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運動生物力學分析范文1
中圖分類號：G832 文獻標識碼：A
0前言
體操是我國傳統優勢運動項目，舉國體制使得競技體操得到快速發展。從歷次奧運會中國獲得獎牌來看，競技體操獲得的獎牌所占總獎牌的比重在四分之一波動。然而榮耀的背后有鮮為人知的痛苦，由于體操項目具有難、新、力、美、穩的特征，運動損傷現象日趨嚴重，導致現在運動員過早退役，使運動員的運動生涯提前結束。訓練的非科學性造成我國體操運動員嚴重的運動損傷，影響其進入優秀體操運動員的行列，這不僅給國家帶來極大的人才浪費，而且影響我國競技體操整體水平的提高。因此，分析體操運動過程中容易損傷部位損傷機制，為預防和減少運動損傷、設計專項訓練方法等有指導意義。
1運動損傷
1.1運動損傷的概況
運動損傷可分為兩類，即慢性勞損性傷和急性一次致傷。前者主要是訓練過度、教學組織不當的結果。此類損傷主要有手腕、踝關節的各種慢性創傷性腱鞘炎等；后者最常見的是落地或失手時姿勢失常而致傷，此類損傷主要有骨折、摔傷等。研究表明，慢性損傷多于急性損傷。
體操是指練習者在地面上、持輕器械或在器械上，完成依據人體生理、解剖特征及人體運動生物力學原理設計的各種不同難度動作，在空間上展示身體技藝，表現力量、健康、美麗、智慧的一種實踐活動。J.E.Taunton提到由于競技體操競爭較激烈，過去十年競技體操的隊伍不斷壯大，由于青少年的骨骼發育不完全，沒有針對性的科學的訓練方法，足踝、腕骨關節、腰等極易受到損傷。
1.2運動損傷導致運動員過早退役
隨著競技體操動作難度的不斷發展和競爭越來越激烈，運動損傷已成為我國體操運動員退役的主要原因。何曉敏以國家隊和專業隊現役和退役的運動員為研究對象，指出歷屆奧運女子體操冠軍的最佳年齡平均為21歲左右，甚至還有高齡而我國運動員在18歲以前就退役了，潛力還未得到完全發揮，主要原因就是運動性損傷。
2易受傷部位損傷機制
2.1腕部骨關節損傷部位機制分析
體操運動員腕部骨、關節的變異和損傷較常見，學者調查了50名體操運動員，X線征象分析發現體操長期訓練導致的損傷主要表現在橈骨遠端骨骺骨折、尺骨莖突骨折和舟骨骨折。被調查對象均處于青春期或青春前期，他們的骨骺較周圍纖維軟骨脆弱，致使其可塑性較強容易損傷。支撐動作對舟、月骨、橈骨遠端骨骺關節面施加力量不平衡，則可以形成扭錯應力，當這個應力超過了骨骺所能承受的最大限度，骨骺就會破裂。
肌腱是一種索條狀沒有彈力的組織，當肌肉收縮時肌腱緊張并拉成直線。人體的活動是依靠肌肉的收縮與肌腱的牽引實現的。因此，當肌腱繞過關節或骨骼的隆起部位時，為避免緊張的肌腱滑脫深筋膜就在這些部位增厚成環狀或寬平的支持帶將肌腱固定，如手腕部位的腕背側韌帶等。
2.2腰部受力特點及損傷的力學分析
腰椎是脊柱的主要承載部分，也是運動損傷的多發部位。所以對于力量型的運動員來說，腰椎的損傷往往意味著運動生涯的結束即過早的退役。采用生物力學的方法研究腰椎運動的力學性質，了解其承載的機制，不僅可以掌握科學的發力動作，充分發揮運動潛能，還可以避免損傷并延長運動壽命。外國學者指出自由體操中空翻、下橋等甩腰動作的多次反復練習，長期的疲勞導致腰椎損傷，腰部是運動鏈中的核心部位，核心部位的損傷直接影響動作技術的提高。
3損傷的康復和預防
任何運動都要遵循人體生物學、解剖學和力學上的規律，利用所學知識指導訓練預防和避免一些損傷，還可以有助提高訓練的效果。訓練負荷不宜太大，合理安排運動量是防止運動損傷高發生率的有效措施。加強核心力量訓練。競技體操中，身體始終處于非平衡狀態的位移之中，核心部位是人體動力鏈的中間環節，如果核心力量弱則身體的平衡能力、穩定性則弱。體操運動員落地時通過兩腳踝、膝、髖關節等合理彎曲來減緩壓力負荷對人體的傷害并控制平衡。所以，體操運動員經常要控腰來維持平衡，通過腰部核心部位肌肉力量的整體協調用力保證落地穩定性避免損傷。
4小結
體操運動員運動損傷一般為疲勞積累成的慢性勞損。關于我國體操運動損傷的研究越來越廣泛，運動損傷的年輕化趨勢令人擔憂。運動損傷的預防就顯得尤為重要，結合運動生物力學更科學地組織訓練，加強核心力量訓練，有效地提高運動技術并預防運動損傷的發生。預防運動性損傷的一套科學理論體系以及國家相關部門對國家運動員因傷退役的安撫措施有待健全和完善。
參考文獻
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運動生物力學分析范文2
關鍵詞：優秀跆拳道運動員；遠距離進攻型后橫踢；踢擊速度
中圖分類號：G804.66文獻標識碼：A文章編 號：1007-3612(2011)04-0064-04
Biomechanics Research on the Offensive Back Turning Kickin Long Distance of Elite Tae Kwon Do Players
HAO Ying1，DUAN Haijun1，JI Zhongqiu2
(1.College of Physical Education，Northwest Normal University ，Lanzhou 730070，Gansu China; 2.College of Sports and Physical Educati on，Beijing Normal University，Beijing 100875，China)
Abstract: The offensive back turning kick in long distance is the one of main weak links o f elite Tae Kwon Do players.By using the sport biomechanics research to gatherthe data of this technology of elite Tae Kwon Do players，and with parametric an alysis，the result shows: the strength shortage of lower limb influence the star t speed.The sequence error of swing leg at the starting phase affects the starttime interval and the pulling distance between the feet when launching; the gra vity acceleration comes lower in the restoration period which causes the longertime of the restoration period.In order to improve the player’s technique cont inuously，the research provides the theoretical reference for the sport’s devel opment.
Key words: outstanding Tae Kwon Do players; offensive back turning kickthrough long distance; velocity of attack
在跆拳道的眾多腿法技術中，橫踢技術以動作簡潔迅速、擊打效果好等特點成為最常用 、最有實用價值的技法［1］。由于比賽中的或然性，根據時機、戰術組合的不同需 要，運動 員往往采用有別于標準后橫踢的技術動作［2］，遠距離進攻型后橫踢技術就是其中 的一種， 它是指從距離較遠的位置主動發起的后橫踢［3］。動作形式與后橫踢［4］基 本相同，但因其進 攻距離長，導致支撐腳向攻擊方向有較大的位移［5］。作為后橫踢在競技中的變形 動作，遠 距離進攻性后橫踢常與步法相結合使用，如踮步、跳換步、前進步等［6］，它也可 以是直接從原地發起的遠距離進攻。
我國開展跆拳道運動的時間相對較短，整體實力水平發展不均衡，未形成奪金的群體優 勢［7］。造成落后的原因是多方面的，腿法技術運用的熟練和優劣程度是衡量一個 運動員技 能水平的主要指標［8］。目前，國內缺乏對高水平運動員腿法技術的深入研究，這 將嚴重制 約我國跆拳道訓練的發展水平［9］。因此，有必要將更加接近實戰的技術動作進行 科學、系統的分析，為我國跆拳道科學化訓練提供理論支持。
1 實驗對象與方法
1.1 實驗對象
研究對象為14名隊跆拳道運動員，其 中9名為健將級運動員，5名國家一級運動員。
1.2 研究方法
1.2.1 三維標定使用一個包括25個標記點的PEAK三維框架，型號為003-C，對拍攝空間進行三維標定。 誤差分析使用運動員樣本量為：n=5，測量次數為2次，運動員實際身高和解析軟件APAS SYS TEM 2003解析后身高標準差平均為0.014，能滿足本次研究的要求。
1.2.2 現場拍攝采用日本產JVC GR-DVL9800SH高速數碼攝相機對跆拳道運動員在實驗控制條件下三維同步定 點拍攝，拍攝時，一部攝像機的主光軸與運動的主平面垂直，攝像機高度為1.24 m，拍攝 距離為12 m，拍攝速度為100 幀/s。
拍攝時，要求運動員站左架，以右腿為擺動腿，盡可能遠的調整自己與目標物之間的距 離，以最大能力踢擊目標。要求運動員踢擊與自己肋部高度相同的靶位。為了保證運動技術 的穩定性，對每一位研究對象的6次三種遠距離進攻型后橫踢技術動作進行拍攝，征求教練員意見，選取質量較高的2次動作進行解析。
1.2.3 影像解析對運動技術錄像采用美國APAS SYSTEM 2003軟件分析。根據扎齊奧爾斯基人體模型［10 ］ ，構造人體16個主要的模型參數，對整個動作進行解析。對數據采用DLT法處理，用數據濾 波法進行平滑，截斷頻率為6，并輸出相關數據參數。將動作參數與動作結構原理相結合進 行分析研究。
2 結果與分析
在保證動作完整性的前提下，根據橫踢技術動作的任務與性質，將遠距離進攻型后橫踢 劃分為步伐階段、啟動階段、提膝階段［11］、踢擊階段［12］和還原階段［13］，并將步伐以外 的階段統稱為擊打階段。實驗涉及的三種遠距離進攻型后橫踢動作，具有相同的技術特點， 擊打階段前的踮步、跳換步都是由于場上戰術安排或雙方對峙時變化的需要進行的步伐調整 。三種動作有無步伐或步伐實施的方法影響到擊打階段初速度的獲得，從而對完成動作的速 度產生影響，但并不會影響擊打階段的技術構成。
2.1 遠距離進攻型后橫踢技術的時間特征分析競技跆拳道中，完成動作的速度是影響技術效果的重要因素。時間是反映完成動作快慢的最 直接的運動學參數，對不同性別研究對象的三種動作各階段時間進行獨立樣本T檢驗， 結果顯示各階段時間在男女運動員之間并沒有顯著性差異。
圖1 擊打階段中各階段時間分布圖
對擊打階段的時間特征分析，觀察到啟動階段、提膝階段、踢擊階段和還原階段分別占 整個擊打階段的22.13%、18.04%、16.21%、43.62%。通過相關分析，啟動階段、提膝階 段和 還原階段用時與擊打階段用時存在顯著相關關系，說明這三個階段是影響整體技術的關鍵階 段。其中，還原階段耗時最多，占總體時間的43.39%，平均在0.316 s，表明運動員消耗 了近 一半時間還原，明顯表現出運動員還原能力的不足。踢擊時間占總時間的比例相比其它幾個 階段最短，表現出積極的踢擊，有利于時機的把握和提高擊響效果。而啟動階段時間占總時 間的22.13%，耗時長，明顯大于提膝和踢擊階段，是研究中反映出的突出問題。從動作結 構 上看，啟動階段的動作幅度小于提膝和踢擊階段，消耗時間也應較短。動作時程分布的不均 衡表明運動員在動作節奏上存在問題，進而會影響整體動作的發力效果。
下面將對影響整體技術的關鍵階段，即啟動階段、提膝階段和還原階段，逐一進行分析 ，分階段探討造成運動員產生技術問題的主要原因。
2.2 啟動階段技術的分析啟動階段是由警戒式開始至擺動腿腳尖離地瞬間止。從動作構成來看，啟動階段髖關節 屈肌為主動發力肌群，踝關節跖屈使得擺動腿蹬離地面，因此，啟動階段髖關節和踝關節發 力技術是影響啟動時間的關鍵因素。
2.2.1 影響啟動階段髖部技術的關鍵技術因素分析
圖2 啟動時髖關節角速度的數據分布圖
通過相關因素分析，啟動時刻髖關節角速度與啟動時間呈顯著性負相關關系（P＜0.00 1 ）。髖部角速度是描述大腿與軀干之間夾角變化快慢的物理量，進一步對啟動時刻髖關節角 速度數值進行頻數分析得到圖2，啟動時刻髖關節角速度的數值中位線位于下1/2處，即數值 分布半數以上小于平均值，表明大多數運動員啟動時刻髖關節角速度較小，并且最大值與最 小值相差較大，說明運動員在此項參數上表現出較大差異，因此，啟動時刻髖關節角速度普 遍較慢是影響啟動時間較長的關鍵技術原因。
通過相關分析，啟動時刻髖關節速度與啟動階段髖膝發力延遲時間、啟動階段踝關節加 速度最大值出現時刻依次存在顯著相關關系。
研究過程中，用髖膝發力延遲時間來表示髖關節和膝關節發力時的先后關系。啟動階段 髖膝發力延遲時間平均為負值，表明從膝關節開始發力到髖關節開始發力的時間極短，甚至 膝關節的發力落后于髖關節，說明運動員啟動階段擺動腿的用力并非由下而上依次進行，而 是存在力量傳遞的脫節或是用力順序的錯亂。啟動階段踝關節加速度最大值出現時刻均接近 擺動腿腳尖離地瞬間，說明啟動階段踝關節發力時間較晚。雖然啟動階段膝踝發力延遲時間 與此階段髖關節角速度無顯著性相關關系，但是，啟動階段膝踝發力延遲時間為(-0.012± 0.047)s，表明啟動階段膝關節發力早于踝關節，這是擺動腿發力順序混亂的又一表現。
2.2.2 影響啟動階段踝關節技術的關鍵技術因素分析通過對啟動時刻踝關節角速度的數據進行頻數分析后發現，大部分運動員啟動時刻踝關 節角速度小于平均水平，因此，啟動時刻踝關節角速度普遍偏小是造成啟動時間長的主要技 術原因。
進一步研究影響啟動時刻踝關節角速度普遍偏小的技術原因后發現，沒有參數與它有顯 著相關關系，說明啟動時刻踝關節角速度普遍偏小是一個原發性技術問題，主要是由運動員 對啟動時踝關節發力技術的理解不到位，掌握技術有偏差，造成了錯誤的技術習慣引起的。2.3 提膝階段技術的分析提膝階段是從擺動腿離地瞬間開始，至膝關節屈曲角度變化到最小值。提膝階段主要完 成了擺動腿大小腿的折疊和支撐腿的拉動，因此，提膝末膝關節的角度和支撐腿向前拉動的 距離是衡量提膝階段技術優劣的決定性因素。
2.3.1 影響提膝階段末提膝角度的關鍵技術因素分析理論上，膝關節繞冠狀軸的運動幅度可達135°～140°［14］，即大小腿折疊后夾角 可達4 0°～ 45°。提膝階段末期膝關節角度平均在94.327°，普遍表現出沒有充分的屈膝，即 便 是屈膝最充分的運動員在提膝末期膝關節的角度64.690°也比理論值大。而屈膝最不充分 的 運動員此時膝角達到120.230°，運動員基本沒有主動屈膝的表現。這樣，嚴重影響了擺動 腿以髖關節為圓心的轉動速度，造成提膝階段時程延長。因此，屈膝不充分是造成提膝階段 時程過長的關鍵因素。進一步分析表明，提膝末期運動員屈膝不充分屬于原發性技術問題。2.3.2 影響提膝末支撐腳拉動距離的關鍵技術因素分析遠距離進攻型后橫踢制勝的關鍵之一在于是否在控制與對手的距離時，成功實施遠距離 的攻擊，擊打遠度體現了運動員的進攻能力［7］。擊打遠度是指運動員從啟動瞬間 到擊中目 標之間的距離，可以分為支撐腳向前拉動的距離，加上擊中目標瞬間支撐腳和目標在水平面 投影點之間距離。擊中目標瞬間，支撐腳和目標在水平面投影點之間的距離，是由兩腿之間 夾角控制的，可以通過柔韌訓練得以改善，但會導致平衡的喪失。而支撐腳拉動距離與擊打 距離顯著相關（P＜0.001），并且支撐腳向前拉動的遠近充分顯示了運動員的下肢爆 發力，可以通過長期的訓練得到充分的改善。
研究顯示，男子支撐腳拉動距離平均為0.402 m，女子為0.237 m，男子運動員向前拉動的 距離大于女子選手，與個別學者［5］的相關研究相悖。支撐腳拉動距離占擊打距離 的比重為 男子22.58%、女子15.38%，實際貢獻率很低。進一步研究支撐腳拉動距離的實驗數值后， 得 出性別對此參數無影響。通過分析支撐腳拉動距離的數值分布，發現多數運動員支撐腳拉動 距離較短。最小值0.097 m與最大值0.593 m相差近0.5 m之多，說明實驗對象在此能力上 存 在差距，而此能力可以通過專項訓練得到提高。因此，支撐腳拉動距離普遍較短是提膝階段 技術不合理的另一個表現，應得到重視。
啟動時重心到兩腳的位置與支撐腳拉動距離呈顯著性負相關關系，說明進攻的有效性應與啟 動時身體姿勢的合理性相一致。重心到兩腳的位置是由重心在水平面的投影點到左腳的距離 與重心的投影點到右腳距離的比值求得的，用氡硎荊弘=X重心-X左/X右-X 重心。
標準的預備姿勢要求重心在兩腳間前1/3處，即氪籩攣 0.5，實驗測得的數據表明運 動 員在啟動時肫驕 0.790，大于理論的合理值，說明研究對象在啟動時重心普遍前壓性不 夠，在啟動時容易造成重心的前后起伏，從而影響了啟動效果，而啟動時重心到兩腳的位置 關系值越大，支撐腳拉動距離會越小。進一步對啟動時重心到兩腳的位置進行數值分布研究 ，發現多數朐 0.5～1.0之間，靠近理論值，因此，啟動時重心到兩腳的位置對支撐腳拉 動距離有一定影響，但不是造成支撐腳拉動距離較短的主要技術原因。
重心速度體現了軀體的整體速度，受多方因素的影響。啟動時刻重心速度的數值分布圖 顯示半數以上數值大于平均值1.284 m/s，表明研究對象啟動時刻重心速度的數值整體較 大，說明啟動時刻重心速度是影響支撐腳拉動距離的直接原因，但不是造成支撐腳拉動距離 較短的主要技術原因。
2.4 還原階段技術的分析還原階段是從踢擊到腳靶，至擺動腿落地瞬間。它是對方最容易反擊的一個環節，還原 過程中，重心下落，進攻腿回收，人體處于單腳支撐的極不穩定平衡狀態，還原的速度和程 度是決定防守反擊的最重要一環。還原的速度和還原后的身體姿勢是評價還原能力的兩個重 要方面。
2.4.1 影響還原速度的技術因素分析提高還原階段的速度，需提高擺動腿收腿的相對速度，以及還原時身體的牽連速度，眾 多學者認為擺動腿踝關節在還原階段的速度峰值小于在踢擊階段的速度峰值，是導致“收比 打慢”的關鍵原因，即縮短還原時間應該以提高肢體的相對速度為主，提高身體的牽連速度 為輔。然而，本研究結果表明，雖然三種動作擺動腿腳尖最大速度出現的時刻均在擊中目標 之前的踢擊階段，沒有出現在還原階段，而且擺動腿腳尖最大速度也遠遠不如世界優秀選手 (17.62±1.21)m/s的水平［15］，充分說明運動員踢擊的絕對速度較低，還原不夠 積極，但 是，通過相關性分析發現，擺動腿腳尖最大速度出現的時刻與還原時間無顯著相關關系，而 重心加速度最大值與還原時間有顯著性相關關系（P
進一步分析重心加速度最大值，觀察到數據最大值0.660 m/s和最小值6.500 m/s間差距較 大，多數運動員重心加速度最大值小于平均水平0.212 m/s，這說明還原階段運動員重心普 遍加速度水平較低，這是導致研究對象還原階段時間過長的主要直接原因。
通過相關分析，根據技術動作的先后順序，把影響重心加速度最大值的技術參數關系用 下圖表示，箭頭方向表示相互影響的因果關系。
圖3 影響還原階段重心加速度最大值的技術參數關系
根據技術動作的先后順序，對還原階段之前的各階段關鍵技術參數進行相關分析可知， 啟動階段和提膝階段技術逐級影響提膝末期和擊中目標時刻的重心速度，最終影響重心加速 度最大值，可見，重心加速不夠是一個繼發性技術問題。根據之前對啟動階段和提膝階段的 技術分析，啟動時髖部技術問題，以及提膝階段屈膝不充分是最終影響重心加速度最大值較 小的根本原因。
擊中目標時刻踢擊方向和水平方向的夾角表明擺動腳在與目標發生碰撞時的情況。踢擊 方向與水平面夾角為0°時，擺動腳與目標發生正向碰撞，能夠獲得最好的擊響效果。本研 究中，踢擊方向和水平方向的夾角平均為20.273°，變化范圍在0.746°～30.948°之間 。從 踢擊方向和水平方向的夾角實驗數值的分布來看，大多數運動員踢擊方向和水平方向的夾角 在20°左右，表明幾乎所有運動員在擊打目標瞬間擺動腳腳背與目標物沒有正向碰撞，并且 為原發性技術問題。
2.4.2 影響擺動腿落地時重心到兩腳位置的技術因素分析擺動腿落地時重心到兩腳的位置體現了踢擊后還原的程度。落地時，如果重心在水平面 的投影點在兩腳之間，人體基本處于有限度的穩定平衡狀態，此時，運動員右站式站立，形 成與啟動前相反的準備姿勢，容易控制重心，有利于攻防銜接。
本次研究結果顯示，男、女運動員擺動腿落地時重心基本處于兩腳之間，但過于接近左 腳的位置，也就是說，運動員擺動腿落地瞬間重心并沒有迅速向前，以控制整體的平 衡，而是較為滯后，并且為原發性技術問題。
3 結 論
1)啟動階段、提膝階段和還原階段是影響整體技術的關鍵階段。
2)擺動腿蹬地時發力順序錯誤，髖部力量的不足，以及啟動時踝關節的主動發力不足 是啟動階段用時過長的主要技術原因。
3)提膝階段末期屈膝不足是影響提膝階段時程過長的原發性技術因素，啟動時髖部錯誤的 發力順序影響了啟動時程，以及提膝階段支撐腳拉動的距離，啟動時身體姿態對支撐腳拉動 距離也有一定影響。
4)還原階段運動員重心普遍加速度水平較低，是導致研究對象還原階段時間過長的主要直 接原因，它受到提膝階段屈膝不充分、啟動時髖部技術，以及踢擊方向的影響。擺動腿落地 時重心還原不充分屬于原發性技術問題。
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運動生物力學分析范文3
摘 要 運動生物力學的測試方法在競技體育研究領域主要應用于技術研究以及發力原理分析等方面，對于拳擊項目相關研究進行梳理，有助于辨析測試方法的應用范圍，對今后的相關研究開展起到有意義的參考作用。
關鍵詞 生物力學 方法 拳擊
生物力學研究，尤其是運動學、動力學、表面肌電等實驗技術逐步應用于拳擊科學研究中。運動學方法應用在技術改進和規范程度判斷等方面，起到很好的輔導作用。動力學研究對對抗性項目對抗時，力的大小、方向的變化及力作用的效果等進行定量分析，揭示發力原理及規律。表面肌電研究應用于判斷動作過程中，哪些肌肉參與收縮，收縮過程中肌纖維發力長短、順序等，這對科學合理化技術動作和確定不同力量訓練方法手段的科學性非常有意義。
李凌云[1]采用生物力學的測試儀器、方法，試圖尋找運動生物力學的一些原理和方法在武術領域中應用規律，從生物力學的原理應用在武術中的情況。我們可以將這些方法同樣應用于其他同場格斗類項目中，為其他同項群項目的生物力學研究提供理論參考和實踐指導。
運動學研究和表面肌電技術在拳擊生物力學研究中應用較為廣泛。郭峰，張日輝[2]探討拳擊運動員后手直拳動作內部神經肌肉系統協同變化，研究認為后手直拳擊打，上肢拮抗肌發揮著重要作用。從肌肉激活順序判斷，動作符合鞭打動作原理，建議加強上肢拮抗肌訓練。劉海瑞[3]的實驗也得出了相似的結果，分析了拳擊出拳擊打拳速突然減速的成因。二者在突然降速的研究結果是一致的。拮抗肌放電信號較強也能夠在一定意義上解釋這一現象的出現，但二者結論中應該加強拮抗肌訓練值得商榷，拮抗肌與主動肌、協同肌的協調配合時準確、高效完成技術動作的基礎，應該從協調性訓練的角度分析更為準確。
王新坤[4]運用愛捷運動錄像測試分析系統，對參加2004年全國拳擊冠軍賽決賽的部分冠軍前手直拳作進行運動學特征的研究分析。結果顯示：運動員打擊瞬間拳速在擊中目標之前會突然增加，其研究結果前手直拳打擊瞬間是加速的，與劉海瑞，郭峰、張日輝等研究后手直拳擊打前速度突降結果相反，其原因有待進一步探討。岳東升、張翠[5]利用高速攝像與測力臺（Kistler）同步測試的方法，對拳擊運動員直拳技術動作進行測試，該研究是典型的以運動學研究技術路線，對運動員技術改進有一定意義。
有關動力學研究在拳擊中較為少見，相關理論研究中，谷曉紅[6]從擊打過程中的生物力學原理問題、打擊力與作用時間、快速移動與穩定性、鞭打技術與多環節協調運動四個方面對拳擊運動中的有關生物力學問題進行了探討，指出了現存的誤區及不足。蘇彥炬[7]對不同擊打技術的下肢發力特征進行了實驗研究，對拳擊下肢發力原理，影響擊打效果的因素等做了宏觀分析，對相關理論研究具有指導意義。
等速肌力測試關節力量從側面反映肌肉力量，但與動作速度不相符合，存在一定的局限。姜傳銀[8]等運用等速肌力測試的方法，對拳擊、跆拳道散打運動員進行比較研究，發現不同項目，不同肌群在速度力量方面的優勢環節。從側面也反映了不同項目因發力環節不同，不同部位的肌肉力量存在著明顯的項目特征。等速測試數據較為精確，但限于單關節測試，動作路線，幅度、速度存在差異，對于專項力量測試存在局限性。
從拳擊相關生物力學研究綜述可見，以往研究對技術運動學分析較多，主要技術為前、后手直拳，分析其原因，直拳的運動學分析可近似理解為直線運動，相對實驗控制和分析容易把握。而對表面肌電的研究可以對發力順序與肌肉貢獻率進行探討，研究結果顯示出的鮮明的個體化特征，從中提取共性及規律較難。表面肌電技術應用廣泛，尤其是對專項訓練手段和方法的檢測，具有很大發展空間，二者有效結合可以彌補簡單運動學分析帶來的誤差。等速肌力測試可以從側面反映關節力量，但與專項發力方式速度不同。以運動學結合動力學研究在力量訓練相關生物力學研究中是比較成熟的研究手段，對于拳擊速度耐力相關研究應該是今后研究的方向 。
參考文獻：
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運動生物力學分析范文4
【關鍵詞】 力學原理；墊球；分析；訓練
1前言
20世紀末排球競賽規則進行了重大修改，特別是每球得分制的實施，比賽時間相對縮短，比賽節奏明顯加快，在高度緊張和激烈的對抗之中，運動員無論是身體還是精神從始至終處于高度的緊張狀態，對運動員的技術、戰術提出了更高的要求。排球比賽是運動員運動技術、戰術、體能、心理等全方面的較量，運動員能夠成功的發揮自己的實際水平，在比賽中有效的組織進攻，主要在于一傳能夠很好的處理每一個球，才能夠避免失分，并且有效的組織起進攻，而且還能夠激勵隊員的士氣。在排球比賽中，墊球是主要用于接發球、接扣球、接攔回球以及防守和處理各種困難球的技術，是組織反攻的基礎，爭取少失分都具有重要意義。而且在扣球中，接扣球還能由被動為主動，穩定情緒，鼓舞士氣，促進排球攻防平衡的重要手段。是每一個排球運動員必須熟練掌握的一項排球基本功。墊球過程中，應當遵循一定的生物力學原理，因為力的作用是相互的，作用力與反作用力必定成對出現，在墊球過程中如果不遵循力學規律，勢必會導致將球墊飛或者下網的現象出現，影響自己的士氣，甚至直接影響比賽成績。本文采取了搜集資料和對照實驗的方法僅對排球中墊球的基本技術發表自己的一點看法，文章僅供參考。
研究目的：闡述生物力學原理在排球墊球動作中占有很重要的地位，使運動員重視理論與實踐相結合，以提高運動成績。
研究方法：對比實驗法 資料分析法
2 在比賽中上臂墊球基本姿勢的生物力學分析
2.1比賽中墊大力量球的生物力學分析
在墊球的過程中，首先要做好基本的墊球準備動作，處理各種情況下的來球。根據力學作用力與反作用力的性質：兩個物體之間的作用總是相互的，一個物體對另一個物體有力的作用,后一個物體一定同時對前一個物體有力的作用.物體間相互作用的這一對力,通常叫做作用力與反作用力.我們來球對上臂的力叫做作用力,上臂對球的作用力就叫反作用力.作用力和反作用力互為因果關系，沒有先后，沒有主次。說明來球的力有多大，它受到的反作用力也就有多大，對于力量大的球，只是單單的正面迎擊，很容易墊飛出界或者下網，我們應當對來球進行力量、速度以及方向的分析，對大力量來球要適當的對其做一下緩沖，在技術動作上稱之為卸力。下面對我校普通學習過排球的8名同學作如下實驗：試驗組經過處理卸力墊擊大力量的球；對照組直接墊擊大力量的球，每人墊擊80次，得到的結果如（圖A-1，2）所示：
對來球直接墊擊的80個球：
對來球卸力處理的80個球
試驗證明，對卸力處理的80個球的成功率明顯的比對直接墊擊的80個球的成功率大大的提高了。其原理可以表示為：作用力等于反作用力，但是經過處理后反作用力等于作用力減去緩沖力（緩沖力為正值）。這說明：無論在比賽過程中，還是在訓練過程中，其技術動作都能夠遵循某一力學規律，巧妙的運用力學原理處理技術上的問題，本身就是一個提高，將力學原理運用到實踐中，就是技術的提高，而所謂的“球感”也可以說是運動員本人能夠下意識的利用力學原理來處理實踐中的問題了，這樣就能更有效的控制球，將球墊到理想的位置，為進攻奠定良好的基礎，也就是掌握了墊球的生物力學原理。
下面對排球墊球的技術動作進行生物力學分析：“在墊重球過程中，由于來球速度快，力量大，觸球后球體的自身的反彈力也大。因此不但不能直接迎擊來球，還應采取含胸收腹的動作，幫助手臂隨球后撤并適當放松肌肉，以緩沖來球力量。同時，用手臂和手腕動作來控制墊球的方向和角度。擊球的手型和部位，應根據來球的情況而作變動，當擊球點稍高并靠近身體時，仍可用前臂墊球；當擊球點底而距身體較遠時，就要用曲肘翹腕的動作把球墊在手腕上部。” 墊球過程中的“含胸”、“收腹”、“手臂隨球后撤”、等動作都是卸力動作，其目的和作用主要是用來緩沖大力來球的沖力，將球有效的控制住、組織進攻，能夠有效的組織防守，是排球防守墊球的重要手段。
2.2比賽中墊中等力量球的生物力學分析
墊擊中等力量球“準備姿勢、擊球點和手型與墊重球的手型基本相同，由于來球的力量稍微減弱，相對球速減慢，手臂迎擊球的動作的速度要慢，手臂要放松，主要靠來球本身的反彈力將球墊起，擊球時要蹬地、跟腰、提肩壓腕、向前抬臂的動作擊球的后下部。”通過對技術動作的分析我們可以得到以下結論：同墊擊重球的動作以及擊球方式來講，墊擊重球的“含胸”、“收腹”、“手臂隨球后撤”卸力動作基本沒有了，相反加上了“蹬地”、“跟腰”、“提肩壓腕”、“向前抬臂”的擊球動作，從力學的角度分析，中等力量的來球作用到手臂上的力相對于重球來講已經減弱，因此墊擊中等力量球時不用“卸力”動作基本上就能夠墊到位了，甚至有時隨著來球力量減弱反而要給來球一定的力量，以便將球順利墊擊到二傳手中。其技術用力學表示：墊擊球的力等于球的反作用力加上上臂對球的力，技術動作要領中的蹬地、跟腰、提肩壓腕、向前抬臂都是給球力量的動作。這也充分證明了墊擊球要根據來球力量的性質決定。力量稍大，給球的力量則應當相應減小；來球力量較小，給球的力量應當適當增大。
2.3比賽中墊擊輕球的生物力學分析
墊擊輕球的動作要領“當球飛到腹前約一臂距離時，兩臂夾緊前伸，插入球下，同時配合蹬地、跟腰、提肩、頂肘、壓腕、抬臂等全身協調動作迎向來球，身體重心隨著擊球動作向前上方移動。”同以上兩種墊球方式比較，墊擊輕球時“蹬地、跟腰、提肩、頂肘、壓腕、抬臂”以及“身體重心隨著擊球動作向前上方移動”都是用力性質的動作，根據生物力學作用力與反作用力的性質分析：由于輕球的力量很小，速度很慢，如果只是靠其反彈力來擊球，根據作用力等于反作用力很難將球墊高或者墊到相應的位置，因此要主動擊球，給球適當的力量，這樣球的出手力量等于球本身的反作用力加上手臂給球的作用力，就加大了球的出手力量，將球墊擊到相應的位置。
3 比賽中雙臂墊球方向的生物力學分析
在排球比賽中，會出現多種情況，因此在接發球時，除了集中力量加快自己的腳步移動，還要提前判斷自己身邊的情況，對于身體體側的球就應當注意自己墊球的技術了，根據反彈力的性質：當力作用到某一物體上，隨著力作用的角度不同，其反彈的角度也隨之改變。體側墊球的技術就是利用力的反彈性質來完成對球的有效控制的。所謂體側墊球就是在體側用雙手擊球，左墊球時，先以左腳前腳掌內側蹬地，左腳向左跨一步，重心移至左腳，保持兩膝彎曲，同時兩臂向左側伸出，左臂抬高于右臂，右肩微向下傾斜。擊球時，用轉體和收腹的動作，配合提肩抬臂在身體左側稍前的位置接住來球，用兩前臂墊擊球的下部。右側墊球動作相反。墊擊體側的球更要掌握好技術動作，以左側墊球為例，體側墊球時兩臂向左側伸出，左臂抬高于右臂，右肩微向下傾斜。這個技術動作要求運動員的手臂內側要對準二傳隊員，當球作用到手臂時，由于反作用力球會按照一定的路線向固定的方位反彈回去，同時要注意判斷來球的力量大小，利用“卸力”、“主動擊球”等技術動作將球平穩的傳到二傳手中。“轉體”和“收腹”是為了加大自己對球的有效控制，同時增加了對球的力量控制，而身體重心的移動是為了使自己保持身體平衡，同時為了讓自己的腳下靈活，便于移動。
通過對技術動作的分析，充分說明了在墊球過程中，生物力學原理在排球墊球運動中每一個環節都能夠運用得到，能夠熟練的掌握好生物力學原理，將理論與實踐充分的結合起來，在比賽中可能會更好的發揮一傳的作用。
4.結語
本文簡要論述了在各種情況下墊球時運用的生物力學原理，通過對技術動作的分析，充分說明了在墊球過程中，生物力學原理在排球墊球過程中每一個環節都能夠運用得到，能夠熟練的掌握好生物力學原理，將理論與實踐結合起來，在現在激烈的比賽中更好的發揮一傳的作用。從而減少失誤，有效的組織進攻，鼓舞隊員的士氣，激勵每一個球員奮發拼搏，提高獲勝幾率。
參考文獻
運動生物力學分析范文5
摘 要 文章通過分析膝關節解剖結構特點和生物力學特征，結合籃球技術動作特點，確定了膝關節各部位運動損傷的發生機制。并提出通過掌握運動員膝關節的運動生物力學特征，對科學指導訓練、提高運動員的訓練水平以及預防膝關節運動損傷發生等具有非常重要的意義。
關鍵詞 膝關節生物力學 運動損傷 力量訓練
運動生物力學根據人體的形態機能特點結合對運動場地器材的改進，研究最合理、最有效的運動技術；通過改善訓練手段增加運動訓練的適應性；通過研究運動損傷發生機制、改善不合理的運動技術，在訓練中改善神經肌肉系統功能和強化運動器官承受能力，達到預防損傷的目的[1]。作者通過參閱大量文獻，闡述籃球運動員膝關節運動生物力學特征，提出其指導膝關節科學訓練和預防膝關節損傷依據。
一、膝關節結構及生物力學特征
（一）膝關節是人體結構最復雜的關節，由兩個包在同一關節囊內的關節組成，即股-髕關節為滑車關節和股-脛關節為橢圓形關節。膝關節周圍的肌肉、肌腱、前方髕韌帶、內外側副韌帶、前后十字韌帶以及內外側半月板共同維持膝關節的穩定性[2]。
（二）膝關節的側副韌帶位于關節囊的外面，有內側副韌帶和外側副韌帶兩條，其主要作用是使膝關節不能產生內收與外展運動，并且限制膝關節過度發生旋轉的活動。[這兩側韌帶在膝關節伸直時被拉緊起固定作用，此時小腿不能做內旋及外旋動作。當屈膝時，這兩側韌帶松弛，小腿可做小幅度的內、外旋動作[3]。在籃球運動中膝關節屈曲，小腿突然內收內旋，或大腿突然外展外旋可能發生外側副韌帶損傷。常見持球突破，急停跳起投籃或跳起搶籃板等動作。
（三）半月板由致密環狀纖維所組成，其中含少量軟骨組織，具有一定的彈性，它們的主要功能是使股骨與脛骨兩者的關節面更加吻合，增加膝關節的穩定性，并且有緩沖股、脛骨之間沖擊力的作用[4]。
（四）膝關節囊內共兩條十字韌帶，主要功能是限制脛骨過度前移或后移。膝關節處于半屈曲位突然完成旋轉及內收、外展是重要的損傷機制，常合并內側副韌帶或半月板損傷。
股四頭肌腱大部分止于髕骨上緣，一部分越過髕骨上緣止于髕骨表面，股四頭肌在膝屈30°時，4個頭的合力最大，加上這時髕股間的力矩最大[5]。
（五）膝關節穩定性生物力學
膝關節是全身最大的負重關節，同時它又缺乏固有的內在穩定性，韌帶、關節囊和提供的靜力和動力性穩定作用起著特別重要作用[6]。
（六）籃球運動的基本技術動作生物力學分析
膝關節主要功能是屈伸運動，在半屈或屈90°時有輕微的旋轉運動?；@球運動中的特點是膝關節于半蹲位滑步、進攻、防守、制動、踏跳與上籃、落地緩沖等。這些動作都要求膝于半屈曲位屈伸與扭轉，以實現快速變向、伸膝發力的要求。
二、膝關節力量訓練
根據膝關節運動生物力學原理，力求膝關節在運動中穩定性和靈活性相統一，力量、速度和耐力相統一。所以對膝關節周圍肌肉韌帶的力量訓練尤為重要。使膝關節適應籃球運動技術特點的力學要求，同時保護關節避免損傷發生。通過對關節周圍肌肉力量訓練經過力的傳遞結構強化至肌腱、韌帶以及骨。
（一）肌肉力量訓練相關理論
“訓練適應”是反映運動員機體在長期訓練和外界環境（指自然環境與訓練、比賽環境、其中主要是訓練負荷）刺激的作用下所產生的生物學方面的“動態平衡”（指能量消耗與補充的動態平衡）。這種適應能滿足競技比賽所需要的各種機能能力，并按照“刺激—反應—適應—再刺激—再反應—再適應”的規律變化。運動訓練的任務就是通過合理的訓練負荷，打破機體原有的生物適應與平衡，使機體在新的水平上產生新的生物適應與平衡[7-8]。
（二）方法
1.固定阻力負荷練習
又稱靜力性練習。是指人體用力時，各運動環節無運動狀態的變化，此時，肌肉產生張力但不發生長度變化。如靜止負杠鈴半蹲等。
2.動力性沖擊負荷訓練
是指肌肉先進行離心收縮、緊接著迅速進行向心收縮的練習方法。是利用肌牽張反射會產生超大力量的原理，是在一次練習中增大肌肉訓練效果的較好練習形式。
3.等動練習器械訓練
該種練習是借助專門的等動力量練習器進行，在練習中，練習的阻力與運動員的用力相適應，從而保證了肌肉在收縮過程中始終按恒速或接近恒速的方式進行。
三、結論
膝關節是人體結構最復雜關節，本身內在不穩定?；@球運動員膝關節運動專項技術動作又處于關節生物力學的薄弱點。所以運動損傷發病率高，籃球技術動作要求膝關節適應其速度力量及耐力要求。在充分了解膝關節生物力學，掌握其力學規律，根據人體形態機能特點，進行科學訓練，不斷改進運動技術，提高運動成績。同時的預防運動損傷及康復都具有重要意義。
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運動生物力學分析范文6
關鍵詞：足底壓力分布、踝關節、專項運動
生物力學的研究范圍包括整個人體，足部生物力學的研究是其中重要的一部分。由于體育運動中，運動損傷的多發性使其成為眾多科研項目的焦點內容。其中，踝關節損傷是所有運動損傷中最常見的運動損傷之一。這類損傷經常發生在籃球、排球和足球等通常需要迅速敏捷地跑動、急停和跳起的項目中。因此，不同專項足踝部的傷病發生機制與防治已成為學術界研究的熱點。此外，隨著專項運動員和教練員對專項運動鞋的防傷能力和功能表現力的要求越來越高，對不同專項動作中足踝部的生物力學特征研究就顯得尤為緊迫和重要。本文在閱讀大量相關文獻的基礎上，應用目前最先進的足底壓力分布測試系統，對網球、足球2個專項的6名男子大學生運動員進行了2個特征動作的足部的生物力學分析。試圖通過不同項目指標的對比分析得出不同專項的足底壓力和運動學特征，從而為足踝部損傷研究和運動鞋專項化的相關領域提供實驗依據和理論基礎。
1.研究方法：
1.1文獻資料法
1.2實驗法
1.3對比分析法
2.研究對象：本研究選取湖北大學體育學院6名本科生為研究對象，其中三名為足球專項，3名為網球專項。6名受試者均無下肢足底足踝病痛史。
3.實驗器材：1.Novel Pedar system （鞋墊式足底壓力測量系統）――垂直壓力測量/靜止狀態和運動狀態. 2.身高、體重測量器
4.實驗步驟：
4.1.進行Novel Pedar system 足底壓力分布測試系統的連接和調試。
4.2要求受試者均穿著運動服裝、體操鞋，測量受試者身高、體重后登記受試者情況。
4.3選擇符合各受試者鞋內底尺碼的測試鞋墊，確保測試鞋墊邊緣無折痕，鞋墊大小與鞋內底邊緣吻合，配戴測試設備后，受試者進行3-5分鐘適應性動作練習。
4.4采集網球、足球2個項目運動員各自專項特征動作的足底壓力分布數據，共2個特征動作分別是網球項目中網前急停反手截擊球（右手執拍）， 足球項目中的急停轉身跑左轉90度，每人每個動作測試三次，2次動作間隔2分鐘。
5.測試指標：
壓力峰值：分區內所有傳感器在測試階段內受到的最大合力。
壓強峰值：分區內每個傳感器在測試階段內所受壓強的最大值。
壓力峰值百分比：某分區壓力峰值占前中后足的壓力峰值總和的百分比。
6.實驗數據處理：
6.1采用Excel進行數據分析。
6.2選取網球和足球受試者三次動作取平均值進行分析。
6.3將每只鞋墊分為前足區、中足區、后足區三個分區，這三個分區覆蓋了整個足底，此外在定前足區內義了三個特定區域，第一跖趾關節區、趾區、除趾外其他四趾^。
7.實驗結果與分析：
7.1網球（網前急停反手截擊球）
在網球急停反手截擊動作中從跑動、急停到最后的截擊步仍然以前足的承載為主趾區的壓力峰值尤其顯著、后足尤其是支撐腳后足的受力從跑動截擊過程有不斷增大的趨勢，中足幾乎不受力，支撐腳的足底壓力峰值普遍大于發力腳，急停和截擊步足底受力大于跑動步。
7.2足球（急停左轉向跑）
由跑動到急停，足球運動員的前足受力面積變小，前足受力集中到前足的局部。
在跑動步離地蹬伸階段，趾對身體向前移動起著舉足輕重的作用，但在急停步的落地緩沖階段，趾的作用減弱，其他四趾對地的制動作用增大。我們從左腳和右腳的跑動步和急停步對足球急停左轉向跑動作的足底壓力進行分析可以看出從跑動步到急停步，前足壓力峰值明顯降低后足的壓力峰值明顯增大，但前足內側的壓強峰值始終維持較高的水平。
兩個項目足底壓力分布的對比：
1.第一跖趾關節和趾的足底受力模式。第一跖趾關節區和趾區是前足受力明顯的兩個特殊區域，這兩個位于前足內側的區域通常是各個動作中前足壓力峰值和壓強峰值發生的區域。此外，比起緩沖階段它們在足部主動發力的離地蹬伸階段起著更重要的推動人體向前的作用。
2.網球運動中，趾區的足底壓力峰值表現顯著，顯示了網球運動中趾作為推動人體重心移動的最后一個小關節，其支撐穩定性和關節力量比起第一跖趾關節更為重要，足球運動中不論是第一跖趾關節區還是趾區都表現出2個項目動作中最大的壓強峰值。比較2個項目前足內側壓強峰值情況，可以得到足球項目動作前足內側壓強峰值較大，網球項目動作較小。
3.對比網球急停反手截擊球和足球急停轉向跑動作，從跑動到急停時后足均有受力增大的變化趨勢，因此急停階段后足明顯的受力增大趨勢是由于急停階段為了增大身體重心向后的加速度，運動員必須增大對地受力面積以增大對地反作用力從而達到急停的目的，盡管后足受力增幅較大并且分擔了前足載荷的很大部分但是從壓力峰值百分比上仍然可以看出，前足依然是急停階段最主要的承載區域。
8.結論：
8.1足部承擔離地蹬伸任務時前足承擔主要載荷，中后足受力不顯著，足部承擔落地緩沖任務時后足和中足受力增大，前、中、后足共同承擔身體載荷。
8.2足球項目前足內側壓強峰值最大，網球相對較小。
8.3網球運動中，趾區的壓強峰值超過第一跖趾關節區，足球運動中，第一跖趾關節區和趾區壓強峰值大。
9.建議：
綜上所述我們從運動生物力學的角度出發，對2個專項的運動鞋設計提出以下建議：
9.1網球運動網前截擊等動作需要其專項鞋考慮到指在網球特征動作中的重要作用和影響應當增大鞋底跖趾關節部位的靈活性以及趾區域足底支撐的穩定性，以利于趾部位在網球動作中更好的充當最后關節支撐面的作用。
9.2足球運動專項鞋應當具備良好的前足減震緩沖能力并提供穩定性來抵抗踝關節在跖屈位置時的內翻力，通過對鞋面材料進行加厚和加固以增加運動員踢球的舒適度同時提供正常的距下關節靈活性。
參考文獻：
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