第22卷 第2期 牡丹江大学学报 Vol.22 No.2 2013年2月 Journal of Mudanjiang University Feb. 2013131文章编号：1008-8717（2013）02-0131-04运动力学原理在体育运动中的应用探讨张生芳 王志勇（河西学院体育学院， 甘肃 张掖 734000）摘 要：从肌肉力学和运动过程特征等方面，对运动力学原理在体育运动中的应用进行了分析、探讨。

认为运动力学原理在体育运动中应用的局限性，是由于人体运动的特征性造成的，它不影响运动力学原理在体育运动中的应用。

关键词：运动力学原理；局限性；探讨 中图分类号：G642 文献标识码：A 一、引言体育运动是以人的身体运动为基本活动特征的，无论是以身体运动为指标判断运动成绩，还是以器械运动效果为指标判断运动成绩。

力是人体或器械运动的充要条件。

在实践中，人们为了正确的认识体育运动过程中力与运动的关系，把物理学中的运动力学引入到体育运动技术的研究中，运用物理学中的运动力学原理，为科学地探索和揭示人体运动过程中的基本规律奠定了基础。

对体育运动技术的改进、发展和运动成绩的提高起到了很大的作用。

现代体育基础理论中，技术过程的运动力学分析是研究和认识运动技术不可缺少的一个重要环节。

它的作用主要体现在：（一）帮助人们正确认识体育运动技术；（二）应用运动力学原理来科学地设计和完善人体运动的形式（运动技术）；（三）通过研究力与运动的关系，实现发挥人体（或器械）运动最大的力学效果。

所以，运动力学原理是体育运动技术训练的理论基础和依据。

但在实践中，人们发现运动力学原理在应用中存在一定的局限性和不适宜性。

本文从肌肉力学、运动力学等方面，就这一问题进行了较为全面的分析，旨在为运动力学原理在体育实践中的应用提供借鉴。

二、结果与分析 1. 体育运动的分类运动效果、运动形式和力是体育运动技术过程的基本因素，同时它们是三个相互关联、相互影响的效果指标。

不同的运动形式会产生不同的运动效果，反过来不同运动效果，规定了人体的运动形式。

运动形式不同，人体运动过程中肌肉和关节的配备和组合不同，用力特征不同。

相反，不同的肌肉和关节的配备和组合，也决定了不同的运动形式。

在体育运动中，有些项目是以追求运动形式为目的的，而有些项目是以追求运动效果为目的的。

由于我们讨论的是力、运动形式和效果的关系问题，根据运动目标效果和人体肌肉用力的特征我们可以把体育运动划分为两大类。

（1）以追求合理的运动形式为目的的运动 这类运动的主要特征是人体在运动过程中各运动环节必需控制在一个恰当的动态位置。

这就要求人体的肌肉产生的收缩力和肢体的运动必需维持一定身体姿位，它不要求各部位肌肉收缩力达到最大，而要求力的大小和方向能实现控制肢体按要求去运动。

也就是说力的大小和方向上都必需保持在一个规定的运动形式和状态。

如体操中的大多数动作、篮球中的投篮动作要求的是人体和器械按照一定的要求运动轨迹运动。

（2）以追求最大力学效应为目的的运动 这类运动主要特征是发挥肌肉的最大力，以实收稿日期：2012-11-17作者简介：张生芳（1964—），男，陕西宝鸡人，河西学院体育学院副教授，主要从事田径教学、训练与研究工作。

现最大的力学效应。

人体在运动中，肌肉收缩用力的目的完全是为了实现在运动链末端产生最大的力学效果。

肌肉收缩和关节运动都是围绕实现最大力学效果而进行的。

如田径运动中投掷和跳跃项目。

2. 运动力学在体育运动中的适应性物理学中的运动力学是以研究物体运动（形式和轨迹）与力之间及运动指标与物体运动效果之间的关系为主要内容的。

从体育运动技术角度来讲，研究人体运动过程的特征和规律，并使人体运动科学化、合理化，同样要研究人体运动形式与力之间及运动指标与运动效果之间的关系。

虽然物理学中的运动力学和体育运动中的运动力学研究的对象不同，物理学中研究的是物质实体，体育运动研究的是生物实体，但从力与运动的关系及运动指标与运动效果间的关系来讲，他们是一致的。

首先，从力和运动的关系来讲，体育运动中无论人体运动还是器械运动他们与物体运动有一个共性的特征，即：力使人体或器械产生运动，运动形式和轨迹与力有直接的因果关系。

从这一点来讲，物体运动和人体运动过程是相似的。

所以，应用运动力学原理来研究和认识体育运动过程的规律特征，可以揭示体育运动过程中力与运动之间的关系。

这对改进和完善运动技术，提高运动成绩有很大帮助。

特别是在有器械的体育运动项目中，人们以机械运动力学原理作为研究体育运动的力学基础和理论依据，研究力与运动之间的关系，能有效地解决运动技术环节中诸多力学问题。

其次，从运动指标与物体运动效果之间的关系来讲，无论是单纯的人体运动还是器械运动，运动的方向和速度是决定运动形式和运动效果的主要因素。

以运动力学为基础，通过规范人体的运动形式来实现各环节肌肉协调用力和关节运动形式，使人体或器械获得所要求的运动形式或轨迹，来实现理想的运动效果。

另外，从各个运动项目技术的发展历史来看，是运动力学在运动技术研究中的广泛运用，极大的推进了运动技术的发展和运动成绩的提高，由此可见，运动力学在研究技术动作中有不可替代的作用和适应性。

3. 运动力学在体育运动中的不适应性由于人体和物质实体毕竟有其实质的差异性，所以物理学中的运动力学原理和规律在体育运动中的应用有其局限性和不适用性。

特别是在以追求最大力学为目的的运动项目中。

体育运动中所应用的力学基础大多数是借用的物理学中的固体运动力学。

由于物理学中的固体运动力学，研究的是物质实体，物质实体运动的一个显著特征，就是实体在运动过程中物体的重心不发生改变，而且这种不变化性是跨越时空的。

也就是说实体的重心不随运动时间、运动形式的变化而变化。

另一方面，使物体运动的力基本上都是外力，外力的特点是具有较强的可控制性。

而在人体运动过程中，人体的重心总是随肢体运动的形式在不同时空随时发生变化。

使人体或器械产生运动的力，都来自于自身的肌肉，由于体育运动是人体自身肢体的运动，所以使人体产生运动的力，按施力的形式来说是内力。

人体肌肉内力的一个显著特点就是，随着人体运动过程中身体姿位的改变，使人体产生运动的肌肉力在大小和方向上都在不断的发生变化。

人体运动中肌肉力的这种变化特征与物理学中所研究的固体力学、流体力学和空气力学的变化特征存在较大的差异。

从物理学中的运动力学和人体运动中的运动力学特征比较，我们不难理解，运动力学在体育运动训练实践中的缺陷。

对于以追求合理的运动形式为目的运动，由于不需要发挥肌肉力的最大效应，所以，运动力学的缺陷似乎并不明显。

而对于以追求最大力学效应为目的的运动项目，其缺陷是比较显著的。

如田径运动中推铅球和跳远。

铅球出手后和人体腾空后都属于抛射运动，根据抛射运动的运动规律，通过运动力学分析人们获得了铅球最佳出手角度，教课书上一般认为铅球最佳出手角度为390～420，而在教学和训练实践中，我们发现实际与理论并不相吻合。

在跳远中，从技术要求上有一个腾起角度，实践中按这一角度并不能获得最大远度。

这些理论与实践差异产生的原因主要是由运动力学原理的不适用性和局限性造成的。

4. 肌肉力学的特征运动力学是研究运动过程中力和运动之间的关系的，要认识这一局限性还必需从人体肌肉力学特征和运动过程特征进行分析。

在体育运动中，无论是人体的运动还是器械的运动，其动力源（使人体或器械发生运动的力）都来自于肌肉，是诸多肌肉的收缩和舒张使人体关节按运动的要求产生运动，从而获得运动的效果。

肌肉力与机械力相比有较为显著的特征，即：时效性、力的变化性、力的合成传递性、反向先动性、肌肉132力对肢体运动的约束性。

（1）时效性：力的时效性就是肌肉收缩的快慢与力的效应有关。

肌肉收缩用力的过程实质上是将肌肉的内能转换为力的过程。

在能量与力的转换过程中，存在这样一个关系，就是力与时间是成反比的，时间越短，所获得的力越大；反之亦然。

肌肉内能是相对固定的，所以实现力的大小主要取决于这一转换过程的时间。

这就是我们在田径教学中（特别是在投掷和跳跃项目教学中）为什么强调动作速度快的根本原因。

肌肉力学的这种时效性与机械力学是不同的。

（2）力的变化性：力的变化性就是肌肉在收缩发力过程中随身体姿位的变化力的大小和方向都在不断发生变化。

肌肉收缩产生力的大小与肌肉的初长度是密切相关的，肌肉的初长度越长，肌肉收缩所产生的力越大，而在肌肉收缩产生力的过程中，肌肉的长度是不断变化的，所以肌肉的收缩力，随收缩过程的延续而逐渐变小。

另外，肌肉收缩的同时，肢体和关节同时产生运动，他们相对于人的位置在不断发生变化，这就决定了肌肉的收缩条件在不断变化。

由此而引起的是，在运动过程中力的大小和方向必然发生变化，而且这种变化规律是很难量化的。

我们所学的技术动作，其规范性就是根据肌肉力学的这一特征来设计的。

（3）力的合成传递性：人体运动分为单关节运动和多关节运动。

在体育运动中，大多数的运动都是多关节的一个运动链。

运动链各环节的关节、肌肉按各自不同的运动配制形式依次加速和制动，互相配合，共同完成人体的运动过程。

所以，无论对于运动链末端负载的运动，还是身体的综合运动，在人体运动过程中是多块肌肉协调收缩形成的，这就需要各运动环节按一定的运动配置要求完成身体运动或按一定的配置相互配合把各个块肌肉的收缩力合成后传递到运动链末端。

所以在人体运动中始终存在着肌肉力的合成和传递，而这种合成与传递过程与机械力的合成和传递有很大的区别。

其特点主要表现在力的合成和传递过程中，不同的人体运动的形式，会产生不同的传递效果。

同时肌肉力的合成和传递在具有矢量性的同时还具有纽带性和递进性。

在铅球、标枪学习过程中，许多人感觉有力用不上，其根本的原因是在完成动作过程中破坏了用力和力的传递顺序。

动作的连贯性和协调一致性是完成力的合成和传递的关键。

（4）反向先动性：肌肉在收缩用力前必需具备一个收缩的条件。

这种特征决定了肌肉收缩前必需有一个预先反向伸展或拉长的过程（一般所讲的准备姿势），这一过程在理论上是为了实现身体运动过程中肌肉力的最大效应。

在实践中我们在完成同一动作的过程中往往在细节上会有所不同（也就是说在人体运动中不可能做出完全相同的动作），这就决定了肌肉力的大小和方向始终处于相对的动态稳定。

这正是肌肉力的反向性所决定的。

（5）肌肉力对肢体运动的约束性：对一块肌肉或一个肌肉群来说，要产生最大的力学效应，必需有一个适合于肌肉收缩发力的条件。

这个发力条件规定了人体必需按照一定的预先动作开始和规格化的运动形式才能实现。

所以，从实现肌肉力的最大效应来说，这个条件约束或规定了人体运动的形式。

而这个约束条件与人们所规定或预设的动作不一定完全达到一致。

如投铅球中，我们要求要按一定的出手角度来完成动作，完成这一出手角度同样要求身体按一定的形式运动，而出手角度所要求的运动形式就不一定与实现最大力学效果所要求的形式相一致。