自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)員出臺(tái)技術(shù)、下肢力量與落地穩(wěn)定性關(guān)系研究

馬 毅，閆紅光，鄭 凱，婁彥濤

自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目屬難美類項(xiàng)目，動(dòng)作結(jié)構(gòu)由四部分組成：助滑、起跳、空中動(dòng)作和落地。運(yùn)動(dòng)員不但要很好地完成空中動(dòng)作，還要穩(wěn)定地完成落地動(dòng)作。穩(wěn)定的落地動(dòng)作不僅能為運(yùn)動(dòng)員的參賽動(dòng)作贏得高分，也會(huì)為運(yùn)動(dòng)員的安全提供保障。因此，落地穩(wěn)定性成為自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作完成質(zhì)量最基本和最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

雖然，自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目在第20屆冬奧會(huì)取得了我國(guó)雪上項(xiàng)目的歷史性突破，但是與世界強(qiáng)隊(duì)、強(qiáng)手相比，我國(guó)運(yùn)動(dòng)員在該項(xiàng)目上的優(yōu)勢(shì)并不明顯，尤其在動(dòng)作的難度上更沒有優(yōu)勢(shì)。因此，我國(guó)女子運(yùn)動(dòng)員要想達(dá)到世界最高水平，應(yīng)該提高2周臺(tái)的難度并沖擊3周臺(tái)動(dòng)作；男子運(yùn)動(dòng)員應(yīng)注重細(xì)化各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)作質(zhì)量，進(jìn)一步提高3周難度動(dòng)作的整體質(zhì)量。而要解決好提高運(yùn)動(dòng)員落地穩(wěn)定性問題，是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的基本保證和核心問題。

目前，關(guān)于自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)的出臺(tái)技術(shù)、人體環(huán)節(jié)的肌肉力與人體落地瞬間受到的沖擊力及與動(dòng)作穩(wěn)定性之間的關(guān)系，在國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)中并鮮見相關(guān)研究報(bào)道。因此，根據(jù)自由式滑雪空中技巧國(guó)家隊(duì)備戰(zhàn)第21屆冬季奧運(yùn)會(huì)的實(shí)際需要，本研究以日常技術(shù)攻關(guān)服務(wù)為切入點(diǎn)，以力量測(cè)試為著眼點(diǎn)，全線貫穿對(duì)運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)監(jiān)控和評(píng)價(jià)，以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)項(xiàng)目的內(nèi)在規(guī)律為核心，探討影響運(yùn)動(dòng)技術(shù)的更深層次的原因，在實(shí)現(xiàn)出臺(tái)速度、角度、擺臂技術(shù)對(duì)不同軸的初始轉(zhuǎn)體速度分布等影響因素的研究基礎(chǔ)上，對(duì)出臺(tái)技術(shù)、沖擊力及動(dòng)作穩(wěn)定性的聯(lián)系進(jìn)行深入的研究，揭示運(yùn)動(dòng)員出臺(tái)技術(shù)動(dòng)作、環(huán)節(jié)肌肉力、落地沖擊力與落地穩(wěn)定性的關(guān)系。以此為運(yùn)動(dòng)員提高落地穩(wěn)定性，進(jìn)而提高動(dòng)作質(zhì)量提供理論依據(jù)和可行的技術(shù)方案。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

以自由式滑雪空中技巧國(guó)家隊(duì)備戰(zhàn)第21屆冬奧會(huì)9名重點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員為觀察和實(shí)驗(yàn)對(duì)象。其中，男運(yùn)動(dòng)員5人，女運(yùn)動(dòng)員4人，平均年齡23.2歲，最大年齡28歲，最小年齡18歲；平均訓(xùn)練年限10.4年，最長(zhǎng)14年，最短6年。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

1.2.1.1 肌力測(cè)試

運(yùn)動(dòng)員的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)等速測(cè)試。

實(shí)驗(yàn)儀器：選用德國(guó)生產(chǎn)的ISOMED 2000等速測(cè)試系統(tǒng)，額定力矩750 Nm、峰值力矩1 950 Nm、速度范圍0.1°／s～560°／s。

測(cè)試條件：根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，選擇測(cè)試條件參數(shù)，髖、膝關(guān)節(jié)60°／s為慢速，240°／s為快速。

測(cè)試指標(biāo)：最大力矩、單位體重的最大力矩、最大力矩出現(xiàn)的角度、屈伸最大力矩比、總功、平均功率、關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍。

1.2.1.2 身體平衡能力測(cè)試測(cè)試設(shè)備：采用芬蘭生產(chǎn)的METITUR平衡測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)試指標(biāo)：平衡能力的測(cè)試分為靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡兩種。

動(dòng)態(tài)平衡能力的測(cè)試指標(biāo)通過落地成功率來體現(xiàn)。靜態(tài)平衡能力的測(cè)試指標(biāo)：1）測(cè)試曲線主軸（Y軸）移動(dòng)距離：人體重心投影點(diǎn)在前后方向移動(dòng)的距離；2）左右（X軸）移動(dòng)的距離：人體重心投影點(diǎn)在左右方向移動(dòng)的距離；3）上下（Z軸）移動(dòng)的距離：人體重心在垂直方向移動(dòng)的距離；4）速度矩：重心在3個(gè)軸的合擺速度的大小。

1.2.1.3 沖擊力測(cè)試

運(yùn)動(dòng)學(xué)定點(diǎn)拍攝：使用日本索尼攝像機(jī)，采樣頻率為50 Hz／s，在內(nèi)蒙古阿爾山和長(zhǎng)春蓮花山滑雪場(chǎng)進(jìn)行多次現(xiàn)場(chǎng)定點(diǎn)拍攝，運(yùn)用美國(guó)APAS圖像解析系統(tǒng)進(jìn)行圖像解析，獲得1周臺(tái)和2周臺(tái)騰空的絕對(duì)高度數(shù)據(jù)。

絕對(duì)高度L是指運(yùn)動(dòng)員在空中的最高點(diǎn)到落地點(diǎn)的距離。是根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像解析求得運(yùn)動(dòng)員在空中最高點(diǎn)到臺(tái)上沿的距離L1和出臺(tái)上沿到落地點(diǎn)的距離L2。故絕對(duì)高度L＝L1＋L2。

足底壓力分布測(cè)試：采用比利時(shí)生產(chǎn)的足底壓力分布測(cè)試系統(tǒng)（Footscan insole system），采樣頻率為500 Hz／s，測(cè)量時(shí)長(zhǎng)8 s。每只壓力鞋墊裝有199個(gè)壓力傳感器，可以記錄足底不同部位的壓力、壓強(qiáng)等相關(guān)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過Footscan insole 2.40分析軟件進(jìn)行處理。提取在整個(gè)測(cè)試中的測(cè)量數(shù)據(jù)，在整個(gè)動(dòng)作中，分別找出左右腳受到的最大壓力數(shù)值（以合成結(jié)果最大值為依據(jù)）。

測(cè)試指標(biāo)：騰空高度范圍、落地沖擊力范圍、單位體重平均沖擊力。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)

利用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)部分測(cè)試結(jié)果進(jìn)行差異檢驗(yàn)及相關(guān)性檢驗(yàn)，利用回歸方法對(duì)落地沖擊力進(jìn)行估計(jì)。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 下肢環(huán)節(jié)力量測(cè)試結(jié)果

分析表1數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)員左、右下肢力量基本對(duì)稱，但髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的伸肌力量均比較強(qiáng)大，說明受試者髖膝關(guān)節(jié)屈伸肌群發(fā)展良好，這在一定程度上對(duì)運(yùn)動(dòng)員在落地時(shí)的穩(wěn)定性有很大的幫助，可以有效地避免在左右方向上出現(xiàn)失衡的現(xiàn)象。自由式滑雪空中技巧在落地階段髖關(guān)節(jié)為了緩沖沖擊力處于由伸到屈的狀態(tài)，隨后為了完成比賽動(dòng)作，運(yùn)動(dòng)員的髖關(guān)節(jié)需要進(jìn)行伸展，恢復(fù)到站立姿勢(shì)，這就要求運(yùn)動(dòng)員有很強(qiáng)的伸肌力量，從數(shù)據(jù)中可以觀察到，髖關(guān)節(jié)伸肌群的最大肌力在屈肌群的2倍以上，膝關(guān)節(jié)接近2倍。測(cè)試結(jié)果體現(xiàn)了該項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

表1 本研究自由式滑雪空中技巧男運(yùn)動(dòng)員下肢髖、膝關(guān)節(jié)240°／s屈 伸肌群等速測(cè)試結(jié)果一覽表

2.2 下肢環(huán)節(jié)力量測(cè)試結(jié)果與靜平衡相關(guān)分析

速度矩可以判斷運(yùn)動(dòng)員重心變化的速度，以此來判斷受試者的平衡能力［5］。又由于運(yùn)動(dòng)員在完成落地動(dòng)作時(shí)處于睜眼雙腳支撐狀態(tài)，所以，選取該狀態(tài)下的速度矩與下肢屈伸肌群?jiǎn)挝惑w重的峰力矩進(jìn)行相關(guān)性分析。檢驗(yàn)結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)員的下肢屈伸肌力與靜態(tài)平衡測(cè)試指標(biāo)速度矩，P值均小于0.05，相關(guān)性顯著（表2）。

2.3 穩(wěn)定著陸動(dòng)作角度分析

表3給出了通過運(yùn)動(dòng)影像分析得到的運(yùn)動(dòng)員成功著陸時(shí)的髖膝關(guān)節(jié)角度分布范圍，可以看出，成功動(dòng)作的膝角度的分布范圍與等動(dòng)的測(cè)試結(jié)果一致；而髖關(guān)節(jié)不一致，這可能是由于髖關(guān)節(jié)的測(cè)試因設(shè)備的安裝原因采用的是坐姿測(cè)試。

2.4 落地沖擊力的相關(guān)分析

2.4.1 騰空高度和落地沖擊力之間的關(guān)系

運(yùn)動(dòng)員在平臺(tái)、1周臺(tái)和2周臺(tái)落地動(dòng)作中騰空高度與落地沖擊力的關(guān)系如表3所示。由表4中數(shù)據(jù)可以看出，自由式滑雪空中技巧女子運(yùn)動(dòng)員在做平臺(tái)、1周臺(tái)和2周臺(tái)落地動(dòng)作時(shí)，其絕對(duì)高度和單位體重均力數(shù)值基本呈正增加。因此，可以考慮利用曲線擬合建立曲線回歸方程。根據(jù)數(shù)據(jù)分布形態(tài)，擬合過程中分別選擇復(fù)合模型、增長(zhǎng)模型、指數(shù)模型和二元線性回歸模型四種模型進(jìn)行擬合。結(jié)果得出，復(fù)合模型、增長(zhǎng)模型和指數(shù)模型的擬合效果基本相同，二元線性回歸模型效果較差（圖1）。

表2 本研究運(yùn)動(dòng)員正常睜眼的速度矩與下肢屈伸相關(guān)性檢驗(yàn)一覽表

表3 本研究自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)員落地瞬時(shí)最佳髖、膝關(guān)節(jié)角度一覽表 （°）

表4 自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)員騰空高度與落地沖擊力的關(guān)系一覽表

圖1 騰空高度與單位體重壓力曲線擬合圖

指數(shù)函數(shù)回歸方程為：Y＝c×bx（其中，b＝1.069，c＝27.938）。

再依據(jù)定點(diǎn)解析出的3周臺(tái)絕對(duì)騰空高度最小取值范圍為13.59 m，最大絕對(duì)高度為15.71 m。計(jì)算結(jié)果如下：

最大體重均力：

Y＝27.938×1.069xY＝27.938×1.06915.71

Y＝27.938×2.853＝79.707（N／kg）

最小體重均力：

Y＝27.938×1.069xY＝27.938×1.06913.59

Y＝27.938×2.476＝69.183（N／kg）

再把沖擊力的單位轉(zhuǎn)換成千克力，轉(zhuǎn)換后3周臺(tái)的單位體重均力大約是人體體重的7.06～8.13倍。

2.4.2 測(cè)力鞋墊和測(cè)力平臺(tái)力值之間的關(guān)系

對(duì)于女子自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目，運(yùn)動(dòng)員在落地過程中是由滑雪板直接和著陸坡相接觸的，所受的外界沖擊力是來自著陸坡。所以，有必要對(duì)來自外界的沖擊力——測(cè)力平臺(tái)上的沖擊力和測(cè)力鞋墊的沖擊力進(jìn)行比較。

根據(jù)對(duì)比分析結(jié)果，人體落地過程中，鞋墊最大壓力（1 624.87±102.32）N，平臺(tái)最大壓力（1 202.34± 77.21）N，鞋墊數(shù)據(jù)為測(cè)力平臺(tái)數(shù)據(jù)的1.35倍。由此可推算出，運(yùn)動(dòng)員在測(cè)力平臺(tái)完成3周臺(tái)動(dòng)作時(shí)承受的沖擊力相當(dāng)于人體體重的5.22～6.02倍。

通過相關(guān)文獻(xiàn)資料和近兩年來的近千例實(shí)驗(yàn)，在人體受到?jīng)_擊力作用時(shí)，健康青年可以承受的安全載荷約為人體體重的15～16倍。

結(jié)合以上研究結(jié)果，運(yùn)動(dòng)員在完成3周臺(tái)動(dòng)作時(shí)所承受的沖擊力沒有超出人體所能承受的正常載荷，故可得出，自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)員在以合理的技術(shù)完成3周臺(tái)動(dòng)作落地時(shí)是安全的。因此，出臺(tái)技術(shù)成為制約落地穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

2.5 運(yùn)動(dòng)員出臺(tái)技術(shù)與落地穩(wěn)定性的關(guān)系

利用日本索尼常速攝像機(jī)，在阿爾山現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)每名運(yùn)動(dòng)員的3周臺(tái)動(dòng)作進(jìn)行定點(diǎn)拍攝，然后利用美國(guó)APAS圖像解析系統(tǒng)進(jìn)行解析。得出3周臺(tái)不同動(dòng)作的助滑速度、出臺(tái)速度、騰空高度、人體體位角度、落地距離的分布范圍。

阿爾山場(chǎng)地寬度為20～25 m，著陸坡度38°，助滑坡度22°～25°，測(cè)速位置距離著陸坡上沿距離為27.5 m（標(biāo)準(zhǔn)值為28 m），切光器間距為3 m。

2.5.1 助滑速度、出臺(tái)速度、出臺(tái)高度分布范圍與落地穩(wěn)定性的關(guān)系

由表5可知，運(yùn)動(dòng)員在做LTF動(dòng)作中，出臺(tái)瞬間的速度最大值為15.7 m／s，騰空高度分布為15.94～11.02 m；LFF動(dòng)作出臺(tái)瞬間的速度最大值為16.17 m／s，騰空高度分布為16.63～11.45 m；FFF動(dòng)作出臺(tái)瞬間的速度最大值為16.54 m／s，最大垂直速度為14.52 m／s，騰空高度分布為17.05～12.01 m；LFF動(dòng)作臺(tái)瞬間的速度最大值為16.61 m／s，騰空高度分布為17.07～12.44 m；FdFF動(dòng)作出臺(tái)瞬間的速度最大值為16.78 m／s，最大垂直速度為14.70 m／s，騰空高度分布為17.43～12.44 m；dFFF動(dòng)作出臺(tái)瞬間的速度最大值為16.85 m／s，最大垂直速度為14.82 m／s，騰空高度分布為17.61～12.72 m。在以上速度內(nèi)加上合理的出臺(tái)技術(shù)均能達(dá)到穩(wěn)定的落地動(dòng)作。

2.5.2 出臺(tái)體位角、著陸距離分布范圍與落地穩(wěn)定性的關(guān)系

落地穩(wěn)定性不僅和助滑速度、出臺(tái)速度和騰空高度有關(guān)，還與運(yùn)動(dòng)員出臺(tái)瞬間的體位角和著陸距離有關(guān)。體位角大小決定了運(yùn)動(dòng)員出臺(tái)后空翻中繞橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，體位角大，運(yùn)動(dòng)員出臺(tái)后將獲得較大的橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度，反之則較小。通過表6可以看出，在FdFF動(dòng)作中，體位角的分布范圍最小，最大為178°，最小為175.5°；dFFF動(dòng)作體位角分布范圍最大，最大為186.5°，最小為182°。

表5 本研究助滑速度、出臺(tái)速度、出臺(tái)高度分布范圍與落地穩(wěn)定性關(guān)系一覽表（3周臺(tái)）

表6 本研究出臺(tái)體位角、著陸距離分布范圍與落地穩(wěn)定性關(guān)系一覽表

著陸距離也是影響落地穩(wěn)定性的一個(gè)較為重要的因素，著陸距離較大時(shí)，水平方向速度和騰空時(shí)間較大，勢(shì)必會(huì)使垂直速度變小，從而導(dǎo)致騰空高度的降低，影響空中動(dòng)作的質(zhì)量，導(dǎo)致落地失??；同時(shí)，水平速度增大，水平飛行距離隨著增大，使落地的高度增大，增大運(yùn)動(dòng)員著陸時(shí)受到的沖擊力，容易造成運(yùn)動(dòng)損傷。

2.5.3 下肢環(huán)節(jié)肌力特點(diǎn)與落地穩(wěn)定性關(guān)系的分析

落地穩(wěn)定性不僅與出臺(tái)技術(shù)有關(guān)，還與運(yùn)動(dòng)員的下肢肌力配部有關(guān)，運(yùn)動(dòng)員在完成最后1周轉(zhuǎn)體過程中，在著陸時(shí)繞橫軸的轉(zhuǎn)動(dòng)較大，即運(yùn)動(dòng)員的重心方向落在運(yùn)動(dòng)員支撐面的后方，會(huì)出現(xiàn)臀部、背部或雙手觸雪的現(xiàn)象，此時(shí)，如果運(yùn)動(dòng)員下肢肌力較好，可以通過下肢和軀干的肌肉力量來有效地彌補(bǔ)。因?yàn)橄轮募∪饫€比較長(zhǎng)，肌力矩比較大，運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)強(qiáng)大的沖擊力完全由肌肉力矩來克服，這樣就對(duì)下肢肌肉群提出更大的挑戰(zhàn)，特別是控制軀干屈伸的髂腰肌、豎棘肌、腹直肌、腹內(nèi)斜肌和腹外斜肌，控制髖關(guān)節(jié)的髂腰肌和股四頭肌以及控制膝關(guān)節(jié)的小腿三頭肌，一定要加強(qiáng)這些肌肉離心收縮時(shí)的肌肉力量，如果下肢肌力較好，配部得較為合理，對(duì)于落地穩(wěn)定性的提高會(huì)起到非常有效的作用。

3 研究成果在備戰(zhàn)第21屆冬奧會(huì)中的應(yīng)用

1.沖擊力測(cè)試結(jié)果，為女子運(yùn)動(dòng)員沖擊3周臺(tái)動(dòng)作的安全性提供了科學(xué)依據(jù)，消除了運(yùn)動(dòng)員上3周臺(tái)的心理顧慮。

2.根據(jù)力量的測(cè)試結(jié)果，建議強(qiáng)化郭心心的軀干前群的肌肉力量訓(xùn)練，并對(duì)其進(jìn)行必要心理訓(xùn)練，消除其對(duì)3周臺(tái)的恐懼，提高了動(dòng)作成功率。

3.針對(duì)2009賽季初期徐夢(mèng)桃的康復(fù)情況，根據(jù)測(cè)試結(jié)果提出該運(yùn)動(dòng)員已經(jīng)完全有能力完成3周動(dòng)作，但要保持體型，控制體重，以保證空間轉(zhuǎn)動(dòng)的能力，使其在落地時(shí)能旋轉(zhuǎn)到位，保持合理的落地姿態(tài)的系列訓(xùn)練建議。做出了在出臺(tái)技術(shù)規(guī)范的情況下，如能較好地完成空間轉(zhuǎn)體，就能達(dá)到3周的穩(wěn)定著陸的提示，提前實(shí)現(xiàn)了徐夢(mèng)桃的3周臺(tái)的訓(xùn)練。

4.根據(jù)對(duì)李妮娜新動(dòng)作dFdF動(dòng)作的成功與失敗的分析，提示出臺(tái)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制是完成動(dòng)作的關(guān)鍵，轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制能達(dá)到提高dFdF動(dòng)作的成功率，其出臺(tái)速度應(yīng)大于dFF和FdF，在不破壞出臺(tái)速度的情況下，增加滯空時(shí)間，使其轉(zhuǎn)動(dòng)到位。進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練后，在2010年冬奧會(huì)上使用該動(dòng)作，并取得成功。

5.針對(duì)韓曉鵬小腿屈腿的特點(diǎn)，提出了加強(qiáng)小腿前群肌肉能力的訓(xùn)練建議，并在出臺(tái)瞬間增加膝關(guān)節(jié)的伸展動(dòng)作，提高空中動(dòng)作的質(zhì)量，提高了動(dòng)作的成功率。

6.運(yùn)動(dòng)員要想提高落地穩(wěn)定性，應(yīng)采取適度的緩沖，屈髖、屈膝，降低重心，同時(shí)還達(dá)到了延長(zhǎng)時(shí)間、減小沖擊力的作用，提倡運(yùn)動(dòng)員采用順勢(shì)的落地方式，增加滑出的穩(wěn)定性，得到了國(guó)家隊(duì)的充分肯定。

4 結(jié)論

1.自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)員下肢有很強(qiáng)的伸肌力量，髖關(guān)節(jié)伸肌群的最大肌力在屈肌群的2倍以上，膝關(guān)節(jié)接近2倍。

2.運(yùn)動(dòng)員的下肢屈伸肌力與靜態(tài)平衡測(cè)試指標(biāo)速度矩相關(guān)性顯著。

3.膝關(guān)節(jié)的角度分布范圍與等動(dòng)測(cè)試的最大峰力矩吻合，既膝關(guān)節(jié)的最大峰力矩值與穩(wěn)定著陸的膝關(guān)節(jié)角度一致。

4.自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)員在以合理的技術(shù)完成3周臺(tái)動(dòng)作落地時(shí)是安全的。因此，出臺(tái)技術(shù)成為制約落地穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

5.落地穩(wěn)定性與運(yùn)動(dòng)員助滑速度、出臺(tái)速度、騰空高度、出臺(tái)瞬間的體位角和著陸距離密切相關(guān)。要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定落地必須合理控制速度、高度、角度和距離，并且隨著動(dòng)作難度的改變進(jìn)行必要的調(diào)整。

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