运动生物力学教案.doc

运动生物力学教案

班次

上课日期

节次

上课时数

累计时数

教学场所

09体教1班

2011年9月22日

3-4

2课时

18课时

12-409

09体教2班

2011年9月23日

3-4

2课时

18课时

13-207

授课内容

第三章骨、关节的生物力学

教学目标

使学生理解骨、关节的生物力学特性，掌握运动对骨、关节的生物力学特性影响。

教学重点

运动对骨、关节的生物力学特性影响。

教学难点

运动对骨、关节的生物力学特性影响。

教学方法

讲授教学法：采用提问的方式对上节课的内容进行回顾，对本堂课进行启发式教学，讲解中展开相关内容，补充有关材料，通过语言向学生系统连贯地传授知识、技能，发展学生智力。

讨论教学法：在教师指导下，让学生独立地阅读教材、收集资料，并进行群体性的讨论。讨论教学法以学生自己的活动为中心，可以激发学生对知识的探讨以及对学习的兴趣，达到师生互动。

案例教学法：教师通过对教材中的典型事例进行分析，使学生掌握科学知识和科学方法。

课前复习、提问

班级

学生姓名

题目

09体教1班

高立

简述三维测力台的基本原理

09体教2班

薛才良

关节的基本结构

09体教2班

孟德杰

中小学为什么要进行丰富多彩的体育活动？

教学内容：

教学常规：师生问好、登记考勤等

导入部分：①复习：第二章运动生物力学参数；提问问题：简述三维测力台的基本原理。

②宣布本节课内容，提出问题：骨是空心的还是实心的？空心骨和实心骨的区别？引发学生兴趣。

③解决学生问题，引出本节课知识点（人体的骨是经过长期进化形成的空心结构，具有优良的性能。工业上采用的空心钢材，就是模仿人体的骨骼结构所制造成的）。空心骨具有质量轻，承重能力强的特征，为什么空心骨和实心骨具有几乎一样的承重能力呢？引发学生思考，激起学生兴趣，引出本节课内容。

主要部分：

第三章骨、关节的生物力学

人体运动的“硬件”是以骨骼为杠杆，关节为枢纽，肌肉收缩为动力的运动系统。本章从力学结构及运动对这些运动器官的影响两个方面介绍骨、关节、肌肉的生物力学特性。

骨的生物力学

人体共有206块骨，其功能是对人体起支持、运动和保护的作用。骨按形状可分为长骨、短骨、扁骨和不规则骨等。

例骨具有功能适应性。骨的功能适应性，是指对所担负工作的适应能力

例

新疆葡萄丰收的时候，用头顶箩筐来运输葡萄，头盖骨很薄，却能承受很大的重量，和它的结构是分布来的，弓形结构承重能力强，从而说明骨具有功能适应性。骨的结构是与其功能相适应的。

手指比较灵活，是因为其关节比较多。关节越多的地方，越灵活。

从力学观点来看，骨是理想的等强度优化结构。它不仅在一些不变的外力环境下能表现出承受负荷（力）的优越性，而且在外力条件发生变化时，能通过内部调整，以有利的新的结构的形式来适应新的外部环境。越是深入了解人体骨的特性，就越是为其优良的受力结构感到惊叹。制造出这种“智能”型的材料和结构，一直是科学工作者孜孜以求的目标。

一、骨的生物力学特征

（一）骨对外力作用的反应

骨骼的受力形式:拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转和复合载荷

这些载荷会在骨内产生拉应力、压应力和剪应力，相应产生拉应变（伸长）、压应变（缩短）和剪应变（截面错位），对骨的结构造成不同的影响。

应力：单位面积所受的力。

应变：受力条件下单位长度或单位面积的变化量。

（1）拉伸：拉伸载荷是自骨的表面向外施加相等而反向的载荷，在骨内部产生拉应力和拉应变。

FF

F

F

（2）压缩：压缩载荷为加于骨表面的向内而反向的载荷，在骨内部产生压应力和压应变。

（3）弯曲：使骨沿其轴线发生弯曲的载荷称为弯曲载荷。在弯曲负荷下，骨骼内不同时产生拉应力（凸侧）和压应力（凹侧）。在最外侧，拉应力和压应力最大，向内逐渐减小，在应力为零的交界处会出现一个不受力作用的“中性轴“。

（4）剪切：标准的剪切载荷是一对大小相等，方向相反，作用线相距很近的力的作用，有使骨发生错动（剪切）的趋势，在骨骼内部的剪切面产生剪应力。

（5）扭转：骨骼受到外力偶的作用而受到的载荷，在骨的内部产生剪应力。例，掷铁饼出手时支撑腿的受力。

2．骨对复合（实际）外力作用的反应

在人体运动中，受到纯粹的上述某一种载荷的情况很少见，大量出现的是复合载荷。

正常行走时，足跟着地时为压应力，支撑阶段为拉应力，足离地时为压应力。在步态周期的后部分出现较高的剪应力，表示存在显著的扭转载荷，提示在支撑时相和足趾离地时相胫骨外旋

（二）骨结构的生物力学特征

骨的结构被广泛认为通过进化过程得到了最优化的设计：即在特定的载荷环境下得到重量最轻的结构。结构优化设计理论主要包括：

a）均匀强度分布，即在特定的加载条件下，材料的每一部分受到的最大应力相同。

b）轨道结构理论（壳形结构），即只在力的承受及传递的路径上使用材料，而在其