体育教学与运动训练中运动生物力学的应用分析

摘  要：在科学技术不断发展的今天，运动生物力学也获得了一定进步，各类新材料、新技术的应用使得运动生物力学的测试越来越精准、快速，尤其是计算机技术的应用更加快了运动生物力学自动化发展的进程。将运动生物力学应用到体育教学与运动训练中，不仅可强化体育教学质量，提高竞技体育的训练效率，还将推动我国大众体育的科学化发展。基于此，本文从应用运动生物力学的意义入手，分别就其在体育教学、运动训练中的应用进行了分析。

关键词：体育教学  运动训练  运动生物力学

中图分类号：G8                                      文献标识码：A                        文章编号：2095-2813（2019）01（a）-0012-02

作为一门新兴的学科，运动生物力学的发展时间并不长，但简而言之其是一门基于生物学、物理学等原理，采用先进科学测量技术研究人类在体育运动中身体机能变化规律的学科。其涉及到的内容与知识十分广泛，有解剖学、应用数学、体育运动理论、力学等。运动生物力学的快速发展，使其成为了众多国家运动训练中必备的分析手段之一，促进了竞技体育的发展。

1  应用运动生物力学的意义

在物理环境下，人体无论是处于静止的状态，抑或是处于激烈的体育运动中，都是在力的作用下获得的这种状态。也就是说无论何种动作，都遵循着运动生物力学的原理。若将这种原理应用到体育教学与运动训练中来，将运动员的动作看作各种生物力学问题，将使学生对自身的运动动作有准确的认识和把握，从而有效提高学习效果。在传统的体育教学和运动训练中，教师对学生只是单纯身体动作上的指导，换句话说就是用肢体来表达体育，这种方式使学生只知道做动作而不知道为什么要做这种动作，学生对体育的学习缺乏科学性理解，增加了训练的盲目性。

运动生物力学是一种研究运动与身体受力关系的学科，存在于运动员的每一个动作之中，而运动员的这种动作可通过牛顿力的数值和方向来进行定量分析，进而解决传统体育教学与运动训练过程中，不注重体育科学知识传授的情况。将运动生物力学应用到体育教学和运动训练中将促进体育教学与运动训练由“训练型”向“知识型”的转变，进而在实现学生体育成绩提高的同时，让学生运动过程中的安全性得到有效保护，促进体育竞技水平的提高。

2  体育教学中运动生物力学的应用实践

2.1 在跑步教学中的应用

通过对田径运动的研究表明，影响运动员成绩的关键在于步幅的大小和步频的高低，以及运动员脚着地的时间段。站在运动生物力学的角度来看，要想提高学生的运动成绩，就必须要计算好落地时脚的着地点。为此在实际的训练中，体育教师可利用一些简单的工具（如皮尺、秒表等）对学生跑步时的力学特征进行简单测量，从而得出学生运动时的动作、运动时的习惯，通过对学生的定量分析科学地评价学生运动时动作姿势的规范性。

以100m短跑为例，要想对学生的运动速度、步频、步长进行测定，首先教师要将100m平均分为5段，每段20m，接着记录学生在各段所用的时间及步数;然后教师再根据速度、频率的公式，计算出学生每步的步长，各段的平均速度、平均步频，以及全程的速度和平均步频。如此，教师将对学生各段的运动情况有清晰的掌握。此时教师再利用这些数据对学生脚的落点、身体重心在地面上投影距离的大小、着地时间的长短进行分析，进而解决学生支撑反作用的水平阻力问题，减少脚的着地时间，实现学生步频的增加、步长的增加以及身体向前运动动量的增加。

2.2 在铅球教学中的运用

在铅球教学课程中，大部分学生都在反映扔球过程中存在无法使力或使力也扔不远的情况，对此可运用运动生物力学的知识对学生提出的问题进行科学分析，比如对学生扔铅球时的出手高度、出手角度进行测量，再根据铅球的落地时间和最终的距离等测量数据计算出铅球的初速度。以某名学生扔铅球的测量来看，测得其出手高度为1.65m，出手角度为35.2°，投掷的距离为9.25m，铅球在空中的飞行时间为2.3s，通过计算可以得出铅球的初速度大概是7.8m/s。此时，体育教师再利用运动生物力学的相关知识得到，此名学生的最佳出手角度应该是42.2°，可以看出学生的出手角度偏小，故成绩并不是最佳。对此，教师便可从运动生物力学的角度出发，将这名学生投掷铅球的动作进行结构化的分解分析，并针对其需优化、改进的地方开展有针对性的训练，从而强化学生对投掷动作要领的掌握，提高学生的成绩。

3  运动训练中运动生物力学的应用实践

3.1 静力学分析

从力学的角度来看，当人处于静止状态下时，所受到的合力为零，合外力矩也为零。从静力学的角度来看，人站在起跑线准备起跑的动作是人体由静止状态向运动状態转变的准备动作，能够让人体迅速转变为运动状态。利用静力学知识来研究运动训练，可使教师发现学生的身体平衡问题、肌肉的工作状态等，从而实现对学生针对性的训练，强化薄弱环节。

在一次跳远训练中，教师利用JVC高速摄像机和三维测力台将两名学生的跳远过程拍摄下来，并利用APAS系统对起跳瞬间的数据进行分析，发现甲起跳时膝关节的角度为155°，乙起跳时膝关节的角度为145°，也就是说甲起跳时膝关节的角度明显大于乙，而从跳远的距离来看，甲大于乙。通过对甲乙二人跳远摆动动作的回放来看，乙摆动并不积极，且由于放腿时下压不快造成了膝关节角度变小，这反映出了乙起跳时腿部力量不足的问题。为此，教师就要针对乙腿部力量的不足，加强腿部收缩能力的训练，从而提高其跳远成绩。

3.2 运动学分析

所谓的运动学分析其实指的是利用各种先进仪器、科学方法、测量技术对运动员的身体或其在运动状态下的身体情况进行记录，并通过分析得出运动状态下的初速度、角速度、加速度等各项运动学参数，以供教师或教练员训练方法的调整。在一次针对某拳击选手的训练中，利用高速摄影机和力量测量仪器分别对其摆拳、勾拳、横踢、侧踢等各种动作的角度、角速度、力量等进行测量，通过对这些数据的分析发现，这名拳击运动员的肩膀、肘等在摆动过程中所获得的最大速度与自身踝关节的最大速度间有明显关系。通过进一步对摆动过程的回看发现，这名拳击运动员上肢的快速摆动，以及躯干朝进攻方向的快速扭转能够帮助下肢动作的完成，并且在这一系列动作中还能获得一定的速度，增强自身的攻击力量。同时，若上臂的快速摆动时间越早，拳击运动员越能在短时间内完成动作，而下肢获得的速度也将进一步加大。可见，在训练过程中，就要加强对上臂摆动的训练，以增强攻击速度。

4  结语

从上文的分析中可以发现，将运动生物力学的知识应用到体育教学与运动训练的实践中，不仅可以使学生逐步探索出一套适宜自身身体机能的运动技巧和训练方法，还将带动体育教师自身综合素质的提升。而除了获得更高、更快、更强的运动成绩外，运动生物力学所带来的康复医疗、预防运动创伤的技术与方法也将促进体育教学的进一步发展，在实现体育教学质量提高的同时，促使体育教学的合理化、科学化。

参考文献

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[2] 王洪宇.运动生物力学在体育教学与运动训练中的应用[J].新教育时代电子杂志：教师版，2016（36）：40.

[3] 王应钦.运动生物力学在体育教学与运动训练中的应用[J].中国西部，2017（5）：77.

[4] 陈盼盼.运动生物力学在运动训练中的应用研究[J].才智，2016（6）：88.

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