對優(yōu)秀跳遠(yuǎn)運動員李金起跳技術(shù)的運動學(xué)分析

王東陽，郭鳳勝，史 兵，史銀斌

跳遠(yuǎn)是人體通過快速助跑和積極起跳，采用合理的姿勢和動作使身體騰躍水平距離的運動項目。快速助跑和積極起跳是跳遠(yuǎn)過程中最重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。三維攝像分析系統(tǒng)在競技體育中的應(yīng)用已非常普遍，可將運動員的技術(shù)動作再現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)技術(shù)中的細(xì)微變化，為改進(jìn)運動員技術(shù)動作提供科學(xué)依據(jù)。本文主要從李金助跑最后兩步和起跳技術(shù)方面對其訓(xùn)練技術(shù)進(jìn)行分析討論。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

李金，男，國家一級運動員，陜西師范大學(xué)體育學(xué)院運動訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生，實驗選取李金訓(xùn)練時跳遠(yuǎn)最好成績7.55 m為研究分析對象。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料調(diào)查法

查閱分析國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解跳遠(yuǎn)運動技術(shù)的研究現(xiàn)狀。

1.2.2 影片拍攝法

采用目前國際上使用較多、功能比較全面、能夠直接為競技體育運動服務(wù)的德國SIMI公司生產(chǎn)的SIMI motion 7.0三維運動錄像分析系統(tǒng)（包括拍攝率為100幅/s的三臺攝像機，12個標(biāo)定點的三維運動框架）對李金進(jìn)行定點拍攝。采用兩臺攝像機對運動員同時拍攝，其中一臺攝像機主光軸與助跑道中心線間的夾角在30°以內(nèi)，另一臺攝像機位于踏板中心線上且其主光軸與助跑道中心線垂直，攝像機鏡頭中心距離地面高度為1.20 m，以與SIMI motion 7.0配套的三維運動框架作為標(biāo)定框架，標(biāo)定好后整個過程始終定點、定焦，拍攝范圍從助跑最后兩步到結(jié)束的全過程。

1.2.3 圖像解析法

多次拍攝，選擇運動員跳遠(yuǎn)成績最好一次的影片，利用SIMI motion 7.0三維運動錄像分析系統(tǒng)分析，將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計法

導(dǎo)出數(shù)據(jù)，利用Excel軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理和分析。

2 研究結(jié)果與分析

跳遠(yuǎn)過程包括助跑、起跳、騰空和落地四個階段。從生物力學(xué)方面分析，跳遠(yuǎn)運動就是在一定初速度情況下開口方向向下的拋物線運動，而運動員跳遠(yuǎn)成績則是拋物線開口的大小。根據(jù)拋物線的計算法則，拋物線開口的大小由物體的水平分速度和向上的垂直速度決定，垂直速度的大小決定了物體運動時間的長短，物體運動的距離就是物體水平分速度和時間的乘積，所以運動員跳起后的初速度和角度是很重要的因素。跳遠(yuǎn)的四個過程中，助跑和起跳是最重要的兩個階段。助跑獲得較快的水平初速度，起跳獲得向上的垂直速度。根據(jù)尼格1974年的研究，水平速度和垂直速度與跳遠(yuǎn)成績的相關(guān)系數(shù)分別為0.79和0.03，說明水平速度是影響跳遠(yuǎn)成績最重要的因素，因此在跳遠(yuǎn)時應(yīng)采用盡可能保持水平速度的技術(shù)。

2.1 起跳腿著板階段分析

著地上板是跳遠(yuǎn)的起始環(huán)節(jié)。在助跑最后一步，支撐的擺動腿積極后蹬，大腿抬得比短跑時稍低些，然后快速下壓，積極主動去觸板，這樣可減少觸地時的沖撞力，同時又可為快速前移身體做好準(zhǔn)備。積極主動的起跳上板動作直接影響助跑與起跳的銜接，影響起跳效果［1］。運動員在著地瞬間，著板角的大小是反映運動員著板是否積極的一個指標(biāo)。表1中李金的著板角是55.85°，世界優(yōu)秀運動員的著板角一般在65°－70°之間，李金的著板角度明顯小于世界優(yōu)秀運動員。一定程度上說明李金著板時不夠積極主動，重心距離支撐點較遠(yuǎn)。較小的著板角同時還造成水平速度的過度損失，增加了起跳蹬伸的壓力、起跳時間和能量的損失。從力學(xué)角度分析，著板角小說明運動員著板時增大了沖擊負(fù)荷，加大了水平速度的損失。如圖2，當(dāng)角A小時，力量的分力與速度方向相反，加速度是負(fù)值，速度減??；當(dāng)角A變化至等于角B時，水平分力相應(yīng)變小，向上的分力增加，雖然水平方向與速度方向相反，但整體速度的損失相對減少，同時垂直向上的分力增大，向上的加速度增加，提高了垂直速度。運動員在踏板階段是水平速度轉(zhuǎn)化成一部分垂直速度的階段，損失一部分水平速度是必然的，符合運動生物力學(xué)原理。從圖1看出，重心速度從助跑時9.77 m/s降到了緩沖結(jié)束時8.70 m/s。

表1 李金和世界優(yōu)秀運動員在著板角和踏跳時間表

圖1 李金身體重心水平速度曲線

圖2 李金起跳著板角

2.2 起跳腿緩沖階段分析

緩沖是指踏跳過程從起跳腳著板開始到膝關(guān)節(jié)的最大彎曲環(huán)節(jié)。緩沖連接著助跑與起跳兩環(huán)節(jié)，直接影響助跑速度的發(fā)揮與利用及起跳效果的好壞。緩沖階段的目的是盡量將水平速度的損失降到最小，同時又要將水平速度轉(zhuǎn)為較大的垂直速度并為快速蹬伸創(chuàng)造有力條件。好的緩沖可使運動員水平速度損失降到最低，同時還可以為下一階段爆發(fā)性的起跳蹬伸的肌肉工作創(chuàng)造有利條件。運動員在高速助跑中通過起跳獲得的改變運動方向的垂直速度，必然會損失一定助跑水平速度，因此在起跳時盡可能減少水平速度的損失獲取大的垂直速度是當(dāng)今跳遠(yuǎn)運動員能否成功的技術(shù)關(guān)鍵［2］。運動員膝關(guān)節(jié)彎曲到最大彎曲時開始爆發(fā)式的蹬伸起跳，身體重心會下降，水平速度降低。如果起跳腿彎曲不夠可能導(dǎo)致制動作用太大，使起跳腿負(fù)擔(dān)過重，雖然跳得較高，但不很遠(yuǎn)；如果起跳腿過分彎曲，起跳蹬伸過遲，騰起高度和跳遠(yuǎn)都不足。所以起跳腿膝關(guān)節(jié)角度彎曲程度變化在一定程度上反映運動員水平的高低。

研究表明，起跳時膝關(guān)節(jié)的緩沖大小與提高蹬伸動作的幅度密切正相關(guān)。膝關(guān)節(jié)的彎曲度越大，起跳時間越長，身體重心下降越大，不利于完成爆發(fā)式的蹬伸動作，更不容易形成“起跳跑過板”技術(shù)，影響起跳效果。表2顯示李金在起跳腿著地時膝關(guān)節(jié)角度為157.55°，比鮑威爾著地時的膝關(guān)節(jié)角度小了13.45°，較劉易斯的小7.45°，說明李金著地時膝部彎曲較大，增加了起跳過程中前支撐時間的制動力和水平速度損失，同時給身體重心快速移動帶來壓力，給快速蹬伸造成不利因素。緩沖結(jié)束時李金膝關(guān)節(jié)達(dá)到最大彎曲139.24°，雖和劉易斯相差不大，但是和鮑威爾相差8°，說明李金在緩沖階段膝關(guān)節(jié)彎曲角度有些過大，造成深度下蹲，使起跳腿肌肉拉長的時間太長，引起儲存在肌肉中的彈性能量減少，起跳時伸直身體動作的遲緩消減了起跳效果。研究結(jié)果顯示，隨著訓(xùn)練水平的提高和起跳技術(shù)的完善，起跳緩沖時膝關(guān)節(jié)的彎曲度趨于減?。?］。在蹬離地面瞬間起跳腿幾乎是伸直的，膝關(guān)節(jié)角度達(dá)到174.02°，說明李金蹬伸的比較充分，將存儲在肌肉中的能量有效釋放出來，為獲得良好的騰起角度提供了有利的動力支持。整個踏跳過程中要取得較好起跳效果，膝關(guān)節(jié)不能過度屈曲，較小的緩沖角度可減少身體中心下降，縮短工作時間，使起跳支撐力矩加大，提高著板時承受的壓力，有利于支撐用力，提高騰起垂直速度。

表2 李金在三個時刻起跳腿膝關(guān)節(jié)的角度

2.3 跳腿蹬伸階段分析

起跳腿蹬伸階段是從緩沖階段膝關(guān)節(jié)彎曲到最大程度開始到運動員離開踏板結(jié)束的過程。研究表明，起跳的蹬伸階段，垂直速度和水平速度與跳遠(yuǎn)成績不相關(guān)（r＝0.10）［4］。蹬伸階段效果的好壞取決于起跳腿快速蹬伸動作能否與擺動動作協(xié)調(diào)配合。良好的配合可以使肌肉的退讓性與克制性工作結(jié)合得非常好，使起跳完成的即快又有效，否則反之。運動員在離地瞬間，人體有前旋的轉(zhuǎn)動動量。根據(jù)運動生理學(xué)中姿勢方向作用，運動員必然反射性地加大、加快擺動腿的擺動幅度和速度，已取得離板瞬間身體的動態(tài)平衡，從而提高擺動腿的擺動效果，有助于起跳腿肌肉的有力收縮［5］。

起跳腿的蹬伸階段是取得騰起速度的有效階段。起跳腿蹬伸得越快、越充分、越有力，獲得的騰起速度越大，成績越好。在著板緩沖和蹬伸后為的是要獲得適宜的騰起初速度和騰起角度，而在這諸多的環(huán)節(jié)中，踏跳后的騰起角度和騰起初速度是獲得良好成績的重重之重。騰起角是運動員在起跳離地瞬間，身體質(zhì)心的垂直速度與水平速度所形成的角度。世界優(yōu)秀運動員的騰起初速度一般為18°－24°之間，劉易斯和鮑威爾分別為這兩個角度的極端，專家將他們的技術(shù)歸結(jié)為“低跳躍”和“高跳躍”型跳遠(yuǎn)技術(shù)。從表3中可看出李金的騰起角雖也是23°，但其重心的水平速度才8.23 m/s，與世界優(yōu)秀運動員的差距還很大。

表3 李金與世界優(yōu)秀運動員在助跑速度、重心水平和垂直速度和騰起角等運動學(xué)參數(shù)

2.4 時間角度分析

踏跳是整個跳遠(yuǎn)技術(shù)中最為復(fù)雜的技術(shù)，其任務(wù)是在盡量減少水平速度損失的情況下，創(chuàng)造盡可能大的垂直速度，使運動員獲得較大的騰起初速度和適宜的騰起角。踏板階段包括著地、制動、膝關(guān)節(jié)彎曲緩沖、起跳腿蹬伸幾個階段，運動員要在0.10 s－0.13 s內(nèi)完成這些技術(shù)動作，所以踏跳時間的長短在一定程度上反映了運動員跳遠(yuǎn)技術(shù)的優(yōu)良。

大量研究表明，時間因素對支撐緩沖最大肌力的獲得，對蹬伸時最大功率的發(fā)揮及支撐緩沖階段和蹬伸階段的緊密銜接具有非常重要的作用，是評價起跳效果的重要因素。在正確完成起跳動作的前提下，起跳時間與成績呈正相關(guān)，起跳時間與速度呈負(fù)相關(guān)［6］，說明助跑速度越快起跳時間越短，跳遠(yuǎn)成績越好。跳遠(yuǎn)時水平速度損失與支撐時間有關(guān)，支撐時間越長，水平速度損失越大。從時間曲線上可看出李金從0.87 s開始著板，1.02 s離開踏板，整個起跳時間為0.15 s，而世界優(yōu)秀運動員的起跳時間基本在0.10 s－0.13 s之間。由于李金著板角偏小，著地時膝關(guān)節(jié)彎曲過大，導(dǎo)致起跳腿沒有積極著地，致使水平速度過度損失，延長了起跳時間，導(dǎo)致了起跳效果不理想。從重心水平速度曲線可看出，重心水平速度從助跑時的9.77 m/s下降到剛離開踏板時的8.23 m/s，速度損失1.54 m/s，垂直速度達(dá)到3.52 m/s。李金的初速度與世界優(yōu)秀運動員相比相差還很遠(yuǎn)，但起跳前和起跳后兩階段的速度差值與世界優(yōu)秀運動員相差不多，說明李金在完成技術(shù)動作方面較好，總體實力還需加強。

3 小結(jié)

1）通過三維攝像分析系統(tǒng)對李金訓(xùn)練技術(shù)進(jìn)行再現(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)其助跑速度和速度利用率與世界優(yōu)秀運動員的差距較大，且著板時起跳腳積應(yīng)積極主動地用全腳掌觸地；2）查閱文獻(xiàn)過程中發(fā)現(xiàn)許多文獻(xiàn)描述踏板時都以“瞬間”形容時間短暫，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，攝像設(shè)備的頻率已達(dá)到200幀/s，即在顯示圖像時可將時間精確到0.005 s，若仍用瞬間描述不妥；3）實驗發(fā)現(xiàn)部分學(xué)校并未將大型的、有助于運動訓(xùn)練的精密儀器應(yīng)用于實際。

［1］孫 璞，劉生杰.我國優(yōu)秀男子跳遠(yuǎn)運動員起跳過程中擺動腿技術(shù)的運動學(xué)研究［J］.中國體育科技，2006（1）.

［2］余丁友.影響我國男子跳遠(yuǎn)運動員起跳技術(shù)的因素分析［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報，2004（9）.

［3］孟 剛.田徑［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2008.

［4］全國體育學(xué)院教材委員會.運動生物力學(xué)［M］.北京：人民體育出版社，2007.

［5］曹景川，李建英，白躍玲.我國優(yōu)秀女子跳遠(yuǎn)運動員在起跳過程中擺動腿技術(shù)分析［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報，2009（7）.

［6］唐文兵，程志遠(yuǎn)，劉 敏.跳遠(yuǎn)助跑與起跳技術(shù)研究綜述［J］.遼寧體育科技，2005（6）.