運動生物力學分析精選(九篇)
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第1篇：運動生物力學分析范文
Biomechanical Analysis of the Knee Injury of Football Players
CHEN Liang
(College of Physical Education, Zhengzhou University, Zhengzhou 450044, Henan)
【Abstract】 The knee is the biggest joint in the human body and the one most prone to injuries. From the perspective of anatomy and biomechanics, the thesis researches into the causes of knee injury of football players and its physiological mechanism, and proposes the corresponding prevention measures.
【Keywords】 Knee joint injury, Football player, Biomechanics
1前言
眾所周知，在足球運動中，球員經(jīng)常需要急速起動，并在高速跑動中變速、變向、急停、起跳、沖撞等。膝關節(jié)生物力學研究結果顯示，在膝關節(jié)呈30°~50°時膝部力量最大，因而幾乎所有的跑跳動作也都在屈30°~50°角時“發(fā)力”。以下肢為主要活動的足球項目，要求運動員需時常保持這一，發(fā)力點集中，髕骨軟骨面承受的壓力很大，在這一角度，髕骨關節(jié)接觸范圍最大，而這時膝的穩(wěn)定又主要靠髕骨維持。這些解剖生理特點，都成為髕骨軟骨在半蹲位受傷的潛在因素，猛烈地撞擊、牽拉會使半月板、十字交叉韌帶損傷；受到不同方向分力撞擊，使膝關節(jié)起固定作用的內外側副韌帶損傷等。本文從生物力學角度對足球運動員膝關節(jié)的損傷進行分析，并提出一些預防膝關節(jié)損傷的建議。
2膝關節(jié)的解剖特點
膝關節(jié)是人體內最大，結構最復雜的關節(jié)。由兩部分構成：即股骨的內、外側髁與脛骨的內、外側髁的關節(jié)面組成的股脛關節(jié)和股骨的髕面與髕骨的關節(jié)面組成的股髕關節(jié)。其關節(jié)囊廣闊松弛，各部厚薄不一，附著于各關節(jié)面的周緣，其外側與肌腱相連結，內側與脛側副韌帶愈合。股脛關節(jié)是球窩關節(jié)，股髕關節(jié)是滑車關節(jié)，二者合起來為滑車球窩關節(jié)。從關節(jié)面形態(tài)看，關節(jié)頭比關節(jié)窩大得多，可造成膝關節(jié)的不穩(wěn)固，同時又由于膝關節(jié)是處于全身最大的兩根骨杠桿――股骨和脛骨之間，在站立、走、跑、跳中，都要受到不同方向力的作用，因而容易產生關節(jié)損傷。所以膝關節(jié)有一系列的輔助結構，如由半月板、髕韌帶、交叉韌帶和脛側副韌帶、腓側副韌帶等進行加固?！?〕
3足球運動員膝關節(jié)損傷原理
3.1髕骨勞損的損傷原理
髕骨勞損是指髕骨的關節(jié)軟骨面(包括股骨髕面的關節(jié)軟骨面)和髕骨周緣股四頭肌張腱膜的附面部分的慢性損傷，即髕骨軟骨病(又稱髕骨軟骨軟化癥)和髕骨張腱末端病。髕骨在膝關節(jié)中具有重要的作用，它能保護股骨的髕面，傳遞股四頭肌的力量，加強股四頭肌的肌力和維持膝關節(jié)在半屈曲位時的穩(wěn)定性〔2〕。
生物力學證明，膝關節(jié)屈曲小于90°時，僅股四頭肌的股直肌起主要伸膝作用，其肌力較弱；超過90°以后，其他三肌逐漸參與伸膝功能。當膝關節(jié)伸到130°~150°時，發(fā)力點集中，力量最強。此角度不但發(fā)力大，而且靈活，有利于各種動作的完成。此時髕骨軟骨面承受力量最大，關節(jié)面接觸范圍也最大。膝關節(jié)的穩(wěn)定主要靠髕骨維持，關節(jié)穩(wěn)定性下降，膝內、外側副韌帶松弛關節(jié)可有一定的內外旋活動，此時髕骨張腱所承受的牽引力更大，髕骨軟骨面因“不合槽”的“捻錯”和“擠壓”，不但使它受到更大的壓力，而且受到摩擦力的作用，這些解剖、生理特點都成為髕骨軟骨在半位受傷的潛在因素。若這些力反復積累或一次暴力超過組織的生理負荷影響了局部的代謝，必然會引起組織細胞的損傷和破壞，從而引起一系列的病理性變化，如腱纖維和骨膜下出血、變化、增生、鈣化，軟骨腫脹、纖維化、龜裂或軟骨剝落等。
3.2半月板損傷的原理
膝關節(jié)在伸直位置時，關節(jié)附近的韌帶和肌肉均保持緊張，所以關節(jié)穩(wěn)定無外展、內收和旋轉運動。有外力作用于膝關節(jié)時，半月板也不容易損傷。但當膝關節(jié)半屈位時關節(jié)附近的韌帶和肌肉處于松弛狀態(tài)，膝關節(jié)失去穩(wěn)定，如果同時處于承重狀態(tài)，股骨髁在股骨平臺上突然旋轉或內外翻時，半月板既要完成伸屈時的移位運動，又要完成旋轉時的移位運動，再加上內外翻運動，使半月板擠于股骨髁和脛骨平臺之間，在股骨髁內旋性牽引下，內側半月板的邊緣附著處可發(fā)生破裂?！?〕當膝關節(jié)繼續(xù)伸直時，將嵌入關節(jié)間隙的內側半月板擠壓發(fā)生撕裂，由于作用力的不同，造成各種類型的半月板損傷。半月板有消除肢體上傳的沖擊力的作用。膝關節(jié)在屈伸加扭轉、內外翻的過程中，半月板的運動發(fā)生不一致的矛盾，致使半月板在股骨髁與脛骨平臺之間發(fā)生劇烈研磨，是半月板發(fā)生損傷的主要解剖生理學因素。另外，如果起動動作不合理，落地動作不好或運動中摔倒，膝部受到?jīng)_撞，動作技術不協(xié)調，不熟練都會引起半月板損傷。〔4〕
3.3 內側副韌帶損傷的原理
內側副韌帶有調節(jié)運動和穩(wěn)定膝關節(jié)的作用，其緊張度隨膝關節(jié)角度的變化而改變。當膝關節(jié)完全伸直時，韌帶的各部纖維均緊張；膝關節(jié)屈曲時，韌帶的前縱部纖維緊張，后部纖維松弛，能限制關節(jié)外翻和脛骨的旋轉活動；當膝關節(jié)半屈位(130°~150°)時，韌帶各部纖維皆較松弛，脛骨可有較大的外展和旋轉活動，內側副韌帶保護力量弱，膝關節(jié)穩(wěn)定最差，容易造成損傷。當膝關節(jié)屈曲在130°~150°時，小腿突然外展外旋，或足和小腿固定，大腿突然內收內旋，使膝關節(jié)過度外翻，導致內側副韌帶損傷。膝外側副韌帶有加強和保護膝關節(jié)外側部的作用。膝關節(jié)伸直時，韌帶緊張和髂脛束一起，限制膝關節(jié)的內翻活動；當膝關節(jié)屈曲時，則韌帶松弛，關節(jié)才有一定的內翻活動。由于膝內側受到時直接暴力的機會較少，加之側副韌帶較堅固，其外面又有髂脛束保護，外側副韌帶損傷的發(fā)生率比內側低。當膝關節(jié)屈曲時，小腿突然內收、內旋，或足和小腿固定，大腿突然外展外旋，使膝關節(jié)過度內翻，可發(fā)生外側副韌帶損傷。
4足球運動員膝關節(jié)損傷的生物力學分析
4.1髕骨勞損分析
髕骨勞損是足球運動中最易發(fā)生的損傷。據(jù)統(tǒng)計有些運動員一場比賽會有一百多次甚至更多變換步型，中途又沒有上下肢運動交替進行，使膝關節(jié)在連續(xù)疲勞下反復變換步型，造成膝關節(jié)局部負荷過重，此時髕骨潛伏著受傷的因素。不但如此，而且足球運動中，身體動作間動靜、快慢變換頻繁，步型轉換非常多，膝關節(jié)由半蹲位開始發(fā)力或扭轉，髕骨張腱附屬區(qū)所承受的牽張力更大，髕股關節(jié)面間易產生錯動、擰扭、撞擊和摩擦。假如這些作用力超過組織細胞的生理負荷，就會影響局部代謝，導致組織細胞的變性和壞死，從而引起腱纖維出血、變性、增生、鈣化和軟骨細胞腫脹、纖維變、剝離等一系列病理改變。因此，長期訓練會因負荷過大或細微損傷積累等原因導致髕骨勞損。長期負荷超過了軟骨的生理限度，妨礙新陳代謝的正常進行，硫酸軟骨素的形成受到影響，關節(jié)軟骨變化，就會導致髕骨軟骨病的發(fā)生。足球比賽中跳躍動作、指定動作占有十分重要的地位。在完成跳躍動作時，要求結合步法屈膝起跳，瞬間發(fā)力，對膝關節(jié)的沖擊很大，此時，臏骨最易受傷。當人體騰空后，不同組別的跳躍動作在空中還必須完成相應的旋轉動作，這時膝關節(jié)還必須二次發(fā)力，如頭頂球等，就使得膝關節(jié)內外側副韌帶及半月板容易損傷。
4.2半月板損傷分析
足球運動員的半月板損傷很大一部分是由準備活動不充分、動作過猛導致的。此外因疲勞、心理素質、技術等原因導致的損傷也占一定比例。其具體原因主要是：
4.2.1動作過猛和不正確的技術動作會導致膝關節(jié)肌力薄弱、機能運動達不到最佳狀態(tài)，因此在運動中易造成半月板損傷；
4.2.2由于訓練和比賽中技術動作轉換快、變向多，最常見的是不正確的前沖止動以及屈伸時關節(jié)頭和關節(jié)窩的不斷摩擦引起半月板損傷；
4.2.3準備活動不充分和長期大運動量訓練會引起膝關節(jié)慢性勞損，另外由于在專項運動中膝關節(jié)長期反復屈伸、摩擦造成關節(jié)面的磨損及韌帶變性，會引起半月板損傷；
4.2.4較差的心理素質和不符合要求的場地設施條件會影響運動技能水平的發(fā)揮，對運動員膝關節(jié)傷病的發(fā)生有著直接或間接的影響；
4.2.5訓練水平不足和產科學的訓練會引起機體產生一系列紊亂的生理生化反應，在運動員身上表現(xiàn)為技術動作變形，反應遲鈍，注意力和警覺性相應減退，不能對膝關節(jié)形成有效保護，故經(jīng)常會導致半月板損傷；
4.2.6其他因素：主要包括人為的主觀因素和客觀因素，比如注意力不集中、自我保護意識差，天氣、場地器材等因素也是引起運動員半月板損傷的潛在因素。
4.3側副韌帶損傷分析
膝關節(jié)在屈曲位時可繞垂直軸作旋內、旋外的運動，此時關節(jié)的穩(wěn)定性主要依靠股四頭肌和髕骨來維持。如果受到撞擊或較大的扭轉力時，就會發(fā)生膝關節(jié)內側和外側副韌帶的損傷。在足球比賽中各種身體狀態(tài)的轉換如靜止到加速，跑步中的急停、轉身這一類動作都要求膝關節(jié)進行屈伸和扭轉，而這時膝關節(jié)周圍幾乎沒有肌肉的保護，其負荷量較大膝屈曲時，小腿突然外展外旋，或足和小腿固定，大腿突然內收內旋，使膝關節(jié)過度外翻造成內側副韌帶損傷。在完成一些高難動作的翻騰跳躍、“倒掛金鉤”屈伸等高難度復雜技術動作和步法變化時，要求運動員做到動靜疾徐、高低轉折，長期從事這些高強度的訓練，膝關節(jié)局部負荷過重，勢必造成膝關節(jié)的嚴重損傷。
5建議
5.1建議訓練時的場地可采用人造草皮，人造草皮的優(yōu)點是平整，有彈性，不受自然氣候的影響。
5.2建議對于容易損傷的膝關節(jié)內外側副韌帶用支持帶加以保護，不論有無損傷，在訓練和比賽中堅持使用支持帶都是必要的。
5.3由于膝關節(jié)的病程多為急性，建議對于膝關節(jié)急性損傷，一定要早診斷，早治療，這樣既可以使損傷盡快愈合又可以防止急性損傷轉成慢性損傷。
5.4建議科學安排訓練計劃，提高身體力量練習和專項技術訓練水平，尤其是針對足球運動員易傷的膝關節(jié)部位的練習，如“扎馬步”、負重靜蹲和負重起蹲練習、股四頭肌BME(brief maximal exercise)練習。
5.5建議女足運動員在治療膝關節(jié)的損傷中一定要注意后期的康復訓練，有條件的可以借助cybex等速肌力測試訓練系統(tǒng)訓練。
5.6強烈建議建立教醫(yī)運三級預防制度。即一級為教練員負責制，二級為隊醫(yī)醫(yī)務監(jiān)督，三級為運動員自我保健。
參考文獻
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第2篇：運動生物力學分析范文
Abstract： Part of the biomechanical characteristics of outstanding female race-walkers' techniques is gained through plane machine setting photography and it is found that whether individuals or groups， the change value dispersion degree of outstanding 20 km race walkers in China is quite high which should be improved in training. It is suggested that the walkers speed up the pace on the basis of mixed reasonable stable step length so as to enhance athletic performance.
關鍵詞： 競走項目；女競走隊員；技術特征
Key words： race walking event；female race walkers；technical characteristics
中圖分類號：G804.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）23-0299-02
0 引言
就競走項目而言，它是一項技術性很強的體能類項目，技術優(yōu)秀且體能強是競走運動員取勝之關鍵，技術優(yōu)秀而體能不強或者體能強而技術不精都不可能在大賽中取得優(yōu)異成績。但在競走技術與體能之間，動作技術優(yōu)先是競走項目的精髓。希望通過對優(yōu)秀女競走隊員的部分技術特征進行分析，可以提高隊員的動作技術。
1 研究對象與研究方法
1.1 研究對象 比賽前七名運動員（十一運會女子20km競走），表1。
1.2 研究方法
實驗法：用美國的兩臺faster500高速攝像機把十一
運動會比賽現(xiàn)場女子20km競走運動員的一個復步的完整動作用平面定機法給拍攝下來。
2 結果與分析
女子步長的結果與分析。幾乎所有關于競走技術的研究都會涉及到步長、步頻和單步時間的分析[1-3]。有學者指出，因為國際的大步幅與我國的小步高頻相矛盾，所以我們跟世界上裁判員公認的懲罰尺度意見不能統(tǒng)一，致使我國運動員在國際賽場上總是以失敗而告終[4]。
從表3、表4中可以了解我國女子競走20km優(yōu)秀運動員在分段距離的群體步長的平均值約為1.05±0.04m，步長最小的時候一般出現(xiàn)在第四圈，最大值一般出現(xiàn)在第七圈，分段距離的前半程一般平均值在1.03±0.05m，后半程步長的平均值一般是1.05±0.02m，群體的分段距離前后半程步長進行T檢驗P=0.569，可以看出群體的分段距離前半程步長小于后程步長，但兩者的差距并不明顯。李燕飛達到了個體分段距離步長的峰值，只有周康出現(xiàn)在分段距離的前半程，其他的全部出現(xiàn)于后半程。分段距離的最小值也出現(xiàn)在分段距離的后半程，他們是劉虹、王珊珊、李莉。李莉的步長是1.16±0.05m，周康的分段距離步長均值最小是0.96±0.07m。進行T檢驗個體分段距離前程步長大于后程步長的有李燕飛與李莉兩位運動員，其他的都是前半程小于后半程。前半程步長的距離與后半程步長的距離沒有很顯著的差異。
分析圖1分段距離步長變化圖，從女子運動員20km分段距離步長曲線變化圖可以看出我國優(yōu)秀女子20km競走運動員群體步長的變化呈現(xiàn)前半段下降，后半段上升的趨勢，從個體分段距離步長變化曲線圖我們可以判斷出在運動比賽中大多數(shù)運動員的步長變化曲線是在前半段減少，后半段增加的趨勢，其中劉虹可作為其中的代表，由此可以看出我國女子20km競走運動員有控制調節(jié)步長的能力，即使在后半段體能下降的時候依然可以增加步長，提高比賽成績。但也有運動員并不能合理的調節(jié)自己的步長，比如運動員李莉在后半段就呈現(xiàn)出步長縮小的情況，這是因為體能下降的情況決定的。從圖中可以看出，步長的變化是很明顯的，這說明運動員在分段距離上步長變化離散的程度是很大的，使體能得到了很大的消耗。對于離散程度較高的情況普遍存在于我國優(yōu)秀女子20km競走運動員當中，這應該是我們訓練時加強改進的方面。
3 結論
優(yōu)秀女競走隊員應對步長控制加強練習，因為技術運動的穩(wěn)定需要步長的穩(wěn)定，我們可以采取加快步頻的方式，前提是在穩(wěn)定合理步長的基礎上，目的是提高運動員的成績。
參考文獻：
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第3篇：運動生物力學分析范文
摘 要 采用文獻綜述法對運動生物力學在體育教學中的作用進行綜述，結果發(fā)現(xiàn)：運動生物力學能夠減少學生活動過程中微損傷，促進學生健康鍛煉；運動生物力學能夠有效將體育動作細化，促進學生科學鍛煉；運動生物力學理論教學與實踐相結合，促進學生體能、身體形態(tài)、身體素質協(xié)調發(fā)展。因此運動生物力學在體育教學中起到?jīng)Q定性作用，同時促進合理科學終身體育鍛煉。
關鍵詞 運動生物力學 體育教學 作用
一、運動生物力學在體育教學過程的作用
（一）運動生物力學在徑賽運動項目應用
以時間計算的運動項目稱為徑賽運動[1]。體育教學過程中運動生物力學能夠幫助學生學習技術動作原理，促進學生科學理解體育技術動作重要性，減少學生鍛煉過程中微損傷。走、跑是體育動作中最基本技術，Jim L認為跑、走除了與兩腳與地面接觸后交叉時間有關系外，還與腳與地面接觸的反作用力有關，作用力如果不按合力F方向傳導，就會出現(xiàn)外“八”、內“八”、拖地、螺旋等錯誤的跑、走動作。體育教學中蹲踞式起跑運動生物力學原理可以發(fā)現(xiàn)，膝關節(jié)角度前腿在90-111°之間、后腿在118-136°之間有助于啟動時合速度達到最大值，提高運動成績和減少膝蓋前交叉和后交叉韌帶的微損傷[3]。體育教學中彎道跑應用的公式：F向心力=M（質）×g（重加速）×Tagα等于F圓周向心力=M（質）×V2/R，彎道上F向心力與所跑的半徑（R）成反比，與V2、角度、M成正比[2，4]。因此合理控制F向心力能夠有效調控身體鍛煉時協(xié)調能力，保證身體平衡，減少體育課堂中學生快速彎道跑造成的摔傷。
（二）運動生物力學在田賽運動項目應用
以高度或遠度計算的項目稱田賽運動[1]。田賽運動是體育教學過程應用運動生物力學較多的運動項目，如跳高、鉛球等。有研究發(fā)現(xiàn)跳躍類的運動項目包含了F水平和F垂直、F合三方面的作用力。跳高是跳躍類里典型的運動，它由F水平力、F垂直力、F合構成，助跑是由F水平力，起跳是由F垂直力，騰空過桿是由F合構成，三者構成跳高完整力學系統(tǒng)，但他們都與速度、角度、質量有關，合理分析運動生物力學有助于學生學習，減少錯誤動作帶來的機體的損傷。鉛球是發(fā)展力量素質練習的一項重要的考核指標，根據(jù)運動生物力S=V0/g[sin2α/2+cos]公式學分析鉛球遠度，結果發(fā)現(xiàn)鉛球V0、角度、H有關系[5]。因此可以發(fā)現(xiàn)，合理利用生物力學，能夠促進學生學習興趣，也能幫助學生科學合理的鍛煉力量素質。
二、運動生物力學理論教學與實踐相結合作用
運動生物力學可以直接利用到體育教學課程中，促進體育教學動作的細分，為科學合理體育運動奠定基礎，使競技體育成績提高和方法的內源理論基礎提供保障，同時作為交叉學科在實踐中必不可少缺少。著名的鉛球教練帕克根據(jù)運動生物力學原理制定訓練計劃，促使21歲的巴恩斯創(chuàng)造23.12米世界紀錄。邁克?鮑威爾於采用力學分析原理，對跳遠動作細分，找到提高動作途徑，最終在1991年東京奧運會上創(chuàng)造了8.95米世界紀錄。隨著科學發(fā)展，生物力學越來越被人重視，有人提出DLT，Kistler，AMTL三維測力平臺系統(tǒng)、等速測力儀測試系統(tǒng)，力學測量有測角儀、慣性傳感器、加速度儀、位移傳感器、力傳感器等，以滿足不同運動項目的多種需要，此外圖像自動識別儀器、高精度紅外光點遙測分析系統(tǒng)、磁感應儀器、數(shù)學力學模型。因此，可以發(fā)現(xiàn)運動生物力學器材出現(xiàn)有助于體育教學過程多遠化的發(fā)展，同時推動了運動生物力學與教學實踐相結合，改善了不合理運動規(guī)律，有助于評價學生的身體機能和素質。
三、運動生物力學在體育教學中決定性作用
運動生物力學是研究運動與身體鍛煉受力關系，它能夠貫穿每個動作即運動模型。每個動作都是符合解剖學、運動生物力學、運動規(guī)律，運動模型將力與身體運動軌跡看作了質點運動，分析人體各結構運動與運動規(guī)律之間關系，成為體育教學中重要的理論依據(jù)[6]。運動生物力能夠細化動作技術原理，促進體育教學工作，優(yōu)化教學課程內容。把運動生物力學與田賽或徑賽的運動項目相結合，增強了學生體能、身體形態(tài)、身體素質協(xié)調發(fā)展，使教學過程更為豐富，達到通俗易懂。因此，運動生物力學在體育教學中起到?jīng)Q定性的作用。
四、小結與展望
運動生物力學在體育教學過程中作用不容忽視，它驅動體育教學力學原理，加強了學生科學合理的鍛煉身體，促進了體育教學過程多元化，豐富課程教學內容。運動生物力學細化的體育教學過程中動作，使體育教學內容簡單性，通俗易懂，增強學生身體形態(tài)、素質、體能的協(xié)調發(fā)展。運動生物力學能夠把解剖學、運動規(guī)律、動作運行軌跡緊密結合起來，這在體育教學過程中起到?jīng)Q定性作用。
隨著時代進步，運動生物力學作為一門交叉學科已在國內多個體育院校開展，但該學科數(shù)學和物理知識較多，體育專業(yè)學生學起來比較吃力，因此如何使該門學科得到充分的發(fā)展還需要進一步探討。國內運動生物力學的人才比英、美、意大利等國家參與社會實踐活動要少，建議教育部門讓更多運動生物力學人才到社會實踐中指導各階層的人科學合理鍛煉，促進終身體育觀念。在體育教學過程中盡量淡化考核成績，注重體育運動生物力學在教學過程，提高學習的興趣。
參考文獻：
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第4篇：運動生物力學分析范文
【關鍵詞】乒乓球；運動學；發(fā)展；高速攝影
一、前言
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，運動生物力學研究方法越來越多的應用在了競技體育上。它研究人體的各類動作技術，幫助建立動作技術的原理及模型，以助于指導教學與訓練。而運動學作為運動生物力學的主要組成部分，則廣泛的使用在了乒乓球技術動作的研究當中。
二、乒乓球技術動作的運動學研究發(fā)展現(xiàn)狀
吳煥群（1981）采用比較連續(xù)照片的方法，即人手工對連續(xù)相片上的關節(jié)點進行標記，再將同一關節(jié)點的軌跡用曲線描述出來的方法，較詳細地對郭躍華的弧圈球技術進行了全面的剖析，雖然運動學的特征量未給出，精確度不高，但這個研究應該是開創(chuàng)了運動生物力學方法在乒乓球運動研究中的先河。
許紹發(fā)等[1] （1987）用兩臺EPL高速攝影機以100格/s同頻同步對北京隊1名運動員的直拍反面、直拍正面擊球的技術動作（關節(jié)運動幅度、球拍傾角及最大球速）進行了拍攝，得出直拍反面擊球技術的可行性。
這項實驗結果為當時極具爭議性的話題“是否應該推廣直拍反面進攻”做出了明確量化的論證，為“直拍橫打”的普及與發(fā)展做出了重要貢獻。
西安體育學院董樹英[2] （1988）等采用加速度傳感器、高速攝影的方法，調查了四個省市發(fā)球較好的運動員，通過獲取高低拋發(fā)球的揮拍加速度、揮拍動作各時相的時值，定量比較得出高低拋發(fā)球的差異。
這是運動生物力學技術第一次使用在發(fā)球動作技術的研究上，為高拋球技術的推廣以及數(shù)十年的“長春”打下了堅實理論基礎。
張輝[3] （1995）采用三維高速錄像分析法，第一次對四名優(yōu)秀直拍快攻運動員的創(chuàng)新技術“直拍反面拉弧圈球”進行了運動學分析。
其中值得注意的是，實驗中的4名運動員均為健將級，其動作具有極大的學習價值。但4名運動員在反面拉過程中，各環(huán)節(jié)（肩、肘、腕、拍）達最大速度的時間順序卻有3種方式，并不符合鞭打動作中關節(jié)發(fā)力順序的要求。
柳天揚[4][5] （1995）對劉國梁、孔令輝等正手近臺攻打前沖弧圈球技術的運動學特征進行了分析與研究。第一次較完整地闡述了優(yōu)秀乒乓球選手正手近臺攻打前沖弧圈球技術的生物力學特點與規(guī)律。結果發(fā)現(xiàn)正手近臺反沖前沖弧圈球技術相對于純粹的前沖弧圈球技術本身（從下旋到前沖） 具有絕對的速度優(yōu)勢。
這一測量結果為攻打前沖弧圈球的技術動作進行了理論上的肯定。
陳潔等（2001） [6]對10名體校運動員的直拍四面攻技術的擊球速度、旋轉、力量作了實驗研究，并對其主要技術在比賽中的運用情況進行了統(tǒng)計和分析，以了解直拍四面攻技術的可行性及其特點。研究表明： 直拍四面攻可以用正手正、反面和反手正、反面的四個擊球進攻，各個面都具有各自不同的功能和作用，擊球速度、旋轉、力量以及主要技術在比賽綜合運用上沒有技術死角。
但不足的是，由于沒有相關的動力儀器設備測試，文章中所得正面、反面攻球力量大小是以飛行距離的長短比較進行的。嚴格來說，只有保證在球出手角度一致的情況下，才能做出準確的判斷。
黃誠 [7] （2004）采用MotionAnalysis系統(tǒng)對兩名上海體院運動員的直拍橫打和橫拍反手回擊弧圈球兩種技術動作進行了拍攝。結果顯示：直拍橫打和橫拍反手位回擊弧圈相比，直拍橫打技術各階段的揮拍速率都比橫拍的小，遠臺時比較明顯，近臺相差不大，直拍橫打技術比較適合在近臺、時回擊弧圈球。但為什么直拍橫打速率較小，文章并沒有進行深入的研究。
徐大鵬[8] （2005）在其《乒乓球直拍橫打四項技術上肢動作原理的運動學比較研究》一文中，通過對六名參加遼寧省冬訓的優(yōu)秀直拍運動員進行的三維攝影解析及其數(shù)據(jù)分析得出結論：直拍橫打技術符合人體關節(jié)活動順序性原理，符合人體鞭打動作的要求。
孟杰[9] （2005）采用三維錄像分析方法，比較了在比賽場上兩名優(yōu)秀運動的直拍橫打拉弧圈技術與橫拍反手弧圈技術的異同，并首次對技術動作的完成質量制定了運動學標準。
肖丹丹[10] （2006）《乒乓球正手快攻、弧圈球技術的生物力學研究及步法墊測試系統(tǒng)的研制與實驗》應用瑞典產QUALISYS-MCU500紅外遠射測試系統(tǒng)（6個鏡頭）對乒乓球運動員正手快攻、弧圈球技術進行測試。
文章的創(chuàng)新點在于，首次將運動學和動作力學兩種研究方法結合，對乒乓球技術動作的運動學特征、動力學特征進行了更加全面的測量。同時，自主研發(fā)的步法墊測試系統(tǒng)作為專門針對乒乓球的實驗儀器，將乒乓球技術動作的運動學研究發(fā)展推進一步。
向祖兵[11] （2009）運用ARIEL/APAS三維圖像解析系統(tǒng)對我國優(yōu)秀乒乓球運動員余世欽、朱文濤的反手臺內側擰技術動作進行了三維立體拍攝和解析獲得了技術動作過程相關運動學參數(shù)。
臺內側擰作為新出現(xiàn)的技術，自然引起了研究者的注意。這篇文章是首次將側擰技術的運動學參數(shù)測量出來。
徐括[12] （2010）運用紅外光點采集系統(tǒng)對王浩、馬琳直拍橫打中的拉下旋技術動作進行了拍攝和解析。
紅外光點采集系統(tǒng)是迄今最先進的人體運動捕獲系統(tǒng)，它具有自動識別標志功能，能快速、準確的捕獲人體關節(jié)點的運動軌跡。
崔先友（2013） [13]運用兩臺高速攝像機同時對削球運動員正手削弧圈球技術和正手前沖弧圈球技術動作進行錄制，采用愛里爾運動圖像解析系統(tǒng)進行后期的解析與制作，分析比較發(fā)現(xiàn)正手削高吊和前沖弧圈球技術的異同。這篇文章首次涉及了向下?lián)]拍的技術動作。
三、小結
從使用的儀器來看，從最初始的普通照相機，到普通精度的攝影機，再發(fā)展到如今的高精度的高速攝像測量系統(tǒng)。測試手段也從二維錄像轉入三維錄像，圖像解析手段也由人工逐點逐幀解析的方法發(fā)展至更準確快速的圖像自動識別（如：紅外遠射測試系統(tǒng)）。從研究的內容來看，主要集中在當時新出現(xiàn)的技術上，如：直拍橫打技術、弧圈技術、側擰技術等。
新技術的出現(xiàn)帶來的往往是新舊觀念的沖突，此時迫切需要一個科學可靠的數(shù)據(jù)來進行可行性論證及優(yōu)劣性的比較論證。運動學測試方法從定量的角度出發(fā)，以數(shù)據(jù)取代經(jīng)驗，為乒乓球新技術的發(fā)展研究做出了重要貢獻。
【參考文獻】
[1]許紹發(fā)，吳煥群.直拍反面進攻技術的可行性研究[J].體育科學，1987（2）.
[2]董樹英.乒乓球高低拋發(fā)球揮拍加速度的測定與生物力學分析_定量分析高低拋發(fā)球差異[J].西安體育學院院報，1988（1）.
[3]張輝.對我國部分男子優(yōu)秀乒乓球直拍運動員反面拉弧圈球技術的研究[D].北京體育大學，1995.
[4]柳天楊.劉國梁正手近臺攻打前沖弧圈球技術的運動學特征分析與研究[J].廣州體育學院學報，2002（3）.
[5]柳天楊，王新，王家正.孔令輝正手近臺反沖前沖弧圈球技術的運動學分析[J].體育學刊，2003（2）.
[6]陳潔.直拍四面攻打法的可行及其技術特點的研究[J].北京體育大學學報，2001（2）.
[7]黃誠.乒乓球直拍橫打攻弧圈球技術動作的運動學參數(shù)研究[J].運動訓練專題研究，2004
[8]徐大鵬.乒乓球直拍橫打四項技術上肢動作原理的運動學比較研究[D].沈陽體育學院，2005.
[9]孟杰.乒乓球比賽中王皓與唐鵬的正反手弧圈球技術技術動作的生物力學分析[D].北京體育大學，2005.
[10]肖丹丹.乒乓球正手快攻、弧圈球技術的生物力學研究及步法墊測試系統(tǒng)的研制與實驗[D].北京體育大學，2006.
第5篇：運動生物力學分析范文
關鍵詞：地方??；生物力學；腰椎壓力
中圖分類號：TP39；R682.3；R135文獻標識號：A文章編號：2095-2163（2015）04-
0引言
氟中毒[1]是一種地方性疾病，輕度的體現(xiàn)為兒童氟斑牙，重度的體現(xiàn)為成人氟骨癥。氟斑牙的調查對象一般為8～12歲兒童，診斷時醫(yī)生通常需彎腰低頭進行。由于一次性調查人數(shù)較多（碘缺乏病中檢查甲狀腺的情況與之類似），所以盡管勞動強度不大，但醫(yī)生腰酸背痛在所難免，還可能引發(fā)慢性腰痛等脊椎病[2-4]。為此，若把領獎臺特征的階梯式站臺（“領獎臺”）應用到兒童氟斑牙診斷中，讓待診兒童按個頭大小分組站于“領獎臺”接受診斷，則有利于減輕醫(yī)生腰部疲勞。醫(yī)生腰椎壓力等數(shù)據(jù)通過法國達索公司的虛擬樣機軟件CATIA工效學模塊[5]進行“檢測”。
1構建CATIA模型
1.1人體生物力學
生物學中，人體處于站姿或坐姿時，身體由脊椎、髖骨、腿和腳支撐，主要靠腰椎和髖骨支撐上身體重。其中人體脊椎由7節(jié)頸椎、12節(jié)胸椎和5節(jié)腰椎構成，平時靠肌肉維持其“S”形，腰椎粗大且硬，幾乎承受著人體上身的全部重量，并實現(xiàn)前曲后仰、側曲、扭轉等運動，第三、第四腰椎為整個脊椎骨中受力最大的部位。腰椎的不良力學行為（如長時間壓縮等）[3]將加重腰椎負擔，產生疲勞，甚至引發(fā)腰椎間盤損傷等脊椎病[4]。CATIA軟件的工效學設計與分析模塊，應用L4～L5[6]非線性三維有限元模型，能夠對腰椎壓力等生物力學參數(shù)進行描述。
1.2人體模型
CATIAV5R20中有美、加、法、日、韓、德、中（臺）共7個國家的人體模型。兒童氟斑牙的現(xiàn)場調查中，站姿是醫(yī)生診斷病情的主要姿勢。本例采用中國人模型，男性醫(yī)生身高1.75m，待診兒童身高取樣1.35m、1.50m和1.65m，如圖1所示。
（a）1.35m（b）1.50m（c）1.65m
2生物力學分析及改善措施
2.1生物力學分析（BSAA）
BSAA指生物力學單一動作評價，針對給定姿態(tài)下人體的腰椎、關節(jié)等處受力（或力矩）等進行測量。以圖1（a）為例，通過“[開始][工效學設計與分析][HumanActivityAnalysis][分析][BiomechanicSingleActionAnalysis…]”即得分析結果，見圖2。其中L4-L5腰椎壓力由身體負荷壓力、軸扭曲力和彎曲力三部分組成。
可見，1.75m身高醫(yī)生診斷1.35m、1.50m和1.65m（1.80m僅為分析對照而設）身高兒童氟斑牙時醫(yī)生L4-L5腰椎壓力分別為2369N、2069N、1679N（醫(yī)生正常站姿時1165N）。隨著接受診斷兒童的身高增大，醫(yī)生工作時的L4-L5腰椎壓力驟減（彎曲力“貢獻”最大）。
2.2改善措施
設想兒童在接受診斷時分組站于“領獎臺”（見圖4），其嘴巴部位跟醫(yī)生眼睛高度基本平齊（相當于醫(yī)生自然站姿），則醫(yī)生L4-L5壓力分別比原來減少50.8%、43.7%和30.6%，如圖3所示。
“領獎臺”作為兒童接受診斷的地點，可使醫(yī)生能以正常站姿工作。該“領獎臺”可如下設計：
（1）尺寸。三個臺面的長度、寬度均分別為0.6m、0.30m，高度依次為0.30m、0.45m、0.15m；
（2）材質及使用方法。可采用三個小木匣拼接，便于攜帶（可盛裝工作用品）。
第6篇：運動生物力學分析范文
關鍵詞：籃球；急停跳投技術；生物力學分析
1.前言
籃球運動是在專門的規(guī)則限制下，雙方隊員通過籃球的爭奪、配合，設法防止對方得球得分，并力爭將球投入對方的球籃，并以投籃得分多少來決定比賽勝負的一項技能性同場對抗類，主要以投中多者為優(yōu)勝的一種運動。因此投籃技術是籃球運動的核心技術，運動員在比賽中運用各種技術和戰(zhàn)術的目的都是為了創(chuàng)造更多的投籃機會，力爭投中得分。如今，隨著運動員身體素質的提高和腳步靈活性的增加，個人防守面積增大，防守距離縮短，個人防守幾乎都是貼身緊逼。再加上全場區(qū)域緊逼防守戰(zhàn)術在比賽中的廣泛運用，給進攻方帶來極大困難。因此, 如何提高投籃命中率一直是籃球教學與訓練的重要內容，它在籃球運動中更顯得尤為重要。
2.籃球跳投技術分析
2.1跳投的特點
跳投，顧名思義，跳起投籃。即持球下蹲后通過蹬地和雙臂引球協(xié)調用力，展體，依靠腰腹力量將身體重心至最高點后將球柔和撥出。跳投以起跳突然性強、出手快并且出手點高和不易被防守的優(yōu)勢，可以與傳接球、運球突破和其它技術動作結合運用，也可原地或行進間急停完成跳起投籃。
2.2跳投的技術動作
跳投是一項組合的動作技術，跳投分為三個階段：制動起跳階段、騰空投籃階段和落地緩沖階段［1］。跳投的發(fā)力是從投籃準備姿勢開始，由下肢蹬地發(fā)力，然后隨著投籃出手的方向伸展身體，特別是借助脊柱伸展的慣性促使下肢、軀干和上肢連貫協(xié)同配合，把身體各部位的肌肉用力聚于手臂、手腕、手指部位，最后以手腕的抖屈以及手指的彈拔等動作將球投出［2］。跳投無論是原地或是行進間急停和轉身投籃身體盡量正對籃圈，以右手為例，在投籃時，五指自然分開，大拇指、食指成“V”字形，球體盡量與二指關節(jié)接觸，要求肘關節(jié)角度約在90°左右，肘不能外張，小臂平行于軀干并垂直于地面，右臂平肩或稍高于肩，當身體接近最高點時，右臂用力加速向前上方伸直，再利用手腕前屈、食中指拔球，通過指端將球投出，球圍繞橫軸向后旋轉。起跳后，空中的身置盡量與地而成垂直，落點最好在原地，整個動作過程要求自然、連貫、全身協(xié)調用力。
2.2.1制動起跳階段
制動起跳階段的技動作特點是：迅速制動，通過下肢的蹬伸以及軀干的上提，在制動起跳階段，運動員伸展下肢的肌群作退讓性收縮完成緩沖動作，并為后繼蹬伸動作提供了能量，蹬伸結束時人體獲得向上初速度。分析緩沖和蹬伸時運動員的受力情況發(fā)現(xiàn)，由于制動作用運動員受到向斜后方的場面作用力，反方向的水平力使運動員的水平速度減少。起跳時，緩沖動作是完成起跳動作的重要環(huán)節(jié)，在垂直起跳中，緩沖階段的沖量一般來說要占起跳沖量的較大部分。因此，在制動起跳階段，緩沖是否充分是影響起跳高度的一個關鍵因素。
2.2 騰空投籃階段
2.2.1瞄準點的選擇
瞄籃筐“后沿”能提高命中率。以右手為例，投籃時，在出手瞬間，手指撥球使球體后旋，手臂充分伸長，根據(jù)速度杠桿的原理，球可以獲得很大的運動幅度和速度。
2.2.2支撐和穩(wěn)定
投籃時，肘內收正對籃，手持球于肩上，球處于近支撐。肘外展于遠支撐，遠支撐處于某種游離狀態(tài)，故遠支撐不如近支撐穩(wěn)定,支撐的穩(wěn)定便于投籃命中。
2.2.3肘的運動軌跡
投籃時，肩、肘、腕、指、球同在一個平面內，該平面屬人體的矢狀面與額狀面垂直，因而投籃出手時，球飛行的拋物線所構成的面必然與持球平面一致。而且，人的用力方向是全身協(xié)調一致，即下肢的屈踝、伸膝、伸髖、提腰傳遞上來的力量一致，通過肩、肘、腕、指、使球向上飛出。這樣使身體各環(huán)節(jié)統(tǒng)一在矢狀面的運動中，為關節(jié)運動的一致性提供有力條件。投籃用力的順序性，投籃時的用力方法，都是由下而上，通過依次傳遞的形式進行，所以，這樣獲得的投籃弧線有人稱之為“黃金弧線”。
2.3 落地緩沖階段
此階段技術動作特點是：迅速完成落地緩沖過程，進入基本狀態(tài)，投入下一個技術動作，比較投籃起跳和其他縱跳項目的受力曲線，可以明顯地看到投籃的落地緩沖時間較短，垂直力峰大，這個力值往往大于制動起跳階段的力量，此階段落地緩沖時間極為短暫，使運動員能更快地投入下一個技術動作，從而在籃球比賽中取得主動。為了更好地銜接下一個技術動作，落地時盡可能要雙腳落地。與單腳落地相比，首先，雙腳落地時，雙腳受地面作用力所需緩沖時間短；其次，雙腳落地能保持重心的穩(wěn)定，落地之后無需調整便可投入下一個技術動作。另外，單腳落地時，支撐腳承受所有反作用力，所受力量較大，容易造成腳部傷害。
結論
（1）在急停跳投的制動起跳階段，運動員起跳沖量的大小是起跳高度的決定因素，緩沖是起跳階段的重要環(huán)節(jié)，緩沖動作充分可獲得較大的騰空高度。
（2）騰空投籃階段中的技術動作, 對于球能否投進具有決定性的作用。球能否中筐由出手的高度、角度、球的速度以及球的旋轉這幾方面決定。運動員手指的撥球動作決定了球的飛行軌跡, 是影響命中率的關鍵因素。投籃時球向后的旋轉有利于投籃命中率的提高。因此, 單手投籃教學訓練時應改變舊觀念, 遵循生物力學原理進行科學訓練, 應以籃筐“后沿”為瞄準點進行訓練, 從而提高籃球運動中單手肩上急停跳投的投籃命中率。
（3）短暫的落地緩沖是籃球技術動作特點，緩沖時間短，使運動員能盡快地投入下一個技術動作。為了能更好地銜接下一個技術動作，落地時盡量要雙腳落地，因為這樣可以減輕地面反作用力，緩沖時間短，而且，雙腳落地能保持重心的穩(wěn)定，落地之后無需調整便可投入下一個技術動作。
急停跳投在比賽中發(fā)揮著重要作用，是得分的重要手段之一，是貫徹進攻戰(zhàn)術、打亂對方防守部署的有效武器，也是以小打大、以快制高的法寶。因此，在教學與訓練中要加強這方面的意識培養(yǎng)。在比賽中準確的投籃，除了要正確掌握投籃技術，具有堅定的自信心，還要善于捕捉和掌握良好的投籃時機，與對手造成“時間差”、“位置差”，什么時間跳、什么時間投，要根據(jù)場上變化多端的情況以及技戰(zhàn)術的要求而定，但無論什么樣的情況，什么技戰(zhàn)術都需要掌握合適的跳投時機，投前或錯后都會不同程度地影響其效果。跳投不受外力影響，保持身體均衡條件下將球投出，這種投籃準確性比較高，一般當防守者距離自己較遠，或當他的注意力分散、自己投籃有把握，或者是已擺脫對手，經(jīng)過配合出現(xiàn)了預期的投籃機會等都應果斷的投籃，選擇好起跳點后，還應有一個短暫的起跳和投籃的時間，這個時間的長短對其避開防守提高命中率有著重要的影響。(作者單位：云南師范大學)
參考文獻：
第7篇：運動生物力學分析范文
上海復旦大學?。?00433）
關鍵詞 推拿手法 研究 生物力學 機理 綜述
中醫(yī)推拿特有的擺動類手法中，由我國著名推拿醫(yī)師丁季峰先生創(chuàng)造的滾法，以其科學的操作方法、廣泛的適應性以及良好的臨床療效而為大多數(shù)推拿醫(yī)師所采用。但對其生物力學研究方面的起步卻比較晚。1993年，上海中醫(yī)學院推拿系和復旦大學力學系合作，成功研制出FZⅠ型推拿手法測力分析儀。在此基礎上，周信文等對滾法進行了一系列研究。滾法的合力作用點軌跡有四種："心"型、"葫蘆"型、"8"字型和"棒槌"型。通過反復的實踐發(fā)現(xiàn)，不同形狀的合力軌跡代表著不同的意義，其中，"心"型和"葫蘆"手法基本符合滾法的動作要領，可認為是正確的手法軌跡。理解了不同滾法操作方式產生的合力軌跡形式的不同，以及何種軌跡代表正確的手法操作，就能夠在訓練中有的放矢地加以正確的糾正，使手法訓練朝科學化方向發(fā)展。謝志勇等對滾法各方向的分力進行頻率分析之后發(fā)現(xiàn)，所有分力的主要成分集中在2～15Hz上，說明在滾法施力過程中以低頻作用力為主要成分，體現(xiàn)滾法"柔"的特點，使被推拿者不會感到過度沖擊。在教師和著名醫(yī)師的水平力模的頻譜圖形中還存在少量的20Hz～30Hz的高頻成分。說明在正確的推拿施力過程中應有少量水平向高頻力成分，即輕微的橫向沖擊，以配合完成療效。在垂直力微分頻譜圖形中的低頻成分代表力的慢變化，而高頻成分代表力的快變化。教師和著名醫(yī)師的垂直力微分頻譜圖形中除了低頻成分外還普遍存在高頻成分，而學生基本不存在，說明正確滾法垂直力應同時具有快變化和慢變化成分。許士雄等對教師和學生、醫(yī)生和學生的滾法各方向作用力的時域進行了分析，結果顯示，垂直作用力的峰值離散度、峰值時間及總體均勻性，教師和學生對比、醫(yī)生和學生對比均存在顯著差異；水平作用力的情況也大致相同。這些研究顯示，滾法要求的均勻性和滲透性在推拿動力學上主要體現(xiàn)在節(jié)率性和作用力在強度和時空上的均勻性。以后，陳守吉等還創(chuàng)建了滾法的生物力學模型。
1998年，周信文等采用彩色多普勒超聲儀和推拿手法動態(tài)信息測錄系統(tǒng)，觀察了丁氏滾法不同頻率、力度和推拿時間對局部血流動力學的影響。結果顯示：頻率為120次／分的滾法對窩局部血流量的影響大于頻率為60次／分（P＜0005）、180次／分的滾法（P＜005），力度為7千克的滾法對窩局部血流量的影響大于力度為3千克（P＜0005）、10千克的滾法（P＜001），推拿時間為5分鐘時對窩血流量的影響大于推拿時間為25分鐘（P＜0005），而與推拿時間為10分鐘沒有統(tǒng)計學差異。作者通過實驗推論：滾法推拿最佳頻率為120次左右；最佳力度為7千克左右；而最佳推拿時間為5分鐘左右，推拿時間加長并不能增加治療效果，浪費了推拿醫(yī)師的體力。實驗觀察中還發(fā)現(xiàn)，滾法推拿還可以使對側窩血流量有所增加，證實了推拿可以使機體整體血液循環(huán)得到改善，驗證了推拿能"舒筋活絡、活血化瘀"的理論。
作為一種臨床應用相當廣泛的推拿手法，振法歷來受到推拿醫(yī)師的重視。但是由于手法動作本身比較微妙，要將振法的動作術式與要領確切、完整、科學地表達殊非易事，甚至一些論著或者教材中對振法的認識也一直存在著相互矛盾之處。王國才等應用推拿手法測定儀測定了眾多推拿醫(yī)師的振法動態(tài)力波形曲線。根據(jù)動態(tài)力波形曲線的不同，振法可分為平直型和起伏型兩種。而振法動作中上肢肌肉的肌電圖變化表明：振法運動中主要參與肌肉是前臂屈腕肌群和伸腕肌群以及三角肌的部分肌群，其中又以屈腕肌群占支配地位，而肱三頭肌、肱二頭肌在動作中基本上是放松的；振法動作是在屈腕肌群和伸腕肌群的交替興奮和抑制中完成的。這種手法施術者只需在動作的發(fā)起階段用大腦來控制這種交替過程，發(fā)起振法動作。而動作一旦開始，則動作的速度、力量、幅度、方向的結束等精細調節(jié)的過程會通過建立在椎體外系統(tǒng)中的神經(jīng)肌肉傳導通路自動地完成。這說明，能夠產生正確"運動性定型"的、建立在規(guī)范動作結構上的技能訓練，對振法動作的完成相當重要。比較正確的振法動作和應用強制性力"硬屏"出來的振法的肌電圖可以看到，正確的振法動作由于肌肉有節(jié)律的收縮而能得到適當?shù)男菹ⅰ⒊渥愕难┖蜖I養(yǎng)，不容易產生疲勞；而錯誤的手法則不僅費能、耗力，而且整個前臂肌肉神經(jīng)不能及時獲得所需要的血運與營養(yǎng)，不能及時得到休息，因而肌肉容易產生疲勞，動作不易持久。
扳法臨床應用得當，可以起到理筋整復、糾正錯位的作用，對骨關節(jié)錯位的療效滿意。但是由于手法用力較猛，不易掌握，臨床應用時產生醫(yī)療事故的報道時有所見。應用生物力學理論與方法對扳法進行研究，提出一套行之有效的訓練方法和臨床應用安全范圍，對扳法的臨床使用是相當重要的。侯筱魁等對屈曲和后伸推拿時腰椎小關節(jié)的運動學變化進行了研究，結果顯示：后伸手法時，后部小關節(jié)不僅在前后和上下方向上發(fā)生移動，還存在著側向的少量位移；施行俯臥位后伸手法時可以造成關節(jié)突的重疊，無論上下方向上神經(jīng)根管的容積均有所縮小，如果手法過猛、過重，會導致小關節(jié)等組織的損傷，而反復輕度后伸手法能松解小關節(jié)突之間的粘連，可以改善局部循環(huán)，對緩解癥狀有利；正確的推拿手法，即使使腰椎關節(jié)活動超出正常范圍2°左右也還是安全的。
另一方面，斜扳法治療腰椎間盤突出癥取效的原因，近年一直存在"回納"學說和"髓核與神經(jīng)根相對位置改變"學說的爭論。要為這個爭論作出孰是孰非的判斷，也只有通過生物力學研究途徑進行。參與Nachemson的方法，章瑩等在尸體上模擬腰椎旋轉復位法，動態(tài)觀察了手法過程中髓核內壓的變化，發(fā)現(xiàn)在手法過程中，髓核內壓是逐漸增大的，手法成功時達到最大值，與手法前相比差異顯著（P＜001）。結果顯示：手法過程不能使髓核內壓呈負壓改變，也因此不能使突出的髓核回納。從而否認了"回納"假說。
此后侯氏等以L1～5的完整腰椎為被試標本，設計了平行光脊柱三維運動測量系統(tǒng)，改進加載方法以更好模擬脊柱推拿手法，設置7個腰椎特定點，將觀察圖像動態(tài)變化輸入計算機系統(tǒng)，應用工程系統(tǒng)力學中剛體轉移計算理論進行計算，獲得了腰椎及其后部結構在模擬推拿加載時的三維運動量。根據(jù)右旋時完整腰椎的三維運動結果，發(fā)現(xiàn)在左側臥位斜扳時，右側關節(jié)突等構成神經(jīng)管壁的結構發(fā)生定向位移，在各個節(jié)段可以不同，但其主運動軸位移的結果可直接擴大神經(jīng)根管，或牽拉、緊張小關節(jié)囊韌帶和黃韌帶而擴大神經(jīng)根管。蔣位莊等觀察了腰后關節(jié)紊亂癥時模擬坐姿旋轉復位法時各種狀態(tài)中腰后關節(jié)的移動情況以及腰椎后關節(jié)內壓力變化情況，發(fā)現(xiàn)正常脊柱運動時關節(jié)內的壓力分布不均勻，壓力主要分布在關節(jié)內的上端和下端，并以后伸時關節(jié)內下端的壓力為最高。脊柱后伸時，在被測量的三個關節(jié)間隙下端的壓力持續(xù)升高，后伸越大，壓力越高，提示過度后伸會對后關節(jié)造成損害。在椎間關節(jié)失穩(wěn)狀態(tài)下，脊柱活動時后關節(jié)所承受的壓力大大增加，以后伸為例，失穩(wěn)的L4～5與正常的L3～4相比，壓力增加約8倍。模擬脊柱旋轉復位手法時，關節(jié)內壓力呈先高后低的雙向曲線，提示在手法的后半程關節(jié)內壓力達到頂點，在脊柱回復原位后壓力下降到手法前的壓力。模擬施行旋轉復位手法時關節(jié)突間移位以及壓力的測量結果顯示，在手法全過程中，后關節(jié)的活動度相當大，當后關節(jié)錯縫時，受累關節(jié)的活動度受到限制。施行手法時，產生的全方位的關節(jié)被動活動使關節(jié)出現(xiàn)復位傾向。位移傳感器測定表明，右側旋轉復位手法時，右側下關節(jié)的位移程度比左側大，說明旋轉復位手法對同側的后關節(jié)調整幅度比較大，馬達等采用模擬手法對3具新鮮尸體的脊柱標本進行了L4～5、L5～S1椎間盤后外緣應力變化的測定和脊柱不同位置變化下腰椎小關節(jié)相互關系改變的觀察。結果發(fā)現(xiàn)前屈側彎旋轉法對腰椎小關節(jié)的活動幅度最大，直立旋轉法次之，向左側旋轉時小關節(jié)突作切面的旋轉滑動，右側小關節(jié)間隙增大；向右側旋轉時反之。做前屈側彎旋轉時，椎間盤左后外側壓力增高，同時右后外側壓力減低；向左旋轉時反之。而當旋轉動作結束復原時，出現(xiàn)負壓的一側均出現(xiàn)一個微小的正壓。作者認為，這種正負壓力的多次反復變化，可以使突出的髓核變位或變形，從而使受壓的神經(jīng)根減張。這些結果證實了"髓核和神經(jīng)根相對位置改變"學說的正確性。
應用鉀離子透入法測痛，觀察輕、重不同手法按揉家兔"內關"穴對家兔痛閾的影響時發(fā)現(xiàn)，輕重手法均能提高家兔的痛閾，但輕手法的作用可以被納洛酮翻轉而重手法不能；輕重手法的效應均可以被普魯卡因局封所阻斷。這說明：輕重手法鎮(zhèn)痛的機制不同。
對推拿手法的生物力學研究極大地促進了推拿手法在臨床上的應用，充實了推拿手法的機理研究。盡管目前這類研究尚處于起步階段，但是隨著科學技術的進步，對推拿手法機理的研究肯定能夠得到更進一步的進展。
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第8篇：運動生物力學分析范文
【關鍵詞】途中跑 生物力學分析
1.前言
途中跑的技術是短跑技術訓練的重要部分，而途中跑最大速度階段中技術的掌握則是短跑技術訓練的核心，途中跑下肢擺動技術是途中跑技術的關鍵環(huán)節(jié)，它直接影響跑的技術效果?，F(xiàn)代短跑技術的特點突出表現(xiàn)為快跑中髖部伸展的意義、速度、幅度和擺腿下扒著地的積極性、速度、方法、距離及效果等，在支撐階段擺動腿的擺動和騰空階段的擺動效果，是影響短跑技術的關鍵之一。
2.短跑途中跑技術特點
快速蹬伸技術，快速蹬伸技術是現(xiàn)代短跑技術的主要特點之一蹬伸動作要注意蹬伸速度的迅速、蹬伸程度合理性和蹬伸方向更加有效性，適宜的蹬伸程度可以取得更快的蹬伸速度和更合理的蹬伸方向。擺動腿積極快擺技術擺動腿快速有力、大幅度的前擺技術，更加完善了“擺動式”跑法，有效地促進身體迅速向前移動，加大了后蹬的力量和速度。同時加快了擺動腿的速率，縮短跑動周期，提高了跑的頻率。前蹬支撐技術通過擺動腿積極下壓，鞭打扒地動作和退讓肌工作能力的訓練，減小前蹬支撐時的阻力，縮短前蹬支撐時間，使重心移動的速度在前蹬支撐階段的損耗減少，從而提高了跑的速度。
3.1途中跑擺動階段生物力學分析
短跑時當支撐腿著地瞬間，擺腿動作有利于減小人體與地面的沖擊作用。在緩沖階段，擺動腿動作能使人體總重心迅速前移，有利于縮短緩沖時間和增加支撐腿內蹬地力量，當支撐腿進入蹲伸時，擺腿動作有利于提高支撐腿的蹲伸速度，途中跑中擺動腿動作的好壞對短跑的途中跑有著相當大的影響。蹬地角是后蹬腿蹬地將要結束時，與地面之間的夾角。人體向前跑主要是由于后蹬作用力的推動，后蹬腿的效果直接影響跑速，蹬地角加大時，重心拋物線上升，騰空時間長，這樣雖然能增大步長，但步頻相應下降，跑動時重心起伏明顯，因此蹬地角要適中，在55°左右最為理想。著地角反映運動員擺動腿著地動作完成是否合理。
3.2途中跑著地緩沖階段的生物力學分析
在肌肉力學中，將肌肉分為三個部分：收縮元、串聯(lián)彈性元、并聯(lián)彈性元。肌肉收縮時，先是收縮元收縮產生張力，此時在肌肉的外部端末還測不到力的增長。然后，已經(jīng)縮短了的收縮元將串聯(lián)彈性元拉長。只有到串聯(lián)彈性元被拉長到足夠的長度，才能在肌肉末端測到力的變化。研究已證明：腿部屈?。ㄈ珉枘c?。┰谀_著地前15-20 ms便已出現(xiàn)電活性，這表明運動神經(jīng)元向肌肉發(fā)出的脈沖早于著地時刻，然而在這段時間內肌肉還來不及收縮，受到激活的肌肉長度小于平衡長度。腳在落地瞬間受到的地面反作用力是阻力，但這個過程對完成整個動作起積極的作用。途中跑中各技術環(huán)節(jié)是密不可分的，后蹬是前進動作之本，后蹬的發(fā)力應是前擺著地用力的延續(xù)，而緩沖是蹬地的前奏，緩沖實質上就是身體向支撐方向運動的制動，且緩沖可以預先伸長肌肉，直至最佳初長度，從而儲存彈性能，為后蹬做準備。
綜上所述，積極的扒地技術并不能產生短跑的動力，沒有拉引的作用，但伸髖高擺扒地技術對短跑成績的提高有重要的意義。高擺后大腿主動下壓，帶動小腿積極地向后下方扒地以增大下肢各環(huán)節(jié)的角速度；騰空擺動過程中的伸髖可以加大大腿的擺動半徑，從而有利于積極擺動充分發(fā)揮速度水平，合理的利用著地緩沖并積極擺動下肢，提高跑速。
3.3途中跑擺臂技術的生物力學分析
擺臂可以增加后蹬力量。實驗證明：人在固定上肢使其失去擺動能力后，人體就產生了使身體不摔倒的保護性抑制，盡管受試者努力奔跑并用肩部扭動來維持身體平衡以求達到高速，由于力學規(guī)律的作用迫使仍難以達到理想的蹬地能力。擺臂可以維持人體平衡。人體站立不動時是平衡的，當一步邁出時平衡就破壞了。正是因為向前邁腿時骨盆橫軸圍繞人體做轉動產生動量矩，人在賽跑中角速度越大，動量矩就越大。擺臂可以提高跑速。在保持一定的擺臂頻率的基礎上還要相應地增加擺臂的幅度，使擺動腿相應地前提高抬，使髖關節(jié)前送充分，左右移動，加大步幅，使上、下肢從脊柱縱軸為旋轉軸做相同運動，避免重心左右大幅度移動，頭要正，并保持身體在跑動中的平衡。
4.結論建議
在短跑專項技術訓練中應高度重視擺動腿的擺動技術。擺動腿高抬大腿擺動動作的70%是在緩沖過程完成的。擺動技術應與合理的緩沖技術相配合，才能夠最大限度的發(fā)揮擺動腿的擺動作用，合理改善著地緩沖時的緩沖距離、緩沖時間和緩沖幅度。較長的緩沖距離、緩沖時間和較大的緩沖幅度，使小腿繞支撐點的前旋更加積極，有助于小腿前傾角的減小，從而減小后蹬角，增大后蹬階段向后的水平分力，縮短騰空時間和距離，提高后蹬效果，最終改善途中跑步幅結構。轉變觀念，確立正確的現(xiàn)代短跑技術訓練指導思想，以速度為核心，創(chuàng)新技術訓練的方法與手段，在技術訓練中突出高速度、快節(jié)奏的訓練思路和方法，提高動作速度和加快動作節(jié)奏。
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第9篇：運動生物力學分析范文
關鍵詞：百米；途中跑；男子運動員；著地緩沖
中圖分類號：G822.1文獻標識碼：A文章編號：1007-3612(2008)03-0425-03
我國100 m跑水平與世界先進水平相比存在較大差距，其中男子水平差距更為明顯。近些年，我國100 m運動成績停滯不前，其中跟途中跑技術沒有得到明顯的改善有很大關系。著地緩沖技術是短跑途中跑階段重要技術環(huán)節(jié)，它體現(xiàn)騰空著地技術效果，同時又為積極的后蹬做好準備。國內關于100 m途中跑著地緩沖技術的研究表明：美國運動員腳著地扒地更積極；著地距離更長；緩關節(jié)沖膝角度更大。但是大量的研究將著地緩沖技術的差異僅僅歸因于訓練水平的差異，并未對著地緩沖技術對諸如擺動腿的擺動和后蹬效果等途中跑整體技術方面的影響進行分析和對比研究。而且對我國傳統(tǒng)的短跑技術觀念和技術訓練方法對緩沖技術乃至整個途中跑技術造成的影響，沒有深刻的認識。
1研究方法
搜集大量有關中外優(yōu)秀短跑運動員技術的文獻和研究資料，重點對近10年中美男子百米運動員技術資料進行對比和分析。運用運動生物力學原理，分析造成中外短跑緩沖技術差異的技術原因以及對整體技術的影響，探索提高我國短跑運動技術水平和運動成績的途徑。
2討論與分析
2.1中外短跑運動員著地緩沖技術的不同特征
通過表1我們發(fā)現(xiàn)：美國男子優(yōu)秀百米運動員腳的著地緩沖技術特點表現(xiàn)為：“扒地”積極；著地距離長；緩沖時間長；緩沖幅度大。首先，美國高水平運動員腳著地前的“扒地”技術的效果明顯好于我國運動員，美國高水平運動員在腳著地瞬間腳相對于地面的向前的水平速度是+1.15 m/s、國內運動員為+1.35 m/s，由于美國運動員腳著地時腳相對于地面向前的水平速度小于國內運動員的腳著地速度，減小了腳在著地時的阻力，從而減少了腳著地瞬間身體重心在水平方向的速度損失。著地距離即著地點與身體重心垂直投影點的距離，中外運動員的著地距離相差0.11 m。緩沖時間即腳著地至膝關節(jié)角度最小時相的時間，中外運動員相差0.09 s。美國運動員短跑運動員途中跑膝關節(jié)角度由腳著地的144.4°至最大緩沖時的134．2°，膝關節(jié)的運動幅度為10.2°，我國運動員的膝關節(jié)的緩沖幅度僅為3°，相差7.2°。我國男子百米運動員著地緩沖技術特點相對于美百米運動員表現(xiàn)為：“扒地”效果差；著地距離短；緩沖時間短；緩沖幅度小。
2.2著地緩沖技術是造成我國百米運動員途中跑步幅結構不合理的重要原因
2.2.1中外男子百米運動員支撐時間上的差異，是由緩沖時間上的差異造成的美國運動員支撐與騰空重心位移距離比為1：1.2，我國運動員為1：1.5，美國運動員支撐時間與騰空時間比1：1.2，我國運動員為1：1.45。國內外對比說明，我國運動員騰空時間過長（圖1），而支撐時間相對過短。支撐時間中的后蹬時間相差無幾，差異主要表現(xiàn)在緩沖時間較短（表2）。美國優(yōu)秀百米運動員緩沖時間是0.045 s，緩沖時間與后蹬時間的比例是11.11，而我國運動員緩沖時間僅為0.036 s，緩沖時間與后蹬時間的比例是1∶1.44，美國運動員的支撐時間比國內運動員長0.007 s，緩沖時間比我國運動員的緩沖時間長0.009 s，因此，中外男子百米運動員支撐時間上的差異，是由緩沖時間上的差異造成的。
圖1途中跑各時相的時間比較
2.2.2中外運動員小腿前傾角的差異是由緩沖階段形成的美國運動員腳離地前的小腿前傾角明顯小于我國運動員分別是23.1°和41.8°。從腳著地到腳離地小腿前傾角的變化幅度分別為53.6°和39.7°，相差13.9°。緩沖階段小腿前傾角變化幅度就相差11.1°之多，而后蹬階段僅相差2.8°，從此不難看出小腿前傾角減小的差異主要是緩沖階段形成的（表2）。
緩沖階段小腿前傾角的減小，有助于減小后蹬角，增大后蹬時的水平分力，從而縮短騰空時間和騰空距離，提高后蹬效果，改善途中跑步幅結構。美國運動員較長的緩沖距離、緩沖時間和較大的緩沖幅度，雖然增長了人體作減速運動的過程，但是也相對增大了踝、膝關節(jié)的退讓收縮的程度，踝、膝關節(jié)較大幅度的緩沖使小腿繞支撐點的前旋更加積極，有助于小腿前傾角的減小。我國運動員緩沖距離和時間短、緩沖幅度小，就會造成在最大緩沖時相（即后蹬開始時）的小腿前傾角相對較大，加大了后蹬的垂直分力，騰空距離和騰空時間相對較長，導致步幅結構的不合理。
2.3著地緩沖技術是提高蹬擺技術效果的關鍵環(huán)節(jié)
2.3.1適當加大我國短跑運動員緩沖距離有助于提高支撐腿蹬伸效果通過以上數(shù)據(jù)表明：美國優(yōu)秀運動員的著地緩沖距離較長，緩沖時間也較長，但是表現(xiàn)出來的后蹬效果更好，在后蹬階段支撐腿的膝關節(jié)角度蹬伸幅度比國內運動員大6.6°，后蹬距離長0.07 m，但是后蹬時間卻不比我們長（分別為0.050 s和0.052 s）。也就是說，美國優(yōu)秀運動員在相同的時間內肌肉工作距離更長，速度更快，效率更高。
在短跑途中跑過程中，支撐腿的膝、踝關節(jié)肌肉經(jīng)歷離心收縮――向心收縮過程，應該做為一個完整的用力過程考慮。著地緩沖階段，也就是支撐腿肌肉離心收縮過程，是后蹬動作的準備，后蹬是緩沖階段能量的釋放。在著地緩沖階段，由于地面的沖力和擺動腿積極擺動所產生的反作用力使得支撐腿伸肌群被動拉長，增加了肌肉的初長度，同時由于人體組織的牽張反射作用，在后蹬階段發(fā)揮更大的收縮力量和更快的收縮速度。但是，如果著地距離太短，則人體在腳著地后來不及進行有效的緩沖技術動作，支撐腿很快進入后蹬階段，支撐腿肌肉工作距離短、力量小、速度慢、效率低，所能克服的阻力也小，在為人體提供主要動力的后蹬階段獲得的加速度低，運動人體只能在較低水平上保持一定的速度。
2.3.2積極有效的擺動腿擺動技術基于合理的緩沖技術根據(jù)運動生物力學對人體在跑跳運動中擺動動作原理的分析，當支撐腿主動肌群退讓性收縮，人體支撐腿關節(jié)角度減小，同時手臂和腿部的加速擺動。擺動的反作用力使得支撐腿主動肌群被動拉長，肌肉張力增加，當肌肉張力增加到足以克服阻力時，肌肉開始向心收縮。在蹬伸的過程中，擺動動作制動加快支撐腿的蹬伸速度。在此過程中，支撐腿的緩沖過程和積極有力的擺動動作，是加大主動肌群張力，提高蹬伸動作速率的決定性技術因素。我國很多學者提出“擺動是短跑的主要動力”的觀點，顯示了在百米途中跑中擺動的重要作用，它一定程度上決定著后蹬階段支撐腿蹬伸的力量和速度，擺動腿大幅度的擺動成為現(xiàn)代短跑技術的突出特點。
但是，擺動動作的作用最終還要通過支撐腿的“緩沖-蹬伸”過程，發(fā)揮推動人體向前的運動的作用。只單純強調擺動腿擺動作用的觀點是片面的，它必須與支撐腿的工作特點結合起來進行分析。必須將積極擺腿與改進我國百米運動員的緩沖技術結合起來。如圖2，整個支撐階段擺動腿與軀干的角度由177°減小到106.5°，變化幅度為70.5°。從腳著地到最大緩沖時相0.045 s的時間內，擺動腿相對與軀干的角度由177度減小到127.7°，變化幅度為49.3°，平均角速度為1095°/s，最大緩沖至腳離地的0.50 s的時間內角度變化為21.2°，平均角速度為424°/s，擺動腿高抬大腿擺動動作的70%是在緩沖過程完成的。只有與合理的緩沖技術協(xié)調配合，才能夠最大限度的發(fā)揮擺動腿的擺動作用，才能夠在支撐腿在后蹬階段發(fā)揮更大的力量和速度，提高蹬伸效果。如果緩沖距離和緩沖時間太短，導致緩沖幅度小、擺腿幅度小且效果差，不能發(fā)揮最佳的積極擺腿的作用，最終影響支撐階段人體組織的工作效果。
2.4傳統(tǒng)腳著地技術是影響我國百米緩沖技術的重要因素我國短跑運動員技術上的差距不能僅僅被認為是技術特點上的差異。這些差距歸根結底是由于我們一些技術觀念差異，以及我們在這種觀念下長期以來所運用的技術訓練方法。我們傳統(tǒng)的技術原理僅僅把著地緩沖階段看作被動的減速過程。在技術上要求“盡量使著地點靠近身體總重心的投影點”。常用技術教學和練習手段也都體現(xiàn)了這種觀念的要求，比如小步跑、高抬腿跑、后踢小腿跑、車輪跑等專門練習，擺動腿的下放均是大腿積極下壓小腿放松前擺扒地，即使是行進間的練習，也基本上是屬于“踏步跑”。包括后蹬跑在內的所有專門練習，腳的著地點也都位于身體重心投影點下方，緩沖幅度小、蹬擺效果差。而對于多數(shù)短跑運動員來說，技術專門練習是他們長期的必修課。所以這些長期的技術練習必然造成我國運動員在途中跑過程中，著地距離短和緩沖幅度小的技術特點。
同時值得注意的是所有以上專門練習腳著地時膝關節(jié)幾乎是伸直的狀態(tài)下完成下地動作的，我國傳統(tǒng)技術對腳著地的要求也正是“擺動腿大腿積極下壓帶動小腿前伸，膝關節(jié)幾乎伸直下扒”，所以我國男子百米運動員腳著地瞬間膝關節(jié)角度比美國高水平短跑運動員大8度（表1）。這種“扒地”技術不僅不利于提高腳著地效果（分析見作者在“對改進100 m途中跑著地技術及其對整體技術效果影響的實驗研究”一文），同時在腳著地時膝關節(jié)正處于伸展過程之中，著地后膝關節(jié)繼續(xù)向后的趨勢不利于膝關節(jié)的屈膝緩沖和減小小腿的前傾角。因此通過運動生物力學分析和實驗研究，作者在“對改進100 m途中跑著地技術及其對整體技術效果影響的實驗研究”一文中提出“在腳著地前，控制擺動腿大腿下放，積極回擺小腿‘扒地’技術”，不僅有利于提高腳著地效果，同時由于積極的屈膝回擺小腿，使得腳著地后更加有利于支撐腿的屈膝緩沖和小腿前傾角的減小，從而提高緩沖效果為更加有效的后蹬提供有利的前提。
短跑的技術練習應該著眼于現(xiàn)代短跑技術要求，改進專門練習形式和練習要求。首先，短跑專門練習應該在跑進中進行，腳的著地點在身體重心投影點的前方，避免“踏步跑”。同時在腳著地前控制大腿下放，積極回擺小腿“扒地”而不是伸膝前擺下放，以有利于積極的著地緩沖和小腿的前傾角的減小，提高后蹬效果，改善途中跑步幅結構。
3結論與建議
1) 美國男子優(yōu)秀百米運動員腳的著地緩沖技術特點表現(xiàn)為：“扒地”積極；著地距離長；緩沖時間長；緩沖幅度大；我國男子百米運動員著地緩沖技術特點相對于美百米運動員表現(xiàn)為：“扒地”效果差；著地距離短；緩沖時間短；緩沖幅度小。2) 較長的緩沖距離、緩沖時間和較大的緩沖幅度，使小腿繞支撐點的前旋更加積極，有助于小腿前傾角的減小。從而減小后蹬角，增大后蹬階段向后的水平分力，縮短騰空時間和距離，提高后蹬效果，最終改善途中跑步幅結構。 3) 擺動腿高抬大腿擺動動作的70%是在緩沖過程完成的。只有與合理的緩沖技術協(xié)調配合，才能夠最大限度的發(fā)揮擺動腿的擺動作用，才能夠在支撐腿在后蹬階段發(fā)揮更大的力量和蹬伸速度，提高蹬伸效果。如果緩沖距離太短、小緩沖時間太短，從而導致緩沖幅度小、擺腿幅度小且效果差，不能發(fā)揮最佳的積極擺腿的作用，最終影響支撐階段人體工作效果。4) “擺動腿大腿積極下壓帶動小腿小腿前伸，膝關節(jié)幾乎伸直下扒”的“扒地”技術和我國傳統(tǒng)短跑技術專門練習的要求，是影響我國百米運動員形成合理著地緩沖技術的重要原因。
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