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isbn号码:9787562234029

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运动生物力学（其他高等理工教材）图书简介 本书聚焦于深入剖析运动中的力学原理与人体生理响应，旨在为学习者提供一个坚实的理论基础与实用的分析工具。 在当代体育科学、康复医学以及人体工程学领域，对运动现象进行精确的物理学描述与分析已成为不可或缺的一环。《运动生物力学（其他高等理工教材）》正是顺应这一需求而编写的专业教材，它系统地整合了经典力学、流体力学、材料科学以及生理学等多个学科的知识，构建了一个多维度、高精度的运动分析框架。 本书的编写遵循高等理工科教材的严谨性与系统性要求，内容组织逻辑清晰，从基础概念的引入，到复杂模型的建立与求解，层层递进，力求使读者不仅理解“是什么”，更深究“为什么”以及“如何应用”。 --- 第一部分：运动生物力学的理论基石 本部分奠定了整个学科的理论基础，确保读者具备必要的数学和物理工具来处理后续的复杂问题。 1. 绪论与学科定位： 明确运动生物力学的研究对象、历史沿革、核心方法论以及其在工程、医学、体育训练中的交叉地位。阐述人体作为一个复杂系统的力学模型化过程中的基本假设与简化原则。 2. 基础运动学分析： 详细介绍描述运动的基本数学工具，包括位置、速度、加速度的矢量表示法。重点讨论刚体运动学、相对运动分析，以及如何利用角变量（角度、角速度、角加速度）描述旋转运动，这对理解关节运动至关重要。 3. 基础动力学分析： 引入牛顿运动定律、欧拉-拉格朗日方程在生物系统中的应用。深入讲解力和力矩（力偶）的概念，以及如何处理非惯性参考系下的运动分析。着重介绍力学平衡原理在静态姿态保持（如站立、行走起始阶段）中的应用。 4. 材料本构关系与生物材料力学特性： 探讨生物组织（如骨骼、肌腱、韧带、软骨）的力学特性。内容涵盖应力-应变关系、线弹性、粘弹性、蠕变与应力松弛现象。分析不同载荷模式（拉伸、压缩、剪切、扭转）下生物材料的破坏机制，为理解运动损伤的生物力学基础做铺垫。 --- 第二部分：人体运动的力学建模与分析 在掌握基础工具后，本书将视角转向复杂的人体运动系统，侧重于如何将生物结构转化为可分析的力学模型。 5. 人体动力学建模： 介绍多刚体系统动力学分析方法，如牛顿-欧拉法和拉格朗日法在人体运动链建模中的应用。重点分析人体各节段（肢体）的质量分布、惯性参数的测量与估计方法。讨论如何处理关节处的反作用力与扭矩的计算，这是评估运动效率和损伤风险的关键。 6. 运动学与动力学测量技术： 详细介绍现代生物力学实验中常用的数据采集技术，包括运动捕捉系统（光学与惯性传感器）、测力平台（Force Plates）的应用原理及其数据处理流程。讲解如何通过实验数据反推关节力矩（逆动力学分析）和预测关节负荷。 7. 肌肉作为驱动系统： 从生物力学角度解析肌肉收缩的力学输出。介绍Hill型肌肉模型的基本结构，分析肌肉拉力、长度、速度之间的关系。讨论肌群协同作用（Synergistic Action）以及肌腱-肌肉复合体的力学传递效率，这是理解主动运动控制的核心。 --- 第三部分：特定运动与功能分析 本部分将理论应用于具体的运动场景和生理功能，展示生物力学分析的实际价值。 8. 步态分析与行走力学： 深入解析行走和跑步的周期性运动规律。详细分析支撑期和摆动期的力学事件，包括地面反作用力（GRF）的时空特征、力矢量图（Support Polygon）的分析。探讨步态周期中能量的传递与耗散机制，以及步态异常对关节负荷的影响。 9. 运动中的流体力学考虑： 探讨流体力学在特定运动中的作用，例如游泳和自行车运动中的阻力分析。介绍层流与湍流的概念，并分析空气动力学和水动力学阻力如何影响运动表现。此外，也涉及体内流体（血液、关节液）的流动特性对组织健康的影响。 10. 冲击载荷与损伤生物力学： 重点分析高速、高冲击性运动（如跳跃、着陆、碰撞）中机体承受的瞬态载荷。讨论骨骼、韧带和半月板在过载条件下的失效模式。引入风险评估指标，如应变量率（Strain Rate）对组织疲劳和急性损伤的贡献。 11. 人体工程学与康复应用： 将生物力学原理应用于优化工作环境和辅助装置设计。分析人体在重复性劳损（RSI）中的力学因素，以及如何通过改善操作姿态来降低特定关节的慢性负荷。在康复领域，讨论外固定装置、矫形器械的设计原则及其对生物力学特性的改变。 --- 教学特色与目标读者 本书的特点在于高度的工程导向和量化分析能力。每章后附有大量精选的习题，旨在巩固读者的定量计算能力。教材穿插了丰富的案例研究，展示了如何运用有限元分析（FEA）或多体动力学软件（如Adams, OpenSim）对真实运动数据进行建模与仿真。 本书适合对象为： 工科学生： 机械工程、生物医学工程、工业工程专业学生，作为专业选修或核心课程教材。 理科及医科学生： 运动科学、物理治疗（PT）、职业治疗（OT）、运动康复学等专业的高年级本科生和研究生。 科研人员与工程师： 致力于开发生物力学测量设备、康复器械或运动表现优化系统的专业人士。 通过系统学习本书内容，读者将能够熟练运用力学工具对复杂的人体运动进行精确描述、深入分析和有效预测，为未来在相关领域的研究与实践打下坚实的基础。

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说实话，刚翻开这本书的时候，我对“高等理工教材”这个定位有点望而却步，担心全是晦涩难懂的微积分和张量分析。没想到，作者在讲解核心概念时，采用了非常平易近人的渐进式引导，从最基础的刚体运动学开始，逐步过渡到复杂的生物材料特性。比如，它对关节接触应力和应变率的描述，不是简单地抛出公式，而是通过大量现实运动场景的案例来佐证，这大大降低了理解的门槛。最让我印象深刻的是它对“疲劳损伤”的力学解释部分，将材料科学中的疲劳模型巧妙地嫁接到了肌腱和韧带上，让我明白了为什么过度训练会导致结构性损伤，而不是简单地归咎于“没休息好”。这本书的深度足够支撑学术研究，但其叙事的流畅性又保证了理工科背景较弱的爱好者也能跟上节奏。它真正做到了在严谨性和可读性之间找到了一个完美的平衡点，让人在学习过程中充满了成就感。

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这本书的排版和装帧质量也值得称赞，这在理工教材中并不常见。纸张的厚度拿在手里很有分量，内页的印刷清晰锐利，即便是那些涉及到高精度传感器数据采集和处理的图表，细节也丝毫没有模糊。更重要的是，这本书的章节逻辑构建得极其严密，每介绍一个新的概念，后面的章节都会立刻用它来解决更复杂的问题，形成了一个完美的知识闭环。比如，在讲解了牛顿第二定律在人体运动中的应用后，紧接着就引入了角动量守恒原理来分析旋转动作的效率，这种层层递进的方式，极大地巩固了学习效果。我甚至注意到，书中的参考文献列表非常详尽且具有前瞻性，显示出作者团队在这一领域的深厚积累。对于需要引用前沿理论进行课题研究的学生来说，光是这本书提供的参考资料库价值就非常高了，它无疑是一本兼具实用性和学术价值的工具书。

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这本《运动生物力学(其他高等理工教材)》简直是为我这种对手上的物理学和人体运动结合充满好奇的人量身定做的。我一直觉得，运动员那些看似流畅自然的动作背后，一定隐藏着复杂的力学原理，而这本书恰恰把那些隐藏的秘密一点点揭开了。书中的插图和图表做得非常专业，清晰地展示了骨骼、肌肉如何像精密的杠杆系统一样工作，受力分析的部分尤其精彩，它不再是枯燥的公式堆砌，而是真正与跑步、跳跃、投掷等具体动作联系起来。读完关于地面反作用力那几章后，我再看体育比赛，眼光完全变了，能清楚地分辨出高水平运动员与普通人的发力机制差异。它不仅是理论的讲解，更像是一本运动科学的“拆解手册”，让我对力量是如何产生、如何传递以及如何优化有了颠覆性的认知。对于想深入了解运动表现背后的物理基础，并希望能将其应用于训练或康复领域的读者来说，这本书绝对是不可多得的宝藏，完全值回票价。

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与其他同类书籍相比，这本书的独特之处在于它对“动态系统”的理解更为深刻。很多生物力学教材倾向于将人体视为一系列独立的杠杆或质量点，但《运动生物力学》这本书更多地强调了身体各个部分之间的耦合效应和非线性反馈机制。它没有回避生物体固有的复杂性和随机性，反而用先进的数学建模技术（比如非线性动力学的一些基础概念）去尝试捕捉这种复杂性，而不是试图用简化的模型来掩盖它。这种处理方式让我感到非常震撼，它承认了运动的本质是动态且环境依赖的。这种高屋建瓴的视角，让我对人体运动的认知从“机械模拟”提升到了“复杂适应性系统”的层面。对于渴望站在运动科学前沿、探究更深层次运动规律的研究者来说，这本书提供的理论深度和建模思路，是其他入门或中级教材无法比拟的，它真的拓宽了我对“运动”二字的理解边界。

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我尝试用这本书里的部分方法论来分析我自己的业余训练情况，结果发现效果立竿见影。特别是关于“发力时机的优化”那一章，它详细分析了不同运动中肌肉群激活与地面接触时间的关系，这让我意识到我过去跑步时过度依赖“推”而不是“拉”的倾向。书里提出的那些关于运动效率和能量耗散的指标，非常量化，不再是模糊的“感觉良好”。通过调整步频和步幅，严格按照书中建议的力学模型进行微调，我的长跑耐力有了明显的提升，而且最关键的是，困扰我已久的膝盖侧面疼痛感明显减轻了。这说明这本书不仅仅是停留在理论层面，它提供的工具和思维框架是完全可以落地到实际训练改进中的。它不仅仅是知识的传授，更像是提供了一把解剖运动表现的“瑞士军刀”，实用性极强，对于教练员和运动员来说，简直是必备的实战指南。

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