平均值为160°,蹬地角分别为70°、65° 、75°,其平均值为70°。相比之下,除李梅菊的蹬地角较小外,其余两名现役队员与前优 秀运动员的蹬地角没有明显差异,出手时的左膝角度差值较大(约大了14°)。说明现役运 动员非常重视最 后出手时的左支撑,同时这样也可以获得理想的出手高度。

左脚距抵趾板距离对运动运的比赛成绩和左腿的稳固支撑以及蹬地发力有很大的影响, 稳固的左侧支撑,不仅能使滑步取得的预行速度保持良好的加速节奏。通过表2,清晰看到 除巩立娇外的两名队员左脚距抵趾板距离较大,尤其是李玲左脚距抵趾板距离(0.22 266 ±0.069)。因此在训练中应改进滑步技术。 左脚主动积极着地形成的有力制动,可以阻止上肢的向前运动,结合右腿的蹬伸,从而加快 最后用力时髋部、上体和铅球向前上方运动的速度。所以,这3名现役的运动员在以后训练 时还要改进滑步技术,使左脚能够触及抵趾板,形成更稳定的左侧支撑。

在左脚的着地制动以及左臂的快速制动的引导下,左侧各环节的速度发生了明显的变化。从 表4中看,从左脚着地到铅球出手,运动员左髋的速度从(2.578±0.267)m/s减少到(1.3 43±0.328)m/s;左膝速度从1.1834±0.468增加到到(1.653±0.378)m/s;左踝的速度 从(1.669±0.559)m/s增加到(2.655±0.418)m/s,这是由于左踝用力向上蹬伸的速度大 造成 的 ;左肩速度从(3.417±0.92)m/s减少到(1.711±0.911)m/s,而右肩的速度从(2.901± 0.26 5)m/s加速到(4.035±0.270)m/s,这是由于左肩的有效制动造成的。以上数据表明,由于 运 动员左侧肢体强有力的支撑用力、减速与制动效果加速了右侧肢体的运动,使人体获得了良 好的末节用力效果。但是巩立娇右肩的加速效果不是很好(从(3.122±0.379)m/s加速到( 4.032±0.345)m/s,提高了约0.92 m/s);李梅菊的左踝加速效果不是很好(从(2.199 ±0.017)m/s提高到(2.713±0.416)m/s,约0.514 m/s),但是李梅菊左膝速度却是减 小的,这可能是由于左脚的有效制动和积极蹬伸的能力欠佳造成的。因此,李梅菊的左踝用 力向上蹬伸不积极和膝关节速度减小造成了出手前没有达到理想的高度和加速效果。

出手右肩速度李梅菊4.0183.8494.3364.068±0.2474.035 ±0.270

李玲3.7253.924.3684.004±0.330 巩立娇4.2764.1833.6374.032±0.3451.1.2 出手时的相关参数运动学特征分析(表5)

投掷原理告 诉我们,与水平方向成一定角度的抛射体的水平飞行距离取决于其初速度(V0)、出手角度 (0)和出手高度(H),初速度是三个因素中最主要的因素,器械飞行的远度同器械出手 速度的平方成正比[5],是影响 推铅球成绩最重要的指标其中速度为第一要素、角度为第二要素、高度为第三要素。研究数 据很明显的说明了随着出手速度的增大,铅球运动的距离也相应的增大,它们之间属于正比 关系。前人通过相关分析后认为铅球速度的提高几乎与成绩提高成显著性(相关系数大于0 .99)[6],只要出手角度不要有太明显的变化,当增大出手速度时铅球运动距离 自然会增大,而且随着出手速度的相应增大,且距离差之间的增大还是一个呈单调递增的趋 势。

从表5看,我国现役的3名运动员出手速度平均值为(12.334±1.018)m/s,我国前优秀女 子 铅球运动员隋新梅(21.66 m)、黄志红(21.52m)出手速度分别为13.95 m/s、13.93m/ s,二届世锦赛前三名均值为13.76 m/s[7]。可见,现役的3名运动员出手速度与 世界优秀选 手有较大的差距,因此我国现役的这3名运动员迫切需要提高出手速度。他们之间相互比较 ,则巩立娇的出手速度明显大于李梅菊和李玲的出手速度。

出手角度平均值为(34.173±2.906)°,我国前优秀女子铅球运动员隋新梅(21.66 m) 、 黄志红(21.52 m)出手角度分别为39°、36.9°,均值为37.85°二届世锦赛前三名均 值为 37.9°,再通过他们自身出手角度均值的对比发现:巩立娇的出手角度偏低(32.830±2 .833)°,因此除巩立娇外的两名现役动员出手角度与世界优秀选手没有多大差距。

手高度平均值为(2.057±0.056)m,我国前优秀女子铅球运动员隋新梅(21.66 m)、黄 志红 (21.52 m)出手高度都为2.04 m,二届世锦赛前三名均值为2.06 m[8]。由于 出手高度主要 取决于出手瞬间人体的用力姿态(是否腾空)、运动员身材(身高)等因素,因此我们引入新的 参数,即出手的高度除身高来进行衡量,发现:李梅菊、李玲和巩立姣各自的比值平均值分 别是1.187±0.035、1.15±0.072、1.204±0.016,他们的均值为1.181±0.048, 而隋新梅 和黄志红的比值分别是1.20和1.165,平均为1.18,相比之后发现,我国这三名优秀运动 员除出手高度与我国前优秀选手相比没有差距。

2.1.3 铅球最后用力整个过程的做功距离和时间参数运动学特征分析(表6) 最后用力的技术要求是从最后用力开始到铅球出手瞬间尽可能延长铅球的做功距离和缩短完 成时间,铅球速度的80%在这个阶段获得[9]。从表6中可见,我国现役的3名运动员 最后用力 阶段铅球做功距离平均值为(1.575±0.108)m,我国前优秀女子铅球运动员隋新梅(20.2 5 m) 、黄志红(20.24 m)、李梅素(19.46 m)铅球做功距离分别为1.72、1.52、1.73 m, 均值 为1.65 m;最后用力阶段铅球做功时间平均值为0.219±0.013,我国前优秀女子铅球运 动员隋新 梅(20.25 m)、黄志红(20.24 m)、李梅素(19.46 m)铅球做功时间分别为0.27、0 .2 6、0.26 s,均值为0.263 s。与前优秀运动员相比较,我国现役的3名运动员最后用力阶段 铅球做功 距离过短,因此做功时间也要相对要短些。这3名运动员在今后的训练中应尽量在保持较短 的做功时间的前提下,延长铅球做功距离。而延长铅球做功距离的方法是:一是增加水平方 向上铅球的运行距离;二是增加垂直方向上铅球的位移量即铅球的高度差。这就要求运动员 既要尽量降低最后用力前铅球的高度,又要在铅球出手时身体充分伸展以增加出手高度。从 表14看,这3名运动员最后用力阶段铅球的水平距离平均值为(1.281±0.075)m,铅球的高 度差 0.945±0.930,通过他们相互对比发现,李玲的铅球水平运行距离短(0.846±0.018 m )和 铅球高度差小(0.846±0.018)。说明李玲身体向前性不好和铅球垂直位移小,影响了铅球 的 做功距离,这与滑步阶段和过渡阶段技术完成情况有很大的关系。需要说明的是出手高度差 的增加应该建立在不影响出手速度、出手高度和出手角度的情况下。 表6 最后用力阶段的做功距离和时间指标 (m或s)

4 结 论

在最后用力阶段我国这三名现役优秀运动员:

1) 左脚着地时:(1)李梅菊右膝速度和右髋速度的均值的差值较小(差值为0.107 m/ s),李玲左髋的运行距离较短(0.352±0.09)m。因此,李梅菊右脚蹬转的不够积极, 李 玲的主要用力点不突出,身体左侧肌群预先拉紧程度不够,超越器械姿势不充分;李梅菊的 左踝加速效果不是很好(2.199±0.017 m/s提高到2.713±0.416 m/s,约0.514 m/s) ,其 左膝速度却是减小的,这是由于左脚的有效制动和积极蹬伸的能力欠佳造成的;巩立娇右肩 的加速效果不是很好(从3.122±0.37 m/s 9加速到4.032±0.345 m/s,提高了约0.92m/s) ;除巩立娇(0.088±0.023 m)外的两名队员左脚距抵趾板距离较大,尤其是李玲。(2 )与 前优秀运动员相比他们的左膝角偏大,尤其是巩立娇,因此他们上体抬起和发力时机较早, 尤其是巩立娇。

2) 出手时:(1)我国现役的3名运动员左膝角的平均值偏大,说明现役运动员非常重 视出手时的左支撑;(2)除李梅菊的蹬地角较小外,其余两名现役队员与前优秀运动员的 蹬地角没有明显差异;(3)我国现役的3名运动员出手速度与世界优秀选手有较大的差距, 但是他们之间相互比较,则巩立娇的出手速度明显大于李梅菊和李玲的出手速度,除巩立娇 出手角度偏低(32.830±2.833)外的两名现役动员出手角度与世界优秀选手没有多大差 距。

3) 在最后用力的过程中,铅球做功的距离和时间较短。

参考文献:

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