人体运动的运动学分析
y
Vy
V0
θ
(假设不计空气 阻力)足球的初 速度可分解为在 水平方向的匀速 直线运动和竖直 方向上的匀变速 直线运动。
O
Vx
x
(三)抛点与落点不在同一水平面上的斜抛运动
1 抛点高于落点
θ
设:出手点的高 度为h,出手的 初速度为V0,出 手角为θ
投掷远度
h
L=S+S’
S’ S L
S’可以通过摄影测 量获得
三 人体运动的分类和运动学特征 (质点和刚体的运动类型) 四 体育运动中的转动和抛体运动
课后思考:
1小船在静水中的速度为v1=5m/s,水流的速度为 v2=3m/s, 河宽为d=100m.使小船渡河路程最短, 小船朝什么方向开行? 渡河时间是多少? 2 足球运动员定点射门,球与球门之间距离为 25m,球射出角为30o,初速度为18m/s,足球门 高2.24m,问球能否射进门。
复习
一 人体基本动作都有哪些? 二 骨杠杆分几种类型? 三 简单概述上肢鞭打动作原理。
第三节 人体运动的 运动学分析
引言
人体运动的运动学是对人体运动的定量描 述,是研究人体运动的几何性质。所谓运动的几 何性质,就是人体在空间的几何位置随时间而变 化的规律性。体育运动中人体运动是主体,是运 动学研究的主要对象,器械运动同样属于运动学 研究的范畴,因此人体运动的运动学是研究人体 或器械在空间的位置随时间变化的规律性,主要 包括人体运动的轨迹、速度和加速度。
3某运动员推铅球,铅球离手时的速度为13m/s,出手角
度为42o,出手点高度为2m,求铅球的飞行远度。(画 出简图并进行计算)
1 2
gt 2
Vt V0 gt
V02 Vt 2 2gH
(2) 曲线运动:人体 或器械简化为质点的运 动轨迹相对选定的坐标 系来说是一条曲线,这 种运动称曲线运动。
2 平动、转动和复合运动
(1) 平动:人体内任意 两点的连线,在运动过程 中始终保持平行,物体上 的任何一点瞬时运动都具 有相同的速度或加速度, 这种运动称平动。
(1)平均速度与瞬时速度 ①平均速度
在变速直线运动中,人体的位移与通过这段位移所 需时间之比,称人体在这段时间(或这段位移)的 平均速度。
②瞬时速度
人体在某一时刻或通过运动轨迹某一点时的速度称 为人体在这一时刻或这个点的瞬时速度。
(2)平均加速度与瞬时加速度
①平均加速度
人体运动的速度变化量与发生这种变化所用的时间 之比称加速度。
(二)角速度与角加速度
1 角速度 角速度指人体在单
位时间内转过的角度, 用ω表示。
2 角加速度 角加速度用以表示物
体转动时角速度变化的快慢 和指向,是转动中角速度的 时间变化率。
β=△ω/△t
(三) 角速度、转动半径和线速度的关系
线速度是人体绕转轴转动时,人体上某一点的 速度。
线速度的大小取决于半径的大小和角速度的大 小,
S V02 sin cos V0 cos V02 sin2 2gH
g
2 抛点低于落点
2 抛点低于落点
v
已知:身高AD,人离球框 的距离DF,球框高CF,初 速度为V 求:出手角度的范围。
课堂小结:
一 人体简化类型(质点、刚体) 二 人体运动中的参照系与坐标系
(惯性参照系和非惯性参照系;一维、 二维和三维坐标系)
② 瞬时加速度
瞬时加速度是指人体运动在某一时刻或某一位置的 加速度。
③曲线运动中的瞬时加速度
(3) 速度的合成与分解
① 绝对速度、相对速度和牵连速度
A 绝对速度:研究对象相对于静参考系的速度称
绝对速度(V绝);
B 相对速度:研究对象相对于动参考系的速度称
相对速度(V相); C 牵连速度:动参考系原点相
曲线运动 平动
变速直线运动 匀变速直线运动
圆周运动
斜抛物体运动
自由落体 竖直上抛
刚体 转动
复合运动
1 直线运动和曲线运动
(1)直线运动:直线 运动又称线运动,是指 人体或器械相对一定参 照系,始终在一条直线 上运动,即质点运动轨 迹是一条直线。
①匀速直线运动
S=VT
“小小竹排江中游,巍巍青山两岸走”
“游”描写的对象是什么? --竹排
“走”描写的对象是什么?
--青山
动画中哪些是在运动的? 哪些是静止的? 竹排相对于青山是运动的,相对于竹排上的人是静止的。 青山相对于竹排是运动的,相对于树木是静止的。
物体的运动是永恒的,静止是相对的。
在何种情况下,飞机能进行空中加油!
②变速直线运动
s(m)
匀速直线运动s-t曲线图
t(s)
s(m)
变速直线运动s-t曲线图 t(s)
③匀变速直线运动 A 自由落体运动 B 竖直上抛运动
s
v0t
1 2
at 2
vt v0 at
vt 2 v0 2 2as
H 1 gt 2 2
Vt gt Vt 2 2 gH
H
V0t
(二)参考系与坐标系
1 参考系:描述物体运 动时选作参考的物体或 物体群。
根据研究问题的性质和 方法不同,有两类不同 的参照系:
(1)惯性参照系
(2)非惯性参照系
把相对于地球静止的物体 或相对于地球做匀速直线 运动的物体作为参考标准 的参考系叫惯性参考系 (又称为:静坐标系或静 系)。
把相对于地球作变速运动的 物体作为参考标准的参考系 叫非惯性参考系(又称为: 动坐标系或动系)。
遵循平行四边形和三角形法则
C
D
C
A
B
A
B
1 瞬时性
(三)运动 学量的特征
2 矢量性 3 相对性
4 独立性
(四)运动学实例分析
五 人体转动运动
平动运动中常用的物理量有时间、位移、 速度、加速度等称之为线量。
在转动运动学中与之相对应的有角位移、
角速度、角加速度等称为角量。
(一)角位移
对人体转动而言, 人体各点的半径在相 同的时间内转过相同 的角度。因为转动人 体空间位置的变化可 用角度来反映,称角 位移或转动角。
(2)时间
时间是人体运动过程的时间度量, 是指运动持续时间的长短,它等 于运动结束和运动开始的时刻的 差值。
2 空间特征
(1)轨迹
轨迹是指质点运动的路径
(2)路程 (3)位移
路程是指人体从一个位置移到另一个 位置时的实际运动路线的长度,它是 一个标量,只有大小,没有方向。
位移是指人体运动的起始点到终止点 的直线距离,它是一个矢量,既有大 小又有方向。
一 人体的简化 二 人体运动中的参照系与坐标系 三 人体运动的分类和运动学特征 四 人体转动运动 五 体育运动中的抛体运动
一 人体的简化
根据人体运动的特征,可将人体运动模型 简化为:质点、刚体和多刚体系统等运动模型。
1 质点:具有一定质 量,忽略其大小形态 的几何点。
研究地球的自转, 地球就不能当作质点
度称牵连速度(V牵)。 绝对速度等于相对速度与牵连速度的矢量和。
即
V绝=V相+V牵
设:河宽200米,河水自西向东流速为1m/s,小船相对 于水流划速为1.73m/s(√3 =1.732),试问小船划速保 持与河岸垂直,船在何处靠岸,渡河时间多少?
解题思路:
1确定研究对象、动系、静系
2画出简图
V相 d
V绝
3 找V绝、 V牵、V相
研究对象:小船 动系:流水 静系:河岸
V牵
V牵:流水相对于岸 V相:船相对于流水 V绝:船相对于岸
即 V牵=1m/s 即 V相 =1.73m/s 即: V绝= V牵+V相
② 速度的合成与分解
由已知两个或几个分运动的速度求合运动的速 度,称为速度的合成。
由已知合速度求两个(或几个)分速度,称为 速度的分解。
用公式表示 V= ωR
当角速度不变时,线速度与半径成正比,半径 一定时,线速度与角速度成正比。
六 体育运动中的抛体运动
(一)平抛与斜抛运动
v0
平抛运动
斜抛运动
(二)抛点与落点在同一水平面上的斜抛运动
(二)抛点与落点在同一水平面上的斜抛运动
设:V0=20m/s θ=300
求:足球可能达到的最大高度及飞行远度。
3 时空特征
(1)速度
(2)速率
(3)加速度
速度是指人体所经过的位移与通过 这段位移所用时间之比,是描述人体 运动快慢的物理量。
速率是指人体运动所经过的路程与通 过这段路程所用的时间之比,是描述 人体运动快慢程度的物理量,只有大 小不表明方向。
加速度就是描述人体运动速度变化 的物理量。
4 速度的变化规律
研究地球绕太阳运动, 地球可以当作质点
2 刚体模型:相互 间距离始终保持不 变的许多质点组成 的连续体,有体积, 考虑其形状和大小 及质量。
3 多刚体系统:在研究人体的空间位置变化时,
常把人体的肌肉和内脏等形变忽略不计,而把人 体简化为由多个刚体(环节)组成的刚体系统, 称为多刚体系统或人体模型。
2 坐标系:是指设置在参照系上的数 轴,是参照系的数学抽象。它在性质 上起着参考系的作用,而在数量上又 能精确描述。
可分为:一维、二维、三维坐标系。
它的三要素是:坐标原点、坐标方向 及单位。
(1)一维坐标系
O
x
(2)二维坐标系
(3)三维坐标系 z
O
y
x
三 人体运动的分类和运动学特征
匀速直线运动
(松井秀治,)
(郑秀媛,)
(汉纳范,)
二 人体运动中的参照系与坐标系
(一)运动的绝对性与描述运动的相对性