An Introduction to Biomechanics of Sport and Exercise

An Introduction to Biomechanics of Sport and Exercise pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Elsevier Science Health Science div
作者:Watkins PhD FPEA FBASES, James
出品人:
页数:300
译者:
出版时间:2007-5
价格:331.00元
装帧:Pap
isbn号码:9780443102820
丛书系列:
图书标签:
  • Biomechanics
  • Sports Biomechanics
  • Exercise Biomechanics
  • Kinesiology
  • Human Movement
  • Sports Science
  • Exercise Science
  • Motor Control
  • Applied Biomechanics
  • Rehabilitation
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具体描述

The purpose of this book is to develop knowledge and understanding of fundamental biomechanical principles and their application in qualitative and quantitative analysis of movement. The key to understanding biomechanics is a thorough understanding of the concepts of force, Newton's laws of motion, work and energy. All of the fundamental biomechanical concepts and principles will be explained from first principles and illustrated with reference to a large number of examples. No previous knowledge of mechanics will be assumed. An appreciation of both the impulse-momentum approach and the work-energy approach to movement analysis is necessary in order to fully understand biomechanical analysis of movement and this book covers both approaches.

The organisation and presentation of the book is based on the open-learning model:

Chapter overviews to summarise the content of each chapter All biomechanical concepts and principles are explained from first principles Key terms defined in a Glossary Applied examples to illustrate all concepts and principles Extensive use of figures and conceptual models Review questions with detailed solutions to all numerical questions Practical worksheets with example results References to guide further learning Extensive index Extensive glossary

运动与生物力学导论 内容概要 本书旨在为运动科学、物理治疗、运动康复以及运动生理学等领域的学生和专业人士提供一个坚实而全面的生物力学基础。我们专注于将基础物理学原理,如力学、运动学和动力学,应用于人类运动的分析,特别是体育运动中的动作模式。本书避免了过度复杂的数学推导,而是侧重于概念的理解和实际应用,帮助读者建立一个清晰的框架来解释和评估运动表现中的生物力学因素。 全书分为四个主要部分,结构清晰,层层递进。 第一部分:生物力学基础与测量 本部分首先介绍了生物力学的核心概念及其在运动科学中的重要性。我们探讨了为何理解力在人体运动中的作用至关重要,无论是在损伤预防、技术改进还是康复训练中。 运动学的基本要素: 详细阐述了描述运动所需的关键变量,包括位移、速度和加速度。我们区分了线运动和角运动,并解释了它们在分析跑步、投掷或旋转动作时的适用性。对向量和标量的应用进行了清晰的区分,并辅以大量运动场景的实例,如跳远中的起跳角度对水平位移的影响。 动力学的核心: 引入牛顿三大定律,并将其直接应用于人体运动系统。重点分析了力、力矩(扭矩)、质量和惯性的概念。特别关注了地面反作用力(GRF)的测量及其在步态分析和着陆冲击中的作用。通过实例说明了如何计算特定运动(如举重)中产生的力矩,以及如何利用这些信息来优化技术。 生物力学测量工具: 概述了现代生物力学实验室中常用的测量技术。涵盖了运动捕捉系统(光学和惯性)、测力平台、肌电图(EMG)的应用及其局限性。我们着重讲解了如何从原始数据中提取有意义的运动学和动力学参数,并讨论了数据采集的标准化流程。 第二部分:人体运动系统分析 这部分将理论知识应用于人体结构,重点研究骨骼、肌肉和关节的生物力学行为。 关节与组织力学: 深入探讨了关节的运动轴、活动度(Range of Motion, ROM)和稳定性。分析了不同类型的关节(如球窝关节、铰链关节)在承受负荷时的行为。我们详细讨论了软组织(如肌腱、韧带、软骨)的应力-应变关系,解释了为什么过度负荷会导致组织损伤,并探讨了组织在不同负载下的适应性变化。 肌肉作为驱动力: 阐释了肌肉如何产生力矩以驱动关节运动。讨论了主动和被动肌张力,以及肌肉的收缩机制在生物力学分析中的意义。特别关注了肌肉力在不同关节角度下的变化(力-长度关系),这对于理解复杂动作中的力传递至关重要。 杠杆系统在人体中的应用: 将人体骨骼结构视为一系列杠杆系统。对第一类、第二类和第三类杠杆在人体中的实例进行了详尽的对比分析(例如,踝关节的站立、提踵与肘关节的弯曲)。计算了机械优势(MA),并解释了生物力学设计如何权衡力量输出与运动范围。 第三部分:特定运动项目的生物力学分析 本部分是本书的实践核心,将前两部分的概念应用于具体的运动场景,旨在提升读者的分析能力和技术指导能力。 下肢运动: 深入分析了行走、跑步和跳跃的动力学与运动学特征。详细分解了步态周期中的支撑期和摆动期,探讨了最小化能量消耗的步态策略。在跳跃分析中,重点研究了最大垂直速度的实现路径,包括预先伸展(pre-loading)和快速发力的时序控制。 上肢运动: 专注于投掷(如棒球、铅球)和挥击(如网球、高尔夫)的复杂序列。分析了动量传递链(Kinetic Chain)的概念,解释了如何将躯干和核心的力量有效地传递至末端执行器。对投掷动作中的肩关节应力评估进行了深入讨论,强调了损伤风险管理。 旋转与平衡: 讨论了角动量守恒原理在体操、花样滑冰和潜水中的应用。解释了如何通过改变转动半径(如收紧或伸展四肢)来控制旋转速度。平衡的分析部分涉及重心(Center of Mass, COM)与支撑面(Base of Support, BOS)的关系,以及姿态控制的生物力学基础。 第四部分:生物力学的应用与未来方向 最后一部分将理论分析与实际应用和前沿研究相结合。 运动损伤的生物力学视角: 系统回顾了常见的运动损伤(如ACL撕裂、肩袖损伤)的生物力学诱因。分析了导致急性损伤和慢性劳损的力学载荷模式,并探讨了预防性训练设计如何基于生物力学评估结果。 训练负荷与适应: 探讨了训练负荷的量化及其对肌肉骨骼系统的长期影响。解释了超负荷原则的生物力学基础,以及如何通过调整训练参数(如重复次数、张力水平、作用时间)来达到特定的生理适应目标。 新兴技术与展望: 简要介绍了生物力学在可穿戴技术、运动器材设计(如鞋类、服装)中的最新进展。讨论了虚拟现实和增强现实技术在运动技能学习和康复中的潜力,展望了该领域未来的研究方向,特别是微创监测技术的发展。 本书的编写风格力求清晰、直观,配有大量的插图和案例研究,旨在激发读者对人类运动深层次机制的探究兴趣,并为其提供一套实用的分析工具箱。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的叙事风格非常独特,它没有采用那种典型的教科书式的、冷冰冰的知识罗列方式,反而带有一种近乎于哲学探讨的严谨与趣味性。作者在引入每一个新的生物力学概念时,都会先从“为什么我们需要理解这个”的角度出发,探讨其在实际运动表现优化中的深远意义。比如,在讨论力矩和杠杆原理时,他并没有直接抛出计算公式,而是通过对比不同运动器材(如不同长度的球拍或不同弯度的自行车架)的设计哲学,引导读者自己去推导出其中的力学逻辑。这种“问题先行”的教学方法,极大地激发了我主动思考的欲望,而不是被动地接受信息。更令人印象深刻的是,书中对历史发展脉络的梳理,它不仅仅是简单地罗列先驱者的名字,而是探讨了关键技术突破如何一步步推动了生物力学研究的边界,这种宏观的历史视角,让这本书的知识体系显得更加完整和有血有肉。阅读过程中,我感觉自己不是在阅读一本纯粹的科学著作,而是在聆听一位经验丰富的运动科学家,娓娓道来他多年研究的精髓,那种娓娓道来的、充满洞察力的语气贯穿始终,令人沉醉。

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这本书在介绍先进的生物力学测量技术和数据分析方法方面,表现得尤为出色,展现了其紧跟时代前沿的特质。它并没有将重点过多地放在那些已经成为历史的古老实验方法上,而是详细阐述了现代运动科学实验室中常用的高速摄影分析、力板数据采集以及三维运动捕捉系统是如何工作的,以及如何将这些复杂的原始数据转化为可理解的生物力学参数。作者详尽地描述了如何校准设备、如何进行误差分析,甚至提到了常用的数据平滑算法的优缺点。这种对“实践工具”层面的深入讲解,对于任何想要将理论知识应用于现实训练环境中的专业人士来说,是无价的。我曾尝试参考其他入门书籍了解力板数据,但往往只有结果而无过程。而这本则不同,它清晰地展示了数据如何从传感器进入计算机,再如何被转化成地面反作用力的矢量图,这种“黑箱打开”式的展示,极大地增强了我对测量结果可信度的信心。它不仅仅是一本理论书,更像是一本指导你如何构建和解读运动科学实验的实操手册。

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这本书的组织结构安排得异常清晰,逻辑链条几乎是无懈可击的。全书被划分为几个主要模块,每个模块都建立在前一个模块的知识基础之上,使得学习过程呈现出一种自然的、螺旋上升的趋势。我尤其欣赏它在章节末尾设置的“批判性思考环节”。这些不是简单的练习题,而是一些开放式的、需要读者结合实际观察来阐述观点的探讨。例如,它可能会提出“为什么在篮球投篮时,手腕的最终释放角度对球的飞行轨迹影响巨大,而在推铅球时这种影响相对减弱?”这类问题,迫使读者将书中学到的腕关节力矩、抛体运动轨迹等知识点综合运用起来。这种设计极大地培养了读者的分析和决策能力,让我感觉自己不再是被动接收知识的点,而是开始构建一个完整的知识网络。章节间的过渡也处理得非常流畅,通过清晰的“承上启下”段落,使得读者能够平稳地从一个主题切换到下一个主题,避免了阅读中常见的“知识断裂感”。整体来看,这是一本经过精心编排和打磨的作品。

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这本书的排版和插图质量实在令人惊喜。作为一个对运动生物力学感兴趣的初学者,我原以为会面对一堆枯燥的公式和晦涩的文字,但《运动与锻炼生物力学导论》完全颠覆了我的预期。打开书本,首先映入眼帘的是大量高清的、对运动过程进行精确分解的图表。例如,在讲解步态分析时,作者没有仅仅停留在理论层面,而是配上了清晰的肌肉激活图谱和关节受力示意图,这对于理解力学原理如何作用于人体运动至关重要。书中的案例选择也极其贴合实际,从标准的田径跑姿到复杂的投掷动作,每一步的力传递路径都被剖析得淋漓尽致。作者似乎深谙教育之道,总能在最关键的地方用简洁的语言总结核心概念,同时又不失深度。比如,在阐述牛顿三大定律在运动中的应用时,他巧妙地将复杂的物理概念转化为具体的运动场景解释,使得抽象的力学知识变得触手可及。装帧设计上,纸张的质感很不错,长时间阅读下来眼睛也不容易疲劳,而且书脊的设计也便于平摊在桌面上,这对于需要频繁对照图表和文字的读者来说,是一个非常人性化的细节。总而言之,从视觉体验到内容呈现,这本书在“设计感”上达到了极高的水准,极大地提升了我的学习兴趣和效率。

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我必须指出,这本书在理论深度上的把握恰到好处,成功地架设了基础物理学与应用运动科学之间的鸿沟。许多同类书籍要么过于偏重理论的数学推导,让非物理背景的读者望而却步;要么又过于浅尝辄止,仅停留在定性的描述上。然而,此书的作者明显掌握了平衡的艺术。他们对刚体运动学、角动量守恒等核心概念的讲解是扎实且严密的,但在涉及复杂微分方程或张量分析时,作者会选择性地采用图形化或简化模型来辅助理解,并将更深入的数学证明留在了附录中,这充分体现了作者对目标读者群(很可能是运动教练、体能师或体育专业的学生)的深刻理解。例如,在分析旋转运动时,书中对角速度和转矩的解释,即便是我这位多年没有接触过高等物理的人,也能通过配套的图示和运动实例迅速抓住核心要点。这种“兼顾严谨性与可操作性”的处理方式,使得这本书成为了一个实用的工具书,而非仅仅是学术参考资料。它教你如何“思考”力学问题,而不是仅仅如何“计算”力学问题。

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