运动学是研究人体活动的科学，所涉及的基础内容主要包括生物力学和生理学。生物力学是应用力学的原理来分析人体运动规律的科学，运动生理学则是研究运动中人体主要系统和脏器功能生理效应规律的科学，两者均是康复治疗学的重要理论基础。正确认识各运动器官的力学特性及其在运动中的相互作用和生理功能，对创伤和疾病的预防、治疗和康复都极为重要。
一、运动力学基础
1.人体生物力学的概念
（1）人体力的种类力学是研究物体间相互作用的力与物体发生位移（运动）之间关系的物理学分支。自然界常见的力有重力、引力、压力等，这些力作用于物体使之发生位置或状态的改变，物体之间发生位置变化的过程称之为运动。与人体运动有关的力主要有内力和外力两种。
①内力：是指人体内部各种组织器官相互作用的力。其中最重要的首先是肌肉收缩所产生的主动拉力，是维持人体姿势和产生运动的动力；其次是各种组织器官的被动阻力，包括肌肉、骨、软骨、关节囊、韧带、筋膜等受压力或拉力作用时，对抗变形的阻力、躯体的惯性力和内脏器官间的摩擦力及其固定装置（如腹膜、肠系膜、大血管等）的阻力等。
②外力：是指外界环境作用于人体的力，包括重力、器械的阻力、支撑反作用力、摩擦力及流体作用力。各种外力经常被利用来作为运动训练的负荷，这种负荷要求肢体运动的方向和力量与之相适应，因而选择投入工作的肌群及其收缩强度，这是肌力训练的方法学理论基础。
（2）人体杠杆人的躯体运动遵循杠杆原理，在人体关节相当于杠杆的支点或轴(O)，肌肉收缩时产生力，肌肉的附着点为动作用点(F)，被移动的部分相当于阻力(R)，肢体的重力，指抗肌的张力，韧带及筋膜正常拉力以及所负截物体一重量均为阻力。骨骼则是杠杆臂的作用。各种复杂动作都可分解为一系列的杠杆运动。杠杆包括支点、力点和阻力点。支点到力点的垂直距离为力臂，支点到阻力点的垂直距离为阻力臂。根据杠杆上3个点的不同位置关系，可将杠杆分成3类：
①第1类杠杆（平衡杠杆）：支点在力点与阻力点之间。它可用小的作用力平衡较大的阻力。枕寰关节即为平衡杠杆。枕寰关节为支点，颈后肌的牵拉力为F，头的重量为R，借平衡杠杆维持头的平衡。
②第2类杠杆（省力杠杆）：阻力位于作用力与支点之间。阻力臂小于作用力臂，故机械效益较大。因此用较小的力即可支起较大的重量。如提踵运动时，支点相当于拇趾关节，小腿三头肌收缩产生拉力，身体阻力在踝关节中立向下，因此可用较小的力支起较大的体重，在行走、跑、跳时起作用。
③第3类杠杆（速度杠杆）：作用力点位于支点与阻力点之间。如手提重物屈肘，肱二头肌为作用力，阻力在手部，肘关节为支点，作用力臂小于阻力臂，通过较大的作用力来赢得重物距离的移动，对速度和关节活动度有利。
2.运动平面和运动轴记述人体运动通常采用基本姿势位，将人体运动的方向用3个相互垂直的平面和轴来表示。
(1)基本姿势位①基本姿势位：是人体运动的始发姿势。身体直立，面向前，双目平视，双足并立，足尖向前，双手下垂于身体两侧，掌心贴于体侧。
②解剖学体位：是阐述人体各部位结构位置关系时采用的体位。身体直立，双眼向前平视，两脚跟靠拢，足尖向前，两上肢垂于躯干两侧，手掌向前。
(2)基本运动平面人体可分为3个基本运动平面，即水平面、额状面和矢状面，相互间呈垂直状。水平面：与地面平行的面，将人体分为上下二部分。额状面：与身体前后平行的面，将人体分为前后二部分。矢状面：与身体侧面平行的面，将人体分为左右二部分。
(3)基本运动轴与基本运动平面相适应，有矢状轴、额状轴和垂直轴3个基本运动轴。X轴（矢状轴）：矢状面与横截面交叉所形成的轴，在横截面上由前向后贯穿人体。Y轴（额状轴）：冠状面与横截面相交所形成的轴，在横截面上由右向左贯穿人体。Z轴（垂直轴）：矢状面与冠状面相交所形成的轴，垂直于横截面，上下贯穿人体。
3.骨骼的生物力学特性骨主要由细胞、胶原纤维与羟磷灰石组成，有密质骨与松质骨之分，二者的强度与刚度不同。成人成熟密质骨的极限应力值为：压缩＞拉伸＞剪切。影响骨骼强度与刚度的因素：(1)应力：肌肉收缩时产生的压应力可减少或抵消作用于骨的拉应力，保护骨免受拉伸骨折。(2）载荷速度：骨的能量储存，随着载荷速度增加而增加。骨折时所储能量要释放出来。在低速下能量可通过单个裂纹散失，使骨及软组织保持相对完整性；但在高速下，所储更大能量不能通过单个裂纹散失，故可发生粉碎性骨折及广泛的软组织损伤。(3)骨的大小、形状和特性：骨的横截面积（大小）及骨组织在中轴周围的分布（形状）均影响骨的强度。
4.关节的力学特性关节面的形态及结构决定了关节可能活动的轴，所有的关节运动都可以分解为环绕3个相互垂直的轴心，沿3个相互垂直的平面上进行运动。即环绕额状轴在矢状面上的运动，环绕矢状轴在额状面上的运动，环绕垂直轴在水平面上的运动。关节轴的活动一方向就是自由度，具有两个以上自由度的关节都可做环绕运动。
(1）关节的分型①单轴关节：围绕1个运动轴而在1个平面上运动，如指间关节（滑车关节），近侧、远侧桡尺关节（车轴关节）的屈伸运动。
②双轴关节：围绕两个互为垂直的运动轴并在两个平面上运动，包括桡腕关节（椭圆关节），拇指腕掌关节（鞍状关节）的屈伸、收展和环转运动。
③3轴关节：围绕3个互相垂直的运动轴并在3个平面上运动，可做屈伸、收展及旋转、环转等多方向的运动。包括肩关节（球窝关节）、髋关节（杵臼关节）、肩锁关节（平面关节）。
(2）关节的稳定性和灵活性关节的运动方式和运动幅度取决于关节的形态结构，后者又决定了关节的功能。各关节在形态和结构上各有其特点，稳定性大的关节（例如膝关节）活动度较小、灵活性较差；而灵活性大的关节（例如肩关节）稳定性较差。影响关节稳定性和灵活性的因素为：构成关节的两个关节面的弧度之差、关节囊的厚薄与松紧度、关节韧带的强弱与多少、关节周围肌群的强弱与伸展性。骨骼和韧带对关节的静态稳定起主要作用，肌肉对动态稳定起重要作用。
5.关节的运动方式关节的屈伸运动主要是指以Y轴为中心在矢状面上的运动。相关关节的两骨彼此接近，角度缩小称为屈曲。相关节的两骨彼此相离，角度增大称为伸展。关节的内收与外展是指以X轴为中心在冠状面上的运动。以中立位为基准线、肢体离开基准线向内侧活动称为内收，肢体离开基准线向外侧活动称为外展。关节的内、外旋是指以Z轴为中心在水平面上的运动。向肢体前方旋转称为内旋，向肢体后方的旋转称为外旋。
6.肌肉的力学特性每块肌肉由许多。L纤维组成。每条肌纤维是一个肌细胞，外包肌膜（即细胞膜），内有肌浆（即细胞质）。在肌浆中含有丰富的肌原纤维，每条肌原纤维上都呈现出明暗相间的横纹，故骨骼肌又称横纹肌。(1）肌肉的理化特性
①兴奋性和收缩性：肌肉的兴奋性和收缩性表现为，在刺激作用下能发生兴奋和产生收缩的反应。
②伸展性和弹性：肌肉的伸展性指肌肉在放松状态下，受到外力的作用时长度延伸的能力；肌肉的弹性是指当外力去除后，肌肉恢复原来长度的能力。(2)肌力的影响因素
①肌肉的生理横断面：每条肌纤维横断面之和为肌肉的生理横断面，单位生理横断面肌纤维全部兴奋时所能产生的最大肌力，称为绝对肌力。
②肌肉的初长度：指收缩前的长度。当肌肉被牵拉至静息长度的1.2倍时，肌力最大。
③运动单位募集：指进行特定活动动作时，通过大脑皮质的运动程序，调集相应数量的运动神经元及其所支配的肌肉纤维的兴奋和收缩过程。运动单位募集越多，肌力就越大。运动单位募集受中枢神经系统功能状态的影响，当运动神经发出的冲动强度大时，动员的运动单位就多；当运动神经冲动的频率高时，激活的运动单位也多。
④肌纤维走向与肌腱长轴的关系：一般肌纤维走向与肌腱长轴相一致，但也有不一致的。如在一些较大的肌肉中，部分肌纤维与肌腱形成一定的角度而呈羽状连接。羽状连接的肌纤维越多，成角也较大，肌肉较粗，能产生较多的力，如腓肠肌，具有较强的收缩力。而比目鱼肌，肌纤维与肌键的连接很少成角，故具有较高的持续等长收缩能力。
⑤杠杆效率：肌肉收缩产生的实际力矩输出，受运动节段杠杆效率的影响。有报道，髌骨切除后，股四头肌力臂缩短，使伸膝力矩减小约30%。
7.纤维的力学特性骨骼周围的肌腱、韧带、关节囊、皮肤，以及外伤后引起的瘢痕组织中的纤维组织，主要由胶原纤维构成。由于胶原纤维内的细纤维在未受载荷时呈波浪状，载荷开始后胶原纤维被拉直、伸长，直至屈服点，继而产生非弹性变形，直至达到极限而断裂破坏。破坏时的变形范围为6％-8％。
(1)韧带的力学特性①韧带的粘弹性：韧带在牵拉载荷的应力作用下呈现以下力学特征。1)非线性应力一应变关系：韧带胶原纤维并非全部平行排列，当韧带的拉伸载荷开始时，仅与载荷作用方向一致的纤维承受最大牵伸而被完全拉直。随着牵伸力越加越大时，越来越多的非平行纤维受到载荷而被拉直。载荷的不断增大，韧带进一步延长，呈现越来越大的刚性，有利于在应力下保持关节的稳定和牢固。
2)蠕变：在静力学试验时，如载荷不再增加，但恒定地维持下去，韧带还可以缓慢地继续延长。在反复多次牵伸后也有类似的蠕变现象，即牵伸到达同样长度所需的载荷逐步减少。
3)应力松弛：在韧带受载荷牵伸而延长时，如其长度被维持不变，则韧带内因牵伸而提高的张力会逐步下降，称之为应力松弛现象。②塑性延长：肌健在载荷牵伸下，发生弹性延长和塑性延长。前者在应力去除后回缩，后者则为持久地延长。(2)肌键的力学特性肌腔的胶原纤维几乎完全呈平行排列，使其能承受较高的拉伸载荷。人体韧带的拉伸变形范围为6%—8%（屈服点），腱的应变范围为10％一15%。通常肌腱的横截面积越大，所能承受的载荷也越大。健康肌腱的拉伸载荷强度极限为肌肉的两倍。上述特性对牵伸肌键、韧带及粘连组织，改善关节柔韧性，矫治关节的纤维性挛缩强直有重要意义。
二、运动生理学基础1.运动与骨骼肌运动通常指躯体的活动。尽管运动的形式十分复杂，但每一个单一动作基本上都是由骨骼肌在神经支配下，以骨骼肌收缩为动力，以关节为轴心，牵动骨骼所完成的杠杆运动。运动的基本类型取决于关节形态、参与运动的关节数
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