NSCA CSCS 美国国家体能协会认证肌力与体能训练专家认证 生物力学原理.ppt

生物力学原理

1. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
生物力学原理
体能训练的基本问题

2. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
生物力学术语
•功能解剖
-肌肉骨骼系统的结构和功能（而不是心血
管系统、呼吸系统、消化系统等的解剖和
生理）
•运动学
-肌肉骨骼系统相互作用的运动机制，对外
表现为工作和产生移动

3. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
功能解剖

4. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
解剖位置
•解剖位置
-竖直站立
-眼睛、头和脚趾指向
前方
-指尖朝下，掌心向前
-脚跟随脚趾指向前方
图1

5. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
运动平面
•矢状面
- 把身体分为左右两部分的平面
- 运动（图 2）
四肢
- 屈、伸
躯干
- 屈、伸（向前向后弯曲身体）

6. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
运动平面
•额状面
- 把身体分为前后两部分的平面
- 运动（图 2）
四肢
- 外展、内收
躯干
- 左、右侧弯

7. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
运动平面
•横切面/水平面
- 把身体分为上下两部分的平面
- 运动（图 2）
四肢
- 旋内、旋外
躯干
- 左右环转

8. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
神经系统
•运动单位
- 运动
（细微/总体）
- 类型
- 示例
图3

9. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
神经系统
•本体感受器
- 肌梭
图4

10. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
神经系统
•本体感受器
- 高尔基小体
（GTO）
图5

11. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
骨骼系统
•中轴骨
- 颅骨
- 脊柱
- 胸骨
- 肋骨
•四肢骨
- 肩带
- 骨盆带
- 上肢
- 下肢

12. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
肌肉连接装置
•起点
- 肌肉附着在骨骼的近端连接组织
•止点
- 肌肉附着在骨骼的远端连接组织

13. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
肌肉功能

主动肌

拮抗肌

协同肌

稳定肌
图7

14. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
功能性运动
•多向运动
- 功能性运动不仅仅发生在一个平面
- 运动训练需要在多平面进行运动
•肌肉功能
-肌肉不是独立发挥作用的
-几块/多块肌肉功能联合产生互补动作完成任务

15. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
运动学

16. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
杠杆系统
•轴（支点）
•动力(移动或肌肉力量 )；动力臂
•阻力；阻力臂
图8

17. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
第一杠杆
•肌力和阻力作用
在支点相对的两
边
图9

18. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
第二杠杆
•肌力和阻力作
用在支点的同
一边，但是阻
力作用点离支
点较近
图10

19. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
第三杠杆
•肌力和阻力都
作用在支点同
一边，但肌力
作用点离支点
较近
图11

20. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力矩
•力矩
- 力的旋转效应
- 力矩=力×力
臂
- 力矩在运动过
程中不断变化
图12

21. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力学优势（ MA）
•动力臂÷阻力臂
- 大于1
动力效应比阻力强
- 小于1
动力效应比阻力弱

22. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
肘关节和 MA

图13

23. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
膝关节和 MA

图14

24. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量

25. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量的贡献因素
•神经
•肌肉

26. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
神经因素
•运动单位募集
•运动单位冲动发放率
•要想增加力量：
- 增加运动单位数量
- 募集更大的运动单位
- 增加运动单位冲动发放率

27. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
肌肉因素
•长度-张力关系
•力量-速度关系
•力量-时间关系 (作者没有提及 )
•肌纤维构造
•横截面积（ CSA）
•关节角度

28. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
长度-张力关系
•主动的力量 -长度关系
-力量随肌球 -肌动蛋白
的重叠而变化
•被
动的力量
-长度关系
-象橡皮绳
，拉的越长产
生力量
越大
图15

29. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量-速率关系
•向心性运动速率
与产
生的力量成
反比
•在近
似等速情况下可
产生较大的力量
•在高速
情况下仅产生
很
小的力量
图16

30. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量-时间关系
•力量基于时间和
持续时间而变化
- 启
动力量：肌肉运动 开始时产生力量的能力
(第一
个
星号
)
-力量发展效率：肌肉运动
开始达到最 大肌力的能力
（第二个
星号）
图17

31. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量-时间关系
-最
大肌力：运动 员的力量潜力
 可以叫做“最
大等量收缩”或者“绝对力量”（第三
个
星号）

图17

32. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量-时间关系
-力量
耐力：保持肌肉长时间运动的能力
（第四个
星号）
静
力性：长时间 保持一个既定姿势
动力性：长时间
保持一个既定强度的运动
爆
发性：重复爆发性运动
-减
速力量： 回到安静 状态
需要的力量（第
五个星号）
图17

33. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
肌肉纤维结构
•三
种成分模型
-CC
-SEC
-PEC
图18

34. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
肌肉纤维结构
•收
缩性结构（
CC）
图19

35. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
肌肉纤维结构
•串
联弹性成分（
SE
C）
•结构
•功能
-肌肉离心运动时
储存
的力量
-收
缩即刻释放的力量

36. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
肌肉纤维结构
•并
联弹性成分（
PE
C）
•结构
•功能
随
非刺激性肌肉拉伸
产生
被动力量

37. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
肌肉纤维结构
•储存弹
性能量
的原理
•肌
腱储存弹 性能量
可以
：
-减少
能量消耗
-增加肌肉效率
•关节
依赖

38. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
羽
状肌
•纤维
排列的变化与拉力线有关
-每
平方英寸横截面积的肌肉组织产生
23.2
到145磅
的力量
-一块肌肉内的肌纤维
排列不同可以产生力
量变化

39. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
羽
状肌
•与
力量产生轴平行的肌纤维 将所有力量都
传递到
肌腱
•在远端
羽状角，有一部分力量产生能力的
丧失
•较大的
羽状角允许更多数量的纤维 聚集在
一个
特定的肌肉体积内

40. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
羽
状肌

图20

41. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
横截面积（ CSA）
•肌肉产生的力量
与横截面积相关性比肌肉
体积更大
•较大的CSA相
当于能产生更大的肌肉力量

42. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
关节角度
•运动中
由于关节角度发生变化 可以导致 肌
肉力量发生变化 ,会影响
力量产生能力
- 长度-张力关系
- 关节运动角度
之外杠杆的变化

43. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
关节角度和力矩的产生

图21

44. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量类型
•重力 •由
于在垂直方向的重量
产生阻力；重量等于
质
量
乘以当地 重力加速度
•重心（c.o.g.）
-身体
质量平均分配点

45. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量类型
•地
面反作用力
•对作用力产生
反应
的力
•地
面作用在脚上的
力

46. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量类型
•张力 •拉
伸时的阻力

47. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量类型
•压
力
•挤
在一起的阻力

48. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量类型
•剪
切力
•一边
到另一边的力量

49. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
力量类型
•轴
负重
•沿
骨骼长轴起作用的力量
- 随同张力和
压力产生
•以
一定角度作用在骨骼长轴
的
剪切负荷
•举
例

50. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
功率
•功率-时间关系
- 功率的产生随时间
的
延长而降低
•基于训练
模式的应
用
- 变向运动
- 举
重
- 加速/全
速训练
图22

51. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
超
等长运动
•包括
提前拉伸或反向运动的 快速运动
,能
够
激活延
长的收缩周期（
SSC）
图23

52. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
举
重
•挺举
；抓举（及其变化形式）

53. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
加速训练
•合理
利用这一模式增加功率
- 包括延
长收缩周期
- 需要速度 -力量（
如全速训练）

54. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
全
速训练
•全
速训练类型
- 技
术训练
 优化动作和
纠正错误
 头、躯干和
腿的姿势
 腿
的动作和胳膊的动作

55. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
全
速训练
•全
速训练类型
- 全
速助跑训练
 通
过全速助跑训练可以明显提高步频
 速度训练比
自发训练更有效
 举
例

56. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
全
速训练
•全
速训练类型
- 抗阻
全速跑
 支
撑阶段通过增加地面反作用力帮助增加
步
长和速度力量
 举
例

57. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
运动的动力
链
•闭
环动力链
- 关节
“链”的远端止点 固
定
- 举
例
- 多关节
≠闭环链
- 重量支
撑≠闭环链
图24

58. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
运动的动力
链
•开
放的动力 链
- 关节
“链”的近端
止点
固定
- 举
例
图25

59. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
运动的动力
链
•重要性
- 肌肉功能
- 运动移动

60. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
运动的动力
链
•闭
合动力链活动增加关节相 似性，一致性和
稳定性
•但是本
质上不会更“实用”
•应用
举例
- 全
速跑
 No：
闭合链
 Yes：
开环链抗阻训练更合 适（例子）

61. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
生物力学的应用
•对
所给予以 的负荷需求的特殊代偿 原
则
（
SAID）
- 基于动力
链
- 基于
活动范围
- 基于移动速度

62. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
自由
重量运动
•动力
链
- 运动
实例
- 运动/功能应用

63. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
自由
重量运动
•活
动范围
-运动
实例
-运动/功能应用

64. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
自由
重量运动
•移动速度
-运动
实例
-运动/功能应用

65. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
变化的抗阻运动
•关节度变化
- 由
于运动过程中阻力臂发生变化，移动关节或
运动需要不同的肌肉力矩
•变化的阻力力学
目的
- 为
了使运动时阻力的变化 适应身体的肌肉力矩
（
如凸轮机械）

66. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
变化的抗阻运动
•凸轮式
运动机械
- 变化的阻力臂长度
- 适
应动力矩设计
- 举
例：肱二头肌屈曲
图26

67. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
变化的抗阻运动
•枢
轴式运动器械
- 变化的动力臂长度
- 减少
的机械优势
图27

68. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
变化的抗阻运动
•弥
补凸轮式或枢轴式机械缺陷的机械类型
- 目标
是运动不同部分的 活动范围
- 训练运动不同部分
活动范围的较弱部位

69. Biomechanical principles NSCA Certification Commission
变化的抗阻运动
•机
械和人体力量曲 线等同吗？
- 大部分个体不
匹配
- 是为一
般人群设计 的
 肢体长度
 肌肉附着点

70. Biomechanical principles NSCA Certification Commission