體育教學與運動訓練中運動生物力學的應用分析

劉劍

摘? 要：在科學技術不斷發展的今天，運動生物力學也獲得了一定進步，各類新材料、新技術的應用使得運動生物力學的測試越來越精準、快速，尤其是計算機技術的應用更加快了運動生物力學自動化發展的進程。將運動生物力學應用到體育教學與運動訓練中，不僅可強化體育教學質量，提高競技體育的訓練效率，還將推動我國大眾體育的科學化發展。基于此，本文從應用運動生物力學的意義入手，分別就其在體育教學、運動訓練中的應用進行了分析。

關鍵詞：體育教學? 運動訓練? 運動生物力學

中圖分類號：G8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-2813（2019）01（a）-0012-02

作為一門新興的學科，運動生物力學的發展時間并不長，但簡而言之其是一門基于生物學、物理學等原理，采用先進科學測量技術研究人類在體育運動中身體機能變化規律的學科。其涉及到的內容與知識十分廣泛，有解剖學、應用數學、體育運動理論、力學等。運動生物力學的快速發展，使其成為了眾多國家運動訓練中必備的分析手段之一，促進了競技體育的發展。

1? 應用運動生物力學的意義

在物理環境下，人體無論是處于靜止的狀態，抑或是處于激烈的體育運動中，都是在力的作用下獲得的這種狀態。也就是說無論何種動作，都遵循著運動生物力學的原理。若將這種原理應用到體育教學與運動訓練中來，將運動員的動作看作各種生物力學問題，將使學生對自身的運動動作有準確的認識和把握，從而有效提高學習效果。在傳統的體育教學和運動訓練中，教師對學生只是單純身體動作上的指導，換句話說就是用肢體來表達體育，這種方式使學生只知道做動作而不知道為什么要做這種動作，學生對體育的學習缺乏科學性理解，增加了訓練的盲目性。

運動生物力學是一種研究運動與身體受力關系的學科，存在于運動員的每一個動作之中，而運動員的這種動作可通過牛頓力的數值和方向來進行定量分析，進而解決傳統體育教學與運動訓練過程中，不注重體育科學知識傳授的情況。將運動生物力學應用到體育教學和運動訓練中將促進體育教學與運動訓練由“訓練型”向“知識型”的轉變，進而在實現學生體育成績提高的同時，讓學生運動過程中的安全性得到有效保護，促進體育競技水平的提高。

2? 體育教學中運動生物力學的應用實踐

2.1 在跑步教學中的應用

通過對田徑運動的研究表明，影響運動員成績的關鍵在于步幅的大小和步頻的高低，以及運動員腳著地的時間段。站在運動生物力學的角度來看，要想提高學生的運動成績，就必須要計算好落地時腳的著地點。為此在實際的訓練中，體育教師可利用一些簡單的工具（如皮尺、秒表等）對學生跑步時的力學特征進行簡單測量，從而得出學生運動時的動作、運動時的習慣，通過對學生的定量分析科學地評價學生運動時動作姿勢的規范性。

以100m短跑為例，要想對學生的運動速度、步頻、步長進行測定，首先教師要將100m平均分為5段，每段20m，接著記錄學生在各段所用的時間及步數;然后教師再根據速度、頻率的公式，計算出學生每步的步長，各段的平均速度、平均步頻，以及全程的速度和平均步頻。如此，教師將對學生各段的運動情況有清晰的掌握。此時教師再利用這些數據對學生腳的落點、身體重心在地面上投影距離的大小、著地時間的長短進行分析，進而解決學生支撐反作用的水平阻力問題，減少腳的著地時間，實現學生步頻的增加、步長的增加以及身體向前運動動量的增加。

2.2 在鉛球教學中的運用

在鉛球教學課程中，大部分學生都在反映扔球過程中存在無法使力或使力也扔不遠的情況，對此可運用運動生物力學的知識對學生提出的問題進行科學分析，比如對學生扔鉛球時的出手高度、出手角度進行測量，再根據鉛球的落地時間和最終的距離等測量數據計算出鉛球的初速度。以某名學生扔鉛球的測量來看，測得其出手高度為1.65m，出手角度為35.2°，投擲的距離為9.25m，鉛球在空中的飛行時間為2.3s，通過計算可以得出鉛球的初速度大概是7.8m/s。此時，體育教師再利用運動生物力學的相關知識得到，此名學生的最佳出手角度應該是42.2°，可以看出學生的出手角度偏小，故成績并不是最佳。對此，教師便可從運動生物力學的角度出發，將這名學生投擲鉛球的動作進行結構化的分解分析，并針對其需優化、改進的地方開展有針對性的訓練，從而強化學生對投擲動作要領的掌握，提高學生的成績。

3? 運動訓練中運動生物力學的應用實踐

3.1 靜力學分析

從力學的角度來看，當人處于靜止狀態下時，所受到的合力為零，合外力矩也為零。從靜力學的角度來看，人站在起跑線準備起跑的動作是人體由靜止狀態向運動狀態轉變的準備動作，能夠讓人體迅速轉變為運動狀態。利用靜力學知識來研究運動訓練，可使教師發現學生的身體平衡問題、肌肉的工作狀態等，從而實現對學生針對性的訓練，強化薄弱環節。

在一次跳遠訓練中，教師利用JVC高速攝像機和三維測力臺將兩名學生的跳遠過程拍攝下來，并利用APAS系統對起跳瞬間的數據進行分析，發現甲起跳時膝關節的角度為155°，乙起跳時膝關節的角度為145°，也就是說甲起跳時膝關節的角度明顯大于乙，而從跳遠的距離來看，甲大于乙。通過對甲乙二人跳遠擺動動作的回放來看，乙擺動并不積極，且由于放腿時下壓不快造成了膝關節角度變小，這反映出了乙起跳時腿部力量不足的問題。為此，教師就要針對乙腿部力量的不足，加強腿部收縮能力的訓練，從而提高其跳遠成績。

3.2 運動學分析

所謂的運動學分析其實指的是利用各種先進儀器、科學方法、測量技術對運動員的身體或其在運動狀態下的身體情況進行記錄，并通過分析得出運動狀態下的初速度、角速度、加速度等各項運動學參數，以供教師或教練員訓練方法的調整。在一次針對某拳擊選手的訓練中，利用高速攝影機和力量測量儀器分別對其擺拳、勾拳、橫踢、側踢等各種動作的角度、角速度、力量等進行測量，通過對這些數據的分析發現，這名拳擊運動員的肩膀、肘等在擺動過程中所獲得的最大速度與自身踝關節的最大速度間有明顯關系。通過進一步對擺動過程的回看發現，這名拳擊運動員上肢的快速擺動，以及軀干朝進攻方向的快速扭轉能夠幫助下肢動作的完成，并且在這一系列動作中還能獲得一定的速度，增強自身的攻擊力量。同時，若上臂的快速擺動時間越早，拳擊運動員越能在短時間內完成動作，而下肢獲得的速度也將進一步加大。可見，在訓練過程中，就要加強對上臂擺動的訓練，以增強攻擊速度。

4? 結語

從上文的分析中可以發現，將運動生物力學的知識應用到體育教學與運動訓練的實踐中，不僅可以使學生逐步探索出一套適宜自身身體機能的運動技巧和訓練方法，還將帶動體育教師自身綜合素質的提升。而除了獲得更高、更快、更強的運動成績外，運動生物力學所帶來的康復醫療、預防運動創傷的技術與方法也將促進體育教學的進一步發展，在實現體育教學質量提高的同時，促使體育教學的合理化、科學化。

參考文獻

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