《简明运动生物力学》课件51走的运动生物力学基础.ppt

1、第五节第五节 走的生物力学分析走的生物力学分析人的一生大约步行人的一生大约步行8050080500千米千米赤道长度赤道长度4007640076千米千米人的一生可以绕赤道走两圈人的一生可以绕赤道走两圈一、走的动作过程一、走的动作过程单脚支撑和双脚支撑相互交替的周期性运动。单脚支撑和双脚支撑相互交替的周期性运动。一只脚的脚尖离开一只脚的脚尖离开地面地面这只脚的脚跟接触这只脚的脚跟接触地面地面一个一个周期周期一个周期分为三个阶段：一个周期分为三个阶段：（一）后蹬（推进）阶段（一）后蹬（推进）阶段由蹬地腿的弯曲位置开始，在推由蹬地腿的弯曲位置开始，在推进阶段，髋、膝、踝关节伸展进阶段，髋、膝、踝关节伸

2、展（跖屈），脚趾屈。这个阶段参（跖屈），脚趾屈。这个阶段参与收缩的主要肌肉有：伸髋关节与收缩的主要肌肉有：伸髋关节肌、伸膝关节肌、踝关节跖屈肌肌、伸膝关节肌、踝关节跖屈肌和屈趾肌。当走大步时，这些肌和屈趾肌。当走大步时，这些肌肉必须相互协调，并通过髋关节肉必须相互协调，并通过髋关节的回旋转动增大步长。的回旋转动增大步长。（二）摆动阶段（二）摆动阶段后蹬推进至脚尖离地开始，摆动腿后蹬推进至脚尖离地开始，摆动腿稍折叠髋、膝、踝关节，以使足向稍折叠髋、膝、踝关节，以使足向前摆动。髋关节的弹性回缩是自然前摆动。髋关节的弹性回缩是自然的，其他关节也有弹性回缩运动，的，其他关节也有弹性回缩运动，但要小的多

3、。大腿在髋关节处旋外但要小的多。大腿在髋关节处旋外使摆动阶段的脚趾保持在直线上运使摆动阶段的脚趾保持在直线上运动，当股骨转至靠近行进中线时，动，当股骨转至靠近行进中线时，髋关节肌收缩以保持方向，步长越髋关节肌收缩以保持方向，步长越大，大腿在髋关节的旋外就越明显。大，大腿在髋关节的旋外就越明显。（三）着地支撑阶段（三）着地支撑阶段 以摆动腿脚跟着地开始，通过踝、以摆动腿脚跟着地开始，通过踝、膝、髋关节逐渐弯曲吸收地面给人膝、髋关节逐渐弯曲吸收地面给人体的冲力，屈曲的力由身体的动量体的冲力，屈曲的力由身体的动量和重力提供。因此，踝、膝、髋关和重力提供。因此，踝、膝、髋关节的伸肌完成离心收缩以使冲力

4、慢节的伸肌完成离心收缩以使冲力慢慢减小。当冲力下降至足够小时，慢减小。当冲力下降至足够小时，屈曲停止。下肢各关节的伸肌有一屈曲停止。下肢各关节的伸肌有一个等长收缩期，在此期间，下肢各个等长收缩期，在此期间，下肢各关节的位置没有明显的变化。身体关节的位置没有明显的变化。身体重心则始终保持水平的动量，绕支重心则始终保持水平的动量，绕支撑脚撑脚 转动实现从支撑阶段到推进转动实现从支撑阶段到推进阶段的平稳过渡，如此循环。阶段的平稳过渡，如此循环。（四）身体其他环节的运动动作（四）身体其他环节的运动动作 躯干转动肌群也对走具有重要的作用。躯干的转动主要发生在躯干转动肌群也对走具有重要的作用。躯干的转动主

5、要发生在胸椎部位。在走时，手臂作对角的向前、向内摆动，也是保持胸椎部位。在走时，手臂作对角的向前、向内摆动，也是保持人体行走稳定的重要动作。手臂的运动与腿的运动是相向的，人体行走稳定的重要动作。手臂的运动与腿的运动是相向的，这种相向运动表现在肩轴和髋轴之间的反向转动。根据步长的这种相向运动表现在肩轴和髋轴之间的反向转动。根据步长的大小调整肩轴的转动幅度是协调行走的主要动作表现大小调整肩轴的转动幅度是协调行走的主要动作表现 。二、走的生物力学参数二、走的生物力学参数走的生物力学参数中最为重要的是走的速度。走的生物力学参数中最为重要的是走的速度。速度速度=步长步长*步频步频步长：行走时左右足跟（或

6、趾尖）间的距离。步长：行走时左右足跟（或趾尖）间的距离。步幅：一只脚脚跟连续两个支撑点相隔的距离。步幅：一只脚脚跟连续两个支撑点相隔的距离。人自然步行的步长大约在人自然步行的步长大约在15-1915-19岁时达到最大。岁时达到最大。男子约为男子约为75cm75cm，女子约为，女子约为66cm66cm。步频步频=单位时间单位时间/步数步数 走和跑的本质区别走和跑的本质区别 跑运动中，有一个身体不与地面接触的阶段，即身体腾空阶段；跑运动中，有一个身体不与地面接触的阶段，即身体腾空阶段；跑时没有两脚与地面同时接触的阶段。跑时没有两脚与地面同时接触的阶段。走的生物力学参数走的生物力学参数走的生物力学参

7、数走的生物力学参数运动学参数运动学参数时间参数时间参数空间参数空间参数时空参数时空参数动力学参数动力学参数走的两个时相走的两个时相脚跟着地脚跟着地趾着地趾着地支撑中期支撑中期脚跟离地脚跟离地蹬离期蹬离期趾离地趾离地摆动时相摆动时相加速期加速期摆动期摆动期减速期减速期支撑时相支撑时相步长：行走时左右足跟（或趾尖）间的距离步长：行走时左右足跟（或趾尖）间的距离步长与身高显著相关步长与身高显著相关中国青年男性的步长约为：中国青年男性的步长约为：55.1077.15cm55.1077.15cm，女性约为：，女性约为：50.1070.10cm50.1070.10cm。身高相同的男女性，其步长无显著性差异

8、，且步长随身高相同的男女性，其步长无显著性差异，且步长随着年龄的增大而下降。着年龄的增大而下降。健康成年人正常行走时，身体质心上下起伏的幅度较健康成年人正常行走时，身体质心上下起伏的幅度较小。小。行走时人体重心不仅在水平方向，而且在行走时人体重心不仅在水平方向，而且在垂直方向上不断改变着位置和速度。其中垂直方向上不断改变着位置和速度。其中身体重心在垂直方向的速度变化与各关节身体重心在垂直方向的速度变化与各关节及其活动肌肉的力学状况有密切关系。及其活动肌肉的力学状况有密切关系。行走的动力学参数主要是脚行走的动力学参数主要是脚-地接触力，包括每个单地接触力，包括每个单步一侧脚触地时的垂直、前后和左

9、右方向反作用力。步一侧脚触地时的垂直、前后和左右方向反作用力。动力学参数可通过观察和测量力动力学参数可通过观察和测量力-时间曲线的特征获时间曲线的特征获得，包括力值、力矩值，以及相应的冲量值。行走时得，包括力值、力矩值，以及相应的冲量值。行走时脚脚-地接触力在垂直方向上的分力最大，在每个步行地接触力在垂直方向上的分力最大，在每个步行周期转折点出现极值，足跟着地时有一极大值，随脚周期转折点出现极值，足跟着地时有一极大值，随脚逐渐放平，受力面积逐渐增大，力值也减小，足部完逐渐放平，受力面积逐渐增大，力值也减小，足部完全放平时力值达最小，至脚跟离地，脚趾蹬地时出现全放平时力值达最小，至脚跟离地，脚趾

10、蹬地时出现另一极大值。在整个步行周期中，垂直方向受力曲线另一极大值。在整个步行周期中，垂直方向受力曲线具有典型的对称双峰性质。正常人脚具有典型的对称双峰性质。正常人脚-地接触力在水地接触力在水平、前后方向受力较小，且基本对称。平、前后方向受力较小，且基本对称。三、三、走走的的姿姿势势分分析析正侧走正侧走正确的走路姿势正确的走路姿势1）单腿站立引导肢向前阶段：）单腿站立引导肢向前阶段：下腹部收紧保持躯干稳定，髂腰下腹部收紧保持躯干稳定，髂腰肌收缩屈髋，腘绳肌与小腿收缩屈膝，胫骨前肌和腓骨肌收缩肌收缩屈髋，腘绳肌与小腿收缩屈膝，胫骨前肌和腓骨肌收缩出现踝屈（勾脚动作），引导肢向前时，对侧肩关节向该

11、侧髋出现踝屈（勾脚动作），引导肢向前时，对侧肩关节向该侧髋关节靠拢足趾的伸肌收缩出现勾脚尖动作（趾部伸展），关节靠拢足趾的伸肌收缩出现勾脚尖动作（趾部伸展），2）足跟与地面接触屈髋终止，股四头肌收缩伸膝，踝屈和趾伸）足跟与地面接触屈髋终止，股四头肌收缩伸膝，踝屈和趾伸动作终止动作终止3）重心前移，单腿支撑阶段股四头肌收紧，臀部肌肉开始收缩）重心前移，单腿支撑阶段股四头肌收紧，臀部肌肉开始收缩4）重心继续前移，向前跌倒倾向臀部收缩伸髋，其他地方维持）重心继续前移，向前跌倒倾向臀部收缩伸髋，其他地方维持稳定，小腿及足部肌肉收缩明显（很多人是在这里控制不恰当，稳定，小腿及足部肌肉收缩明显（很多人是在

12、这里控制不恰当，出现各种问题，往往都是臀部力量缺乏与腿部前后侧力量不平出现各种问题，往往都是臀部力量缺乏与腿部前后侧力量不平衡引起）衡引起）5）推动阶段：臀部继续收紧伸髋，股四头肌继续发力伸膝盖，）推动阶段：臀部继续收紧伸髋，股四头肌继续发力伸膝盖，该侧支撑肢会完全伸展到摆动肢即将着地，摆动过程中，对侧该侧支撑肢会完全伸展到摆动肢即将着地，摆动过程中，对侧肩会向摆动肢髋关节靠拢，这个阶段的末段是趾长屈肌发力，肩会向摆动肢髋关节靠拢，这个阶段的末段是趾长屈肌发力，也就是走路的时候脚趾头也得发力，很少有人注意到这点。也就是走路的时候脚趾头也得发力，很少有人注意到这点。6）摆动肢接触地面时，新的周期

13、开始。）摆动肢接触地面时，新的周期开始。7）走路的过程中头始终看正前方。不过很多人都不是看正前方，）走路的过程中头始终看正前方。不过很多人都不是看正前方，要检查也简单：眼睛盯着前方要检查也简单：眼睛盯着前方20米左右一个固定的点自然走过米左右一个固定的点自然走过去，你会发现头在不停地左右转动而且向一个方向多一个方向去，你会发现头在不停地左右转动而且向一个方向多一个方向转动少，也就说很多人走路的过程中头一直在来回晃，很多人转动少，也就说很多人走路的过程中头一直在来回晃，很多人走路容易崴脚和头部晃动过大有关系，头颈是维持平衡极其重走路容易崴脚和头部晃动过大有关系，头颈是维持平衡极其重要的地方。要的

14、地方。抬头、挺胸、收腹、提臀抬头、挺胸、收腹、提臀正确与不正确的行走姿势正确与不正确的行走姿势走和跑的本质区别走和跑的本质区别走和跑的本质区别走和跑的本质区别1 1、跑运动中，有一个身体不与地面接触、跑运动中，有一个身体不与地面接触的阶段，即身体腾空阶段的阶段，即身体腾空阶段2 2、跑时没有两脚与地面同时接触的阶段、跑时没有两脚与地面同时接触的阶段步态是步行运动的姿态、走的方式。步态的生物力步态是步行运动的姿态、走的方式。步态的生物力学研究是运动功能测量的重要组成部分，步态分析学研究是运动功能测量的重要组成部分，步态分析主要包括：主要包括：临床分析临床分析运动学分析运动学分析动力学分析动力学分

15、析动态肌电图分析动态肌电图分析步态分析步态分析四、竞走重点技术及其分析四、竞走重点技术及其分析竞走是运动员与地面保持接触、竞走是运动员与地面保持接触、连续向前迈进的过程，没有肉连续向前迈进的过程，没有肉眼可见的腾空，前腿从触地瞬眼可见的腾空，前腿从触地瞬间至垂直部位应该伸直（即膝间至垂直部位应该伸直（即膝关节不得弯曲）关节不得弯曲）竞走中的重点技术主要包括：竞走中的重点技术主要包括：摆动技术摆动技术支撑技术支撑技术后蹬技术后蹬技术1 1、摆动技术及其分析、摆动技术及其分析摆动技术是蹬伸结束后脚趾离地到脚跟触地过程摆动技术是蹬伸结束后脚趾离地到脚跟触地过程中的摆动腿运动技术。其要点是在蹬伸结束后

16、大中的摆动腿运动技术。其要点是在蹬伸结束后大腿和小腿的放松折叠摆动，以减小摆动腿的转动腿和小腿的放松折叠摆动，以减小摆动腿的转动惯量，同时充分利用蹬地获得的惯性和腿部肌肉惯量，同时充分利用蹬地获得的惯性和腿部肌肉拉长后的弹性回缩力，增加摆动的角速度。当摆拉长后的弹性回缩力，增加摆动的角速度。当摆动至与支撑腿重合时，以大腿带动小腿前摆，髋动至与支撑腿重合时，以大腿带动小腿前摆，髋关节加大旋转帮助大腿前摆，对侧手臂前上方偏关节加大旋转帮助大腿前摆，对侧手臂前上方偏中线摆动，同侧手臂用力后摆，使髋轴和肩轴达中线摆动，同侧手臂用力后摆，使髋轴和肩轴达到最大的反转角度，以在增加步长和速度的同时到最大的反

17、转角度，以在增加步长和速度的同时保持身体的平衡。保持身体的平衡。2 2、支撑技术及其分析、支撑技术及其分析支撑技术是摆动结束后脚跟着地到脚趾离支撑技术是摆动结束后脚跟着地到脚趾离地过程中的支撑腿运动技术。随着摆动腿地过程中的支撑腿运动技术。随着摆动腿脚跟的触地，摆动腿变成了支撑腿。由于脚跟的触地，摆动腿变成了支撑腿。由于竞走中竞走中“前腿从触地瞬间至垂直部位膝关前腿从触地瞬间至垂直部位膝关节伸直节伸直”的技术规定，决定了支撑腿不可的技术规定，决定了支撑腿不可以屈膝缓冲，其触地的反作用力不不可避以屈膝缓冲，其触地的反作用力不不可避免的对身体起到了减速作用。因此，完成免的对身体起到了减速作用。因此

18、，完成支撑阶段动作的要领是脚的柔和而那事的支撑阶段动作的要领是脚的柔和而那事的滚动，脊柱适当弯曲使重心投影偏向支撑滚动，脊柱适当弯曲使重心投影偏向支撑腿的一侧。腿的一侧。3 3、后蹬技术及其分析、后蹬技术及其分析后蹬技术开始于支撑腿的垂直位置，后蹬技术开始于支撑腿的垂直位置，后蹬与前摆是两个同时又互相协调的后蹬与前摆是两个同时又互相协调的动作。竞走的后蹬技术完全不同于跑动作。竞走的后蹬技术完全不同于跑的后蹬，动作的完成主要通过踝关节的后蹬，动作的完成主要通过踝关节和趾关节的用力蹬伸来实现的（髋关和趾关节的用力蹬伸来实现的（髋关节和膝关节由于处于伸直状态伸展受节和膝关节由于处于伸直状态伸展受到限制）。到限制）。