运动生物力学研究范例(3篇)
运动生物力学研究范文
[关键词]运动营养学营养研究
一、运动营养学的发展历史
运动营养学是营养学中的一个新的分支,也是运动医学中起步较晚的一项内容,是研究运动员在不同的训练或比赛情况下的营养需要、营养因素和机体机能、运动能力、体力适应和恢复以及与运动性疲劳防治关系的科学。有人将运动营养学视为应用营养学或特殊营养学。营养是人类摄取食物满足自身生理需要的必要生物学过程,营养学就是以这种生物学过程及其有关因素和措施为主要研究对象的一个生物学科分支。在早期的运动竞赛中,对于运动营养的知识,仅仅是根据获胜运动员的饮食习惯来推测,还未从科学上加以认识。随着科学技术的不断发展,人们开始运用先进的技术手段对运动营养学进行研究、探索。我国运动营养学的研究始于20世纪50年代后期。北京医科大学运动医学研究所率先成立运动营养生化研究室,对我国运动营养的创立、研究发展做出了重要的贡献,国家体委于1987年正式成立了运动营养研究中心,该中心成立后发展迅速,到目前已有3个研究室(运动营养生化室、放免生理室和食品研究室)。同年代的研究机构还有北京体育大学运动医学教研室,在运动营养的教学和科研上作中做出大量的工作。
我国著名运动营养学家陈吉棣教授认为,运动营养学是研究运动员在不同的训练或比赛情况下的营养需要、营养因素和机体机能,运动能力、体力适应和恢复以及与运动性疾病防治关系的科学。它是研究内容十分广泛的一门学科,其研究目的是为运动员适应运动强度供给能量提供理论依据,为运动员延迟疲劳和加快恢复,提高训练效果和竞技水平提供合理膳食结构计划。营养是恢复的最有效手段之一,合理的营养可以显著提高运动员的机能状况。相反,营养不合理,将会导致机体生理功能紊乱,运动能力下降,甚至产生疾病和创伤。
运动营养学与许多学科有着密切的关系。营养学是在生理学、生物化学基础上发展起来的。随着科学的进步,它不仅与上述两个学科继续保持着联系,而且还和其它学科相互渗透,如细胞学、医学、药学、有机化学、分析化学,运动营养学也是如此。
二、运动营养学的研究现状
运动营养的研究工作近年来虽取得了较大的发展,但与其它学科相比还很薄弱,重要的原因之一就是从事运动营养研究的专业人员匾乏,这是需要急待解决的问题。
近年来,我国运动营养学研究的主要内容为:我国优秀运动员能量和营养素需要量的制定;运动员的铁、锌、铜营养状况及其对运动能力的影响;运动员长期控制体重与急性减体重的营养问题;运动员的体成分;运动员的蛋自质、碳水化合物、脂肪和水盐代谢;训练中蛋白质摄入与肌肉蛋白质合成;提高运动能力及消除疲劳的营养措施;运动与抗氧化营养;运动饮料、运动食品、草药保健品和强力营养素补充剂的研制与应用;补糖数量、补糖时间、糖原填充的研究;低糖高脂肪对训练适应和运动能力的作用;维生素和无机盐与氧自由基清除的研究等。这些研究主要是针对运动员的。而针对青少年运动员和其他健身人群的研究相对较少。在运动能量需要量的测试中,使用双标水技术测试能量消耗史为准确,而UX-01能量监测仪记录运动人群每日能量消耗则易于操作、实用方便。针对保持或控制体重的运动人群,应侧重对脂肪酸的研究,通过调整饮食以适应运动中肌肉和血液酸化对机体造成的影响。
三、运动营养学当前的研究热点
1.运动营养补充品的功能研究
运动营养补充品是专门为运动员使用,可加到膳食中的一些物质,由维生素、矿物质、草药、植物性物质、活菌、食物组成物或提取物等制成的一类有特定功能的食品。运动营养补充品的主要作用是改善调节功能,对运动员有特殊重要意义的研究与探索,将是运动营养学领域的一个亮点。同时也要充分认识到运动营养补充品的开发研制要有深厚的基础理论作依托,其应用要科学化、突出安全、高效。
2.营养师的培养与发展
膳食是保证运动员的营养需求和保持运动能力的最重要的物质基础,运动员的膳食营养受到越来越多的关注。周丽丽、杨则宜、陈吉棣等对我国运动员膳食营养状况的调查结果表明,中国运动员存在膳食不平衡的问题,主要表现为:碳水化合物摄入不足,脂肪和蛋自质摄入过多,部分维生素摄入不足,三餐热能分配不合理,钙、铁、锌等摄入不足,运动中脱水、补液不科学。其主要原因有:管理人员和厨师对运动营养知识的了解不足,食物烹调方法和食物搭配不当。为了保证训练效果、提高运动成绩,必须对运动队加强科学、合理的膳食管理。因此,营养师的培养与发展应受到相关部门的足够重视。
3.关于运动员膳食、食品安全、运动饮料等方面的标准化研究
由于各运动项目的特殊性,不同年龄运动员在平时训练和比赛中所消耗的能源物质不尽相同,产生疲劳的时间和程度也不一样,恢复手段和方法也各有所异,因此,运动员的进食时间、食物种类、营养补充品的配方等都应根据各运动项目的耗能特点及运动员的年龄、性别特征来制定。目前涉及不同年龄、性别,不同项目运动员的膳食标准化研究相对薄弱,应该及时开展相关研究,促进运动营养学的发展与运动员成绩的提高。
四、运动营养学的发展趋势
目前,运动营养学的重要性逐渐被人们所认可,人们也逐渐认识到运动与营养相结合对延缓运动性疲劳的发生、促进疲劳的恢复和增进机体健康的重要作用。适量运动是增强人体机能的有效途径,直接影响机体的物质代谢和能量代谢,科学合理的膳食能有效地增进人们的身体健康和运动水平。运动营养学的发展趋势归纳为:针对不同训级别、训练时期、年龄阶段和性别的运动员制定出不同的膳食标准;与运动训练相结合制定膳食计划,进行营养干预的措施还需要进步研究;对膳食摄入不足的运动人群骨骼肌代谢方面做更深入的研究。运动营养的研究对象应面向大众:平衡膳食标准的制定;合理补充微量元素的研究有待发展;针对不同的运动人群,制定详细、具体的营养素每日推荐标准迫在眉睫。另外,生物工程技术、基因工程技术、先进的食品加工技术、纳米技术、转基因技术和计算机科学等在运动营养学中得到广泛应用。
未来的运动营养研究工作的将向多学科交叉综合方向发展,这样做既能借鉴相邻学科的理论和方法,加速自身的发展,又能将本学科的理论在相邻学科中应用,以验证本学科的理论和应用的科学性,从中找出不足,如营养学与免疫学的关系、营养学与医学的关系等等,总之,运动营养这一领域还有大量的空白尚需填补。
参考文献:
[1]马国东.微量元素的运动营养学研究[J].冰雪运动,2005,(4).
运动生物力学研究范文篇2
关键词：惯性问题；分析方法；运动状态
由于自然界中并不存在显示惯性运动（匀速运动）的条件――不受力，致使不少学生对“惯性”是物体的固有属性认识不清，因此在“惯性”一词前面往往错加上“产生”“出现”“受到”“给它一个”等词，如说：“沿着桌面运动的小车遇到障碍物突然停止时，车上的木块产生（或出现）了惯性……”“当小车遇到障碍物突然停止时，车上的木块还在做匀速直线运动，车给木块一个惯性，所以……”“汽车急刹车时，乘客会向前倾，是因乘客受到惯性的作用。”
一、学生的错误认识
有关惯性的现象学生是比较熟悉的，但对于与惯性有关现象的整个物理过程，有些学生却难以理解和表述，因而产生错误的认识或发生概念上的混淆，突出表现在以下几个方面：
1.错误地认为力是使物体产生运动的原因，因而把物体的惯性看作是驱使物体运动的一种“力”，他们说：“当小车遇到障碍物而突然停止时，与车一起运动的木块还有向前的力，所以它向前倒下。”有些学生还常常说：“作惯性运动（匀速直线运动）的物体一定要外力维持，没有外力，物体就根本动不起来。”他们把力和惯性的概念混淆了，造成了无中生有的力。学生应该明白：通常所见的匀速直线运动中，由于物体受到摩擦力的作用，因而所施的外力纯粹是为了克服摩擦力的；物体由静止到运动，是加速过程，需要外力，这和匀速直线运动的情况不同，如果没有摩擦，则用以克服摩擦所需的外力也就不必要了；物体由静止到运动得到一定速度后，若将外力撤去，物体就将保持这个速度做匀速直线运动，这样就得出了匀速直线运动不需要外力维持的结论。
2.把惯性和惯性定律混淆，有些学生错误地认为只有物体不受外力作用时，物体才具有惯性，他们说：“因为一切物体在没有受到外力作用时，都具有永远保持匀速直线运动和静止状态的性质，当小车遇到障碍突然停止运动时，原来直立在车上的木块由于没有受到阻力，它才具有惯性，所以倒下来。”他们弄不清“惯性”与“惯性定律”的区别，应该指出，惯性是一切物体普遍具有的一种性质，不论物体受的合力是否为零，它都具有惯性，而惯性定律（牛顿第一运动定律）则是研究物体在不受外力作用时如何运动的问题，是运动定律，为了突出此时物体仅在惯性支配下运动，故称为“惯性定律”。但这绝不意味着物体只有这时才具有惯性，要让学生要弄清：“保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质（惯性）”与“保持匀速直线运动状态或静止状态的原因”是两回事，不可混为一谈。
3.由于教材是从火车或汽车突然开动或紧急刹车等运动状态发生改变的过程中揭示惯性的存在的，以致使学生往往误认为物体只有在运动状态发生改变时才具有惯性，其实，物体在任何时候都具有惯性，与受力与否无关，与运动状态变化与否也无关，这在前面已作了论述。必须让学生明白：人在匀速直线运动的车上或静止的车上，也都具有惯性，只是它的存在未表现出来罢了。
二、解释或说明惯性现象时应注意的方面
学生在解释或说明惯性现象的问题时，往往只是笼统地回答“这是由于物体的惯性”或“这是惯性现象”，没有接触问题的实质，为了正确理解与惯性有关现象的整个物理过程，提高分析问题、解决问题的能力和表达能力，学生可按以下三点进行具体的分析：
1.审清题意，确定“研究对象”，“研究对象”有时是整个物体，有时是一个物体的不同部分，有时是几个物体。
2.弄清“研究对象”原来处于什么运动状态（是静止还是
运动生物力学研究范文
【关键词】研究对象受力分析作用力
【中图分类号】G632【文献标识码】A【文章编号】1674-4810（2014）06-0129-02
一什么叫做物体的受力分析
1.定义
分析其他物体对研究对象的作用力的过程叫做受力分析。
2.受力分析的三个判断依据
主要依据有：（1）从力的概念判断，寻找对应的施力物体。（2）从力的条件判断，寻找产生的原因。（3）从力的效果判断，寻找是否产生形变或改变运动状态。
二受力分析的方法
物体受力情况的分析是否正确，直接关系着能否正确解答高中物理中的力学问题，正确分析物体的受力情况是解答力学问题的基础，分析物体受力的思维方法有以下几种：
1.整体法
整体法是从局部到全局的思维过程，是系统论中的整体原理在力学中的应用。它的优点是：通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况，从整体上揭示事物的本质和变化规律，从而避开中间环节的繁琐推算，能够灵活地解决问题。整体法就是把几个相关联的物体看成一个整体，只分析这一整体之外的物体对这一整体施加的力，不分析整体内物体之间内力的分析方法。注意：如果连接体中各部分的加速度相同，并且不涉及到物体之间的相互作用力时，优先考虑选用“整体法”。
例：如图1所示，质量为M的卡车载有质量为m的重物在平直的公路上以速率v前行，重物与车厢前壁距离为L。卡车紧急制动后做匀变速直线运动，车轮与地面间的动摩擦因数为μ1，重力加速度为g。求若重物与车厢没有相对滑动，从卡车制动开始到完全停止需要多长时间？此期间重物所受的摩擦力为多大？
受力分析：选择整体作为研究对象，受竖直向下的重力、地面的支撑力和摩擦力；根据平行四边形定则，合力等于摩擦力；再由牛顿第二定律和运动学公式求解。
解：取卡车运动方向为正，对整体有：μ1（M+m）g=（M+m）a。
由运动学公式有：0=v-at。
联立可得：a=μ1g，。
设重物与车厢之间的摩擦力大小为f，由牛顿第二定律有f=ma=μ1mg，与v方向相反。
图1图2
2.隔离法
把研究对象从相关联的其他物体体系中想象地隔离出来，只分析其他物体对研究对象所施加的作用力（外力），不分析研究对象内部各部分之间的相互作用力（内力），也不分析研究对象对其他物体的作用力。“隔离”是为了更好地体现研究对象与其他物体之间的联系，绝不能认为隔离后的研究对象与其他物体就没有力的作用了。它的优点是：容易看清单个物体的受力情况，问题处理起来比较方便、简单、便于理解。
在力学中，解决动力学问题时，往往遇到这样一类情况：题目中的研究对象不是单一的一个物体，而是互相关联的几个物体组成的系统。解这一类问题，一般先尝试用隔离法：即把各个物体隔离开来，分别作受力分析，再根据各自的受力情况和运动情况，应用牛顿运动定律和运动学公式，求解。但在这类问题中，如果单独用隔离法很难求得结果，解决过程也十分繁杂，甚至用隔离法求解无从着手。这时，不妨试用整体法：即把整个系统当作一个整体作为研究对象进行受力分析，再列式求解。
例：（2010山东高考）如图2所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（m1在地面，m2在空中），力F与水平方向成θ角。则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是（）。
A.N=m1g+m2g-FsinθB.N=m1g+m2g-Fcosθ
C.f=FcosθD.f=Fsinθ
分析：把两个物体看做一个整体，由两个物体一起沿水平方向做匀速直线运动并分析受力知：水平方向f=Fcosθ，C正确，D错误。设轻弹簧中弹力为F1，弹簧方向与水平方向的夹角为α，隔离m2并分析受力，由平衡条件知，在竖直方向Fsinθ=m2g+F1sinα；隔离m1并分析受力，由平衡条件知，在竖直方向m1g=N+F1sinα，联立解得，N=m1g+m2g-Fsinθ，A正确，B错误。
整体法和隔离法是高中物理常用的分析方法。可以先隔离再整体，也可以先整体再部分隔离。这就是整体法与隔离法的综合应用。
其实，在一般情况下，针对不同的运动状态可以选择不同的分析方法，一般可以分为以下三种情况：（1）系统处于平衡状态。整体都处于静止状态或一起匀速运动时，或者系统内一部分处于静止状态，另一部分匀速运动。根据整体的平衡条件，就可以确定整体或某一个物体的受力特点。（2）系统处于不平衡状态且无相对运动。由于系统内物体间没有相对运动，即整体内每个物体都具有相同的速度和加速度，这时整体所受的合力提供整体运动的加速度。这种情况利用整体法，更容易把握整体的受力情况和整体的运动特点。（3）系统内的物体部分平衡部分不平衡。这种情况由于系统内物体的运动状态不同，物体间有相对运动，通常用隔离法。若系统内两个物体一个处于平衡，另一个处于不平衡状态时，也可以利用整体法来分析，有时会使问题简化易于理解。
3.程序法
根据力的产生条件，按照已知力场力（含重力、电场力和磁场力）弹力摩擦力其他力的顺序逐个进行受力分析的方法叫做程序法。养成程序法分析物体受力的习惯，可以避免漏力和多力，保证受力分析的正确性。
4.假设法
根据力产生条件难于对某个力作出准确判断时，根据物体的运动状态是由它的受力情况和初始条件共同决定的结论，用假设法往往能化难为易。对于彼此接触的物体，如果不易判断接触处有无形变或有无相对运动趋势时，可以假设移去跟研究对象接触的物体。若移去后研究对象的运动状态发生变化，则被移去物体与研究对象之间存在弹力或摩擦力；若移去后研究对象的运动状态不变，则被移去物体与研究对象之间无弹力或摩擦力作用。
例：如图3所示，截面为三角形的木块a上放置一铁块b，三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的竖直面上，现用竖直向上的作用力F，推动木块与铁块一起向上匀速运动，运动过程中铁块与木块始终保持相对静止。
解：将a、b看做一个整体，假设木块a与竖直墙面间存在水平弹力，则水平方向上整体不能静止，与题意矛盾，假设不成立，木块与竖直墙面间不存在水平弹力；同理竖直方向没有摩擦力。
对于做加速运动的物体，若难于判断某一弹力或摩擦力的有无，可以假设接触处有弹力N或摩擦力f，并任意假设它们的方向，然后根据运动定律列方程。若从方程解得N=0或f=0，则表明没有弹力或摩擦力；若从方程解得N或f的值大于零，则表明弹力或摩擦力的方向与假设的方向相同；若解得N或f的值小于零，则表明弹力或摩擦力的方向与假设的方向相反。
三受力分析的思路和基本步骤
1.灵活选择、明确研究对象
分析物体的受力，首先要选准研究对象，并把它隔离出来。根据解题的需要，研究对象可以是单个物体（质点、结点、物体），也可以是几个物体组成的系统。当所研究的问题是涉及多个物体的系统时，可以把系统分成若干部分，然后把其中某一部分从其所处的系统中想象地与其他物体隔离开来，作为研究对象，这种选取研究对象的方法叫做隔离法。把多个物体组成的系统视为整体，作为研究对象，称为整体法。解答具体问题时，应从实际情况出发，灵活选取研究对象，既可以只用隔离法研究某些部分，也可以只用整体法研究整个系统，还可以交叉应用隔离法和整体法，多次选取研究对象。
2.按照一定的顺序进行受力分析
顺序必须是首先题目中所给的已知力；其次场力（重力、电场力、磁场力）；再次接触力（弹力和摩擦力），环绕研究对象一周，看研究对象与其他物体有几个接触面（点），每个接触面对研究对象可能有两个接触力，应根据弹力和摩擦力的产生条件逐一分析，接触力中必须先弹力，后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）；最后其他力。
3.画出受力示意图，并结合题中所给条件检验
受力分析中需要注意的事项：（1）只分析根据性质命名的力，如重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力和核力等，不分析根据效果命名的力，如下滑力、动力、阻力和向心力等。（2）只分析研究对象受到的力，不分析研究对象对其他物体所施加的力。如研究物体A的受力时，只分析“甲对A”、“乙对A”、“丙对A”……的力，不分析“A对甲”、“A对乙”、“A对丙”……的力，也不要把作用在其他物体上的力，错误地认为通过“力的传递”而作用在研究对象上。（3）每分析一个力，都应能找出施力物体。这种方法是防止“多力”的有效措施之一。在分析物体的受力时，只强调物体受到的作用力，并不意味着施力物体不存在，找不出施力物体的力是不存在的。（4）分析物体受力时，还要考虑物体所处的运动状态。分析物体受力时，要注意物体所处的运动状态，物体所处的运动状态不同，其受力情况一般也不同。如：放在水平传送带上的物体随传送带一起传动时，若传送带加速运动，物体受到的摩擦力向前；若传送带减速运动，物体受到的摩擦力向后；若传送带匀速运动，物体不受摩擦力作用。
综上所述，在分析物体的受力问题时，能掌握物体的受力分析方法和基本步骤，并灵活运用受力分析的方法应对不同的问题是解决高中物理动力学问题的关键。这不仅能在教学过程中有意识地培养学生知道物体的多种运动状态，增强整体法的思维意识，也能帮助学生能够更加全面地理解力和运动的相互关系，是帮助学生思维能力提升的好方法。
参考文献