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1、第五节神经系统机能及特性神经系统是人体最重要的机能调节现在学习的是第1页，共36页Jia Guozhu现在学习的是第2页，共36页-周围神经系统周围神经系统是中枢神经以外全部神经的总称。它起始于中枢神经，分布于周围是中枢神经以外全部神经的总称。它起始于中枢神经，分布于周围器官。器官。分类：分类：-按起始部位：脑神经，脊神经按起始部位：脑神经，脊神经-按分布器官：躯体神经，内脏神经按分布器官：躯体神经，内脏神经功能：在感受器与中枢神经之间，以及中枢神经与效应器之间功能：在感受器与中枢神经之间，以及中枢神经与效应器之间传导神经冲动传导神经冲动Jia Guozhu现在学习的是第3页，共36页2.神经
2、系统活动方式神经系统活动方式1)反射弧反射弧2)反射：神经系统调节肌体的活动，对内外环境的刺激作出一定反射：神经系统调节肌体的活动，对内外环境的刺激作出一定的应答反映，称为的应答反映，称为反射反射。3)反射弧：参与一个反射活动的全部结构组成该反射的反射弧反射弧：参与一个反射活动的全部结构组成该反射的反射弧（如膝跳反射的反射弧）。（如膝跳反射的反射弧）。4)反射弧的基本环节：反射弧的基本环节：感受器感受器 传入神经元传入神经元 中间神经元中间神经元 效应器效应器Jia Guozhu现在学习的是第4页，共36页Jia Guozhu现在学习的是第5页，共36页2)信息键信息键人机系统中的人机系统中的
3、信息信息在人的神经系统中的循环过程。在人的神经系统中的循环过程。Jia Guozhu现在学习的是第6页，共36页第六节第六节 运动系统的机能及特征运动系统的机能及特征人的运动系统组成是：人的运动系统组成是：骨骨（运动杠杆）（运动杠杆）+关节关节（运动枢纽）（运动枢纽）+肌肉肌肉（运动动力）（运动动力）它们在神经系统的支配下，协调一致完成动作。它们在神经系统的支配下，协调一致完成动作。1.骨骼骨骼成人全身有成人全身有206块骨，其中有块骨，其中有177块直接参与人体运动。块直接参与人体运动。分为：躯干骨，四肢骨，颅骨三部分。分为：躯干骨，四肢骨，颅骨三部分。躯干骨：躯干骨：椎骨椎骨+关节关节=脊
4、柱脊柱 肋骨肋骨 骨性胸部骨性胸部 胸骨胸骨Jia Guozhu现在学习的是第7页，共36页Jia Guozhu现在学习的是第8页，共36页脊柱位于背部中央，构成人体的脊柱位于背部中央，构成人体的中轴。中轴。脊柱的活动范围很大：脊柱的活动范围很大：沿沿矢状面矢状面做俯仰运动，做俯仰运动，沿沿冠状面冠状面做侧屈运动，做侧屈运动，沿沿垂轴垂轴做回旋运动，也可做环转运动。做回旋运动，也可做环转运动。人的大部分活动都要有脊椎运动的支持，所以背部损伤的机会很人的大部分活动都要有脊椎运动的支持，所以背部损伤的机会很多。多。在工具及工作台、椅设计时，应避免弯曲。在工具及工作台、椅设计时，应避免弯曲。Jia
5、Guozhu现在学习的是第9页，共36页Jia Guozhu现在学习的是第10页，共36页2.关节关节1)全身的骨与骨之间借一定的结构相连接，称为全身的骨与骨之间借一定的结构相连接，称为 骨连接（关骨连接（关节）节）。2)骨与骨之间除了借骨与骨之间除了借关节关节连接外，并由连接外，并由肌肉肌肉和和韧带韧带连接在一起。连接在一起。3)韧带除了有连接两骨、增加关节的稳固性的作用以外，还有限制韧带除了有连接两骨、增加关节的稳固性的作用以外，还有限制关节运动的作用。因此，人体各关节的活动有一定限度。关节运动的作用。因此，人体各关节的活动有一定限度。4)人体处于各种舒适位置时，关节必然处在一定的舒适调节
6、范围内，人体处于各种舒适位置时，关节必然处在一定的舒适调节范围内，如表。如表。Jia Guozhu现在学习的是第11页，共36页Jia Guozhu现在学习的是第12页，共36页Jia Guozhu现在学习的是第13页，共36页3.肌肉肌肉人体活动的能力决定于肌肉。人的肌肉分为：人体活动的能力决定于肌肉。人的肌肉分为：骨骼肌：附于于骨骼，其运动受意志支配。骨骼肌：附于于骨骼，其运动受意志支配。平滑肌（内脏肌）：大都构成内脏的壁。平滑肌（内脏肌）：大都构成内脏的壁。心肌：分布在心脏的壁上，其运动不受意心肌：分布在心脏的壁上，其运动不受意志支配。志支配。Jia Guozhu现在学习的是第14页，共
7、36页骨骼肌的四种特性：骨骼肌的四种特性：收缩性：肌肉有静止和运动状态。处于静止的肌肉并不是完全休息收缩性：肌肉有静止和运动状态。处于静止的肌肉并不是完全休息放松，其中少数运动部位的肌肉保持轻微的收缩（紧张度），用以放松，其中少数运动部位的肌肉保持轻微的收缩（紧张度），用以维持人体的一定姿势。维持人体的一定姿势。伸展性：骨骼肌在受外力作用时可被拉长的特性。伸展性：骨骼肌在受外力作用时可被拉长的特性。弹性：骨骼肌有受压变形，外力解除即可复原的特性。弹性：骨骼肌有受压变形，外力解除即可复原的特性。粘滞性：粘滞性是原生质的普遍特性，主要是由于其内部含有胶状粘滞性：粘滞性是原生质的普遍特性，主要是由于
8、其内部含有胶状物质的缘故。气温降低，肌肉的粘滞性增加，肌肉易被拉伤；气温物质的缘故。气温降低，肌肉的粘滞性增加，肌肉易被拉伤；气温升高，肌肉的粘滞性减少，这可保证人的动作灵活性，避免肌肉拉升高，肌肉的粘滞性减少，这可保证人的动作灵活性，避免肌肉拉伤。伤。Jia Guozhu现在学习的是第15页，共36页第七节第七节 人的运动输出人的运动输出 在人机系统中，操作者接受系统的信息并经加工后，便依据加工的结在人机系统中，操作者接受系统的信息并经加工后，便依据加工的结果对系统作出反映，这称之为操作者的果对系统作出反映，这称之为操作者的信息输出信息输出。操作者的操作者的信息输出信息输出有有语言输出语言输
9、出和和运动输出运动输出等形式，运动输出是最重等形式，运动输出是最重要的形式。要的形式。运动输出运动输出的质量指标有的质量指标有反应时间、运动速度和准确性反应时间、运动速度和准确性。Jia Guozhu现在学习的是第16页，共36页 1.反应时间反应时间（反映潜伏期）（反映潜伏期）1)指刺激和反应的指刺激和反应的时间间距。时间间距。2)刺激引起了一种过程，包括：刺激引起了一种过程，包括：3)使感觉器官产生活动，使感觉器官产生活动，4)经由传入神经传入大脑，经由传入神经传入大脑，5)经综合加工再由传出神经从大脑传给肌肉，经综合加工再由传出神经从大脑传给肌肉，6)肌肉收缩作出操作活动。肌肉收缩作出操
10、作活动。Jia Guozhu现在学习的是第17页，共36页上述每一步骤都需要时间，这些时间和称为反应时间。上述每一步骤都需要时间，这些时间和称为反应时间。反应时间反应时间=反应知觉时间反应知觉时间+动作时间动作时间 反应知觉时间反应知觉时间:自出现刺激到开始执行操纵的时间自出现刺激到开始执行操纵的时间 动作时间动作时间:执行操纵的延续时间执行操纵的延续时间Jia Guozhu现在学习的是第18页，共36页1.感觉器官感觉器官 1)各种感觉器官的反应时间如表。各种感觉器官的反应时间如表。2)由表可见，由表可见，触觉和听觉反应时间最短，其次是视觉。触觉和听觉反应时间最短，其次是视觉。因此：因此：1
11、)在报警信号设计中，常用听觉刺激为报警信号形式。在报警信号设计中，常用听觉刺激为报警信号形式。2)在常用信号设计中，多以视觉刺激为主要信号形式。在常用信号设计中，多以视觉刺激为主要信号形式。感觉器官感觉器官反应时间反应时间/ms触觉触觉听觉听觉视觉视觉嗅觉嗅觉味觉味觉110-160120-160150-200210-390330-1100影响反应时间的因素：影响反应时间的因素：Jia Guozhu现在学习的是第19页，共36页2)刺激信号的强度刺激信号的强度1.反应时间与信号强度有关。反应时间与信号强度有关。2.刺激反应时间随信号强度增加而减少，但是有限度，称为刺激反应时间随信号强度增加而减少
12、，但是有限度，称为“不可不可减的最少限减的最少限”。刺激刺激对刺激开对刺激开始反应的始反应的时间时间ms声声中强中强度度弱强弱强度度阈限阈限强度强度119184779光光弱弱强强205162Jia Guozhu现在学习的是第20页，共36页3)刺激的清晰度和可辨性刺激的清晰度和可辨性刺激信号与背景的对比程度影响反应时间。刺激信号与背景的对比程度影响反应时间。1.设计声音信号时，要考虑信号与背景的信噪比及频率不同。设计声音信号时，要考虑信号与背景的信噪比及频率不同。2.设计标志信号时，要考虑信号与背景的颜色对比。设计标志信号时，要考虑信号与背景的颜色对比。Jia Guozhu现在学习的是第21页
13、，共36页1.人的主体因素人的主体因素1)指习俗、个体差异、疲劳等对反应时间的影响。指习俗、个体差异、疲劳等对反应时间的影响。2)人的反应速度如表。人的反应速度如表。3)练习可提高人的反应速度、准确度和耐久力。练习可提高人的反应速度、准确度和耐久力。反应条件反应条件 反应时间反应时间/s一般反应一般反应复杂的选复杂的选择择复杂判断复杂判断和认知反和认知反应应0.1-0.151-33-5Jia Guozhu现在学习的是第22页，共36页2.运动速度运动速度 运动速度可用完成的时间表示。人的运动时间与运动特点、运动速度可用完成的时间表示。人的运动时间与运动特点、目标距离、动作方向、动作轨迹特征、负
14、荷重量等因素有关。目标距离、动作方向、动作轨迹特征、负荷重量等因素有关。1)动作特点动作特点人体各部位动作一次的最少平均时间如表。人体各部位动作一次的最少平均时间如表。由表可见，即使使用同一部位，但动作特点不同，所需的最少由表可见，即使使用同一部位，但动作特点不同，所需的最少平均时间也不同。平均时间也不同。Jia Guozhu现在学习的是第23页，共36页动作部动作部位位动作特点动作特点最少平均时最少平均时间间/s手手抓取抓取直线的直线的曲线的曲线的0.070.22旋转旋转克服阻力克服阻力不克服阻不克服阻力力0.720.22脚脚直线的直线的克服阻力的克服阻力的0.360.72腿腿直线的直线的脚
15、向侧面脚向侧面0.360.72-1.46躯干躯干弯曲弯曲倾斜倾斜0.72-1.621026Jia Guozhu现在学习的是第24页，共36页2)运动方向运动方向运动方向和运动距离对运动速度有影响。运动方向和运动距离对运动速度有影响。当被试者在坐姿平面向当被试者在坐姿平面向0、30、60、90度七个不同方向进度七个不同方向进行重复敲击运动，设定距离分别为行重复敲击运动，设定距离分别为10、30、50cm,实验结实验结果如图。果如图。-当运动距离当运动距离30cm,各方位敲击速度差异明显各方位敲击速度差异明显。左手左手右手右手 最慢区最慢区最快区最快区 最快区最快区 中等区中等区 中等区中等区最慢
16、区最慢区Jia Guozhu现在学习的是第25页，共36页3)动作轨迹特征动作轨迹特征动作轨迹特征对运动速度的影响极为明显：动作轨迹特征对运动速度的影响极为明显：连续改变和突然改变的曲线式动作，前者速度快，后者速度慢。连续改变和突然改变的曲线式动作，前者速度快，后者速度慢。水平动作比垂直动作速度快。水平动作比垂直动作速度快。圆形轨迹动作比直线轨迹动作快。圆形轨迹动作比直线轨迹动作快。顺时针动作比逆时针动作灵活。顺时针动作比逆时针动作灵活。手向着身体的动作比离开身体的动作灵活；向前后的往复运动手向着身体的动作比离开身体的动作灵活；向前后的往复运动比向左右的往复运动速度快。比向左右的往复运动速度快
17、。Jia Guozhu现在学习的是第26页，共36页3.运动准确性运动准确性准确性是评价运动输出质量的重要指标之一。准确性是评价运动输出质量的重要指标之一。影响准确性的因素主要有：影响准确性的因素主要有：1)运动速度与准确性运动速度与准确性运动速度与准确性相互补偿，见速度运动速度与准确性相互补偿，见速度-准确性特征曲线。准确性特征曲线。2)运动方向与准确性运动方向与准确性笔尖运动测试图。笔尖运动测试图。准准确确度度运动速度运动速度最佳点最佳点拐点拐点fastslowJia Guozhu现在学习的是第27页，共36页Jia Guozhu现在学习的是第28页，共36页3)操作方法与准确性操作方法与
18、准确性由于手的结构特点，不同部位随意控制能力的不同，使手由于手的结构特点，不同部位随意控制能力的不同，使手的某些运动比另一些运动更灵活、更准确，见对比分析的某些运动比另一些运动更灵活、更准确，见对比分析如图。如图。Jia Guozhu现在学习的是第29页，共36页1.作业姿势的基本类型作业姿势的基本类型1)类型类型立姿：立姿：7种种（直立、弯腰、前屈、蹲姿（直立、弯腰、前屈、蹲姿）端坐姿：端坐姿：14种种（直立、弯腰、前屈、蹲姿（直立、弯腰、前屈、蹲姿）靠椅坐姿：靠椅坐姿：10种种（正常、前屈（正常、前屈）卧姿：卧姿：3种种第八节第八节 操作动作与作业姿势操作动作与作业姿势Jia Guozhu
19、现在学习的是第30页，共36页2)影响因素影响因素作业空间的大小及照明条件，变换姿势的可能性。作业空间的大小及照明条件，变换姿势的可能性。体力负荷的大小及用力方向，作业所要求的准确度和速度。体力负荷的大小及用力方向，作业所要求的准确度和速度。工作场所的布置，工具材料的位置及取用和操作方法。工作场所的布置，工具材料的位置及取用和操作方法。作业方式、方法及操作时的起坐频率。作业方式、方法及操作时的起坐频率。工作台面与坐椅的高度，有无足够的容膝空间。工作台面与坐椅的高度，有无足够的容膝空间。Jia Guozhu现在学习的是第31页，共36页2.确定作业姿势的一般原则确定作业姿势的一般原则1)姿势对肌
20、肉和心血管系统的影响姿势对肌肉和心血管系统的影响人体姿势所造成的肌肉负荷可用肌电图显示。人体姿势所造成的肌肉负荷可用肌电图显示。肌电图肌电图:伴随肌肉收缩产生的生物电位的变化。伴随肌肉收缩产生的生物电位的变化。人体的人体的13种姿势，具有代表性的种姿势，具有代表性的21处肌肉群通过处肌肉群通过肌电图得出的结果如图。肌电图得出的结果如图。Jia Guozhu现在学习的是第32页，共36页Jia Guozhu现在学习的是第33页，共36页2)一般原则一般原则以坐姿为好，其次是坐立姿。以坐姿为好，其次是坐立姿。尽可能采取平衡姿势。尽可能采取平衡姿势。应使操作者能自由变换体位。应使操作者能自由变换体位
21、。Jia Guozhu现在学习的是第34页，共36页3.立姿立姿1)正确立姿：正确立姿：1.身体各个部分（头、颈、胸、腹）等均垂直于水平面。身体各个部分（头、颈、胸、腹）等均垂直于水平面。2.人体的重量主要由骨骼承担。人体的重量主要由骨骼承担。3.肌肉和韧带的负荷最小。肌肉和韧带的负荷最小。2)舒适的立姿舒适的立姿：是身体自然直立或躯干向前倾：是身体自然直立或躯干向前倾15度左右。度左右。3)下列情况宜采取立姿：下列情况宜采取立姿：-常用的控制器分布在坐姿不可能达到的较大区域。常用的控制器分布在坐姿不可能达到的较大区域。-需要较大肌力的作业。需要较大肌力的作业。-没有容膝空间的作业。没有容膝空间的作业。-需要频繁坐、立的作业。需要频繁坐、立的作业。-单调的易引起心理性疲劳的作业。单调的易引起心理性疲劳的作业。Jia Guozhu现在学习的是第35页，共36页4.坐姿坐姿1.正确坐姿：正确坐姿：作业时正确坐姿应是身躯上部伸直稍向前倾作业时正确坐姿应是身躯上部伸直稍向前倾10-15度。度。保持眼睛到工作面的距离在保持眼睛到工作面的距离在300mm以上。以上。大腿放平，小腿自然垂直着地，使整个身体处于自然舒适状态。大腿放平，小腿自然垂直着地，使整个身体处于自然舒适状态。Jia Guozhu现在学习的是第36页，共36页