研究目的:本文基于牛顿动力学方程构建了深蹲练习人体下肢各环节肌肉与关节受力计算的理论模型,以负重载荷及身体各环节运动学参数为方程的边界条件采用逆向动力学计算髋膝踝各关节肌肉力量、关节力矩和受力情况,并最终计算脚底反作用力的大小,以测力板测试结果对动态计算结果进行验证,深入探讨深蹲练习下肢肌肉力量及关节力量、力矩随伸膝关节角度变化的变化特征,为下肢专项力量训练及运动损伤的诊断提供科学依据。研究方法:实验运用了运动学(二维摄像、解析)和动力学(测力板)方法,对一名运动员采用两种不同载荷(40kg、80 kg)的深蹲练习,深蹲从低位到直立状态整个动作过程进行了测试,通过运用牛顿经典力学方程计算动态动作中各姿态下人体关节肌肉力量等指标。研究结果:(1)力矩平衡方程求解的理论计算方式与动力学测试法结果高度一致,与测力板实测值的足底压力变化趋势一致且计算结果无差异性(P>0.05);(2)深蹲训练髋膝踝三个关节各指标基于动态牛顿力学方程的计算结果与平衡原理下的计算结果趋势高度相似,并且动态计算结果远远大于静态计算结果;(3)髋膝踝三个关节的各项指标值均随伸膝角度增大而逐渐减小;负重深蹲时杠铃负荷越大,髋膝踝三个关节各指标值则越大;分别对比40KG、80KG深蹲过程中髋膝踝三关节力矩、臀大肌、股四头肌、小腿三头肌的张力、髋膝踝关节的受力,结果表明:髋关节力矩>膝关节力矩>踝关节力矩;股四头肌张力>臀大肌张力>小腿三头肌张力;(4)由于增加了惯性力和科氏力,动态计算下髋膝踝三个关节的受力结果大于静态计算时的受力结果,三个关节受力大小为膝关节受力>髋关节受力>踝关节受力且有显著差异性(P<0.05)。研究结论:(1)本文以平衡(静态)原理计算为基准对动态计算结果进行校验,以测力板测得的足底压力值为标准对动态计算结果进行校验,通过两种校验结果表明采用动态牛顿力学方程建立的理论计算模型合理且计算结果准确。(2)深蹲训练蹲起过程中,髋膝踝三个关节的个性指标随着伸膝角度的增大而逐渐变小,说明深蹲至低位时具有较大的训练价值;髋膝踝三个关节的各指标力量大小均随杠铃负荷的增大而增加,表明负重深蹲训练应对杠铃负荷大小加以考虑;对比三个关节的力矩及主动肌拉力,表明深蹲训练可作为锻炼股四头肌的最佳动作之一。(3)深蹲训练过程中膝关节受伤的风险相对于髋关节和踝关节受伤的风险大;从髌股关节压力值得出深蹲过程中膝关节处髌股关节受到较大的压力,增大了髌骨与股骨之间的摩擦力,论证了负重深蹲易造成髌股关节的软骨磨损。