男子二級跳遠運動員起跳階段擺動腿技術的運動學分析

劉仕敏

男子二級跳遠運動員起跳階段擺動腿技術的運動學分析

劉仕敏

文章運用文獻資料、數理統計和圖像解析的研究方法，對二級跳遠運動員的運動學指標進行研究。結果表明：（1）二級運動員起跳時間平均值是0.130s，緩沖時間平均值為0.048s，蹬伸時間平均值0.082s。緩沖時間、蹬伸時間與整個起跳時間過長。這與二級運動員本身身體素質和技術動作的優(yōu)劣存在很大關系；（2）二級運動員著板瞬間，擺動腿的擺動角速度平均值為451.72°/s，膝關節(jié)角度平均為87.14°上板速度為8.58m/s，與前人的研究有出入；（3）二級運動員速度利用率為76.30％，速度利用率明顯低于優(yōu)秀運動的速度利用率。騰起角平均為26.66°，明顯高于優(yōu)秀運動員的18°～25°；（4）在蹬伸階段擺動角速度的最大值與騰起角和成績明顯正相關。

跳遠；二級運動員；擺動腿；運動學

跳遠運動是人體速度與力量完美結合的運動項目，在跳遠起跳階段，速度與力量是怎樣協作完成起跳的，一直是人類研究跳遠的重點。而起跳擺動技術又是跳遠技術中的關鍵環(huán)節(jié)，在當今的跳遠訓練中擺動腿的重要性早已得到各級教練員和運動員的高度重視。本研究運用三維運動解析技術對二級跳遠運動員起跳階段擺動腿技術進行運動學分析，對他們的擺動技術進行細致深入的研究。旨在對專項教學與訓練提供可靠的數據支撐，對一線教師教學和訓練提供理論指導和實用價值。

1 研究方法

1.1 文獻資料法

通過圖書館、中國期刊網和中國知網搜索查閱有關跳遠擺動技術方面的專著和文獻資料，對其重點章節(jié)進行分類總結和細致研讀，為本文的寫作奠定了堅實的理論基礎。

1.2 數理統計法

采用Excel2007和SPSS16.0統計軟件對所獲得的數據進行統計分析。

1.3 圖像解析法

運用2臺拍攝頻率為50Fps的高速攝像機進行定點拍攝，采用美國Ariel運動圖像解析系統對錄像采用海耶斯人體模型經過圖像剪輯→圖像解析→數字化→數字低通濾波→數據解析→導出數據等步驟對數據進行處理，得出直接和間接的數據。圖像解析采用手工標記起跳過程中運動員全身17個標志（身體雙側的指、腕、肘、肩、髖、膝、踝、腳尖、和頭部），濾波值為8.0。采用APAS三維運動分析系統對所選影像資料進行解析，獲取有關技術環(huán)節(jié)的運動學參數數據。

2 研究對象

實驗測試對象由9名二級運動員組成，測試前身體健康，無運動損傷?；厩闆r如表2-1所示。

表1 運動員基本情況一覽表

3 結果與分析

為了研究方便，我們將起跳技術分為著板、最大緩沖、離板3個關鍵時刻（如圖1所示）。把起跳分為緩沖階段和蹬伸階段。所謂緩沖階段是指運動員起跳腳著板瞬間至膝關節(jié)最大緩沖時刻間。蹬伸階段是指運動員膝關節(jié)最大緩沖時刻至起跳腳離地瞬間。

圖1 起跳階段的劃分圖

有效的起跳是支撐蹬地與擺動動作最優(yōu)配合的結果，在瞬間完成的跳遠起跳過程中，適時快速有力的擺腿動作是有效起跳的保證，直接關系到跳遠的運動成績。在起跳腿起跳的同時，地面的反作用力與擺動腿的積極前擺、兩臂迅速有力的擺動以及身體協調配合有著重要的關系。有資料表明，全身協調用力集中，其中擺動腿和手臂的擺動作用可達到20％～30％。跳遠起跳過程中，加快擺動腿的擺動幅度和擺動速度，以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，加大了地面反作用力，使得起跳腿的伸肌群肌肉充分拉長，長生的爆發(fā)力較大，能較大程度的增強起跳效果，創(chuàng)造優(yōu)異的運動成績。在起跳過程中，擺動腿的擺動動作對減小著地時的制動、加大動作幅度，提高起跳速度有著十分重要的作用。

3.1 二級運動員起跳時間與擺動腿擺動關系的研究

跳遠起跳時間是指跳遠運動員起跳腳著地瞬間到離地瞬間的時間。起跳時間是評價起跳效果的指標之一，起跳時間的合理與否關系著起跳效果的好壞與跳遠成績的優(yōu)劣。有關研究表明：世界優(yōu)秀男子跳遠運動員的起跳時間0.10s～0.125s之間，如現世界紀錄保持著鮑威爾、前世界紀錄創(chuàng)造者劉易斯的起跳時間分別為0.120s和0.125s[1]。尼爾（1974）研究發(fā)現優(yōu)秀跳遠運動員在完全完成起跳動作的基礎上，跳遠成績與起跳時間呈負相關，相關系數r＝-0.69[2]。

表2 運動員起跳各階段的時間表

從表2可以發(fā)現，二級運動員起跳時間平均值是0.130s，最大值為0.141s，最小值為0.120s。而世界優(yōu)秀運動員的起跳時間在0.10s～0.125s之間，大大超過了世界優(yōu)秀運動員。起跳時間偏大，這與二級運動員本身身體素質和技術動作的優(yōu)劣存在很大關系。二級運動員的起跳時間偏長，與擺動腿的擺動也密切相關，擺動環(huán)節(jié)的擺動角速度小，擺動動作不夠積極也是造成緩沖時間過長的一個重要原因，相關研究表明：擺動腿的最大擺動角速度與緩沖的時間呈顯著的負相關（R=-0.64）[3]。

二級運動員緩沖時間平均值為0.048s，蹬伸時間平均值0.082s。緩沖時間和蹬伸時間較長，從生物力學角度分析，如果緩沖時段的時間過長，就會造成水平速度損失過大，能量利用率降低，同時也會導致最適宜的蹬伸時機的延誤，限制了起跳后的騰空遠度。蹬伸時間過長，運動員獲得了更大的垂直速度，導致水平速度損失較大，肌肉過分拉伸影響到最終的發(fā)力，這樣反而會減小起跳速度。最終引起騰起角度偏大，騰空遠度受到影響。

3.2 二級運動員緩沖階段擺動腿的運動學分析

緩沖階段擺動腿開始積極前擺，身體重心向前方移動，在整個緩沖階段，擺動腿的擺動角速度一直在變大，而身體的水平速度在不斷減小。跳遠緩沖階段是跳遠水平速度向跳遠的拋射運動轉變的一個關鍵階段，在這一階段，擺動腿擺動角速度與最終起跳效果的關系是相關聯的，跳遠起跳動作的任務是在盡量減少水平速度損失的情況下獲得必要的垂直速度，改變身體重心向前運動的方向，使它按適當的騰起角向空中騰起[4]。

起跳腿的緩沖過程是一個肌肉伸肌群離心收縮過程，在一定范圍內，受力越大，伸肌群的緊張度和興奮性也就越大，從而在蹬伸過程中，肌肉收縮的力量和速度就越大，從而增大起跳的蹬地力量。最大值越大，在蹬伸階段擺動角速度從最大值到制動到擺動角速度最小的負加速值也就越大，根據力學原理，產生向上的力也越大，從而減小起跳腿的負荷，增大起跳的速度。擺動角速度大加快了緩沖過程，提早了蹬伸速度，提高了水平速度像垂直速度的轉化率，增大起跳的垂直速度。從而擺動角速度和幅度是提高騰起角度的重要方法[5]。

有關研究表明：擺動腿大腿擺動角速度與擺動腿膝關節(jié)夾角的相關系數為R=-0.3，呈低度負相關，這表明擺動腿膝關節(jié)角度越小，擺動腿的轉動慣量就小，有利于增大擺動腿的擺動角速度，因此在跳遠著板時刻要求運動員擺動腿大小腿折疊能夠盡量的增大起跳時的擺動角速度。

著板瞬間，擺動腿合理的擺動速度有利于身體重心向支撐點的移動，減小緩沖時間和水平速度的損失，可以使快速轉入蹬伸階段。從表3可以看到，二級運動員著板瞬間，擺動腿的擺動角速度平均值為451.72°/s，最大值為700.02°/s，最小值為163.48°/s。與石磊[6]的研究391.94± 40.39°/s有出入，表現為標準差過大。在此階段，擺動腿擺動角速度大，說明：運動員擺動動作比較積極，積極的擺動動作使起跳腿獲得了更大的支撐反作用力，縮短了緩沖的時間，為蹬伸的開始創(chuàng)造了非常有利的條件。擺動腿擺動角速度小，身體重心過度到支撐點慢，緩沖時間必然加大，獲得地面反作用力就相對較小，水平速度損失較大，從而導致蹬伸效果差，運動成績也相對較差。

著板瞬間擺動腿膝關節(jié)角度大小影響擺動腿的擺動速度，如表3所示：二級運動員著板瞬間，擺動腿膝關節(jié)角度平均為87.14°，標準差為15.34°，最大值為115.92°，最小值為70.90°。在此階段，擺動腿膝關節(jié)角度越大必然加大力矩與減小速度，減慢擺動腿的擺動速度；擺動腿膝關節(jié)角度越小，在同等的時間內力矩不變的情況下，速度增加，必然獲得的能量就越大，提高了擺動腿的擺動速度。

二級運動員的平均上板速度為8.58m/s，而世界優(yōu)秀運動員平均上板速度為10.81m/s，中國優(yōu)秀運動員平均上板速度為10.60m/s，二級運動員上板平均速度與優(yōu)秀運動員差距較大。二級運動員平均上板速度與世界優(yōu)秀運動員相比相差2.23 m/s，與國內優(yōu)秀運動員相比相差2.02 m/s。不同等級運動員上板速度相差較大，說明助跑速度利用率較低，導致水平方向的速度較小，垂直方向的速度水平較大。因此如何最大限度的提高助跑速度的利用率以及快速起跳的能力是減少水平分速度損失，提高跳遠遠度的重要途徑。

表3 著板瞬間各運動學參數與起跳效果運動學參數表

3.3 二級運動員蹬伸階段擺動腿的運動學分析

在蹬伸階段，擺動腿的擺動制動動作與成績和騰起初速度顯著的相關關系，相關系數分別為0.780**和0.912[7]。如此之高的相關程度就提示我們，在跳遠的教學與訓練中應提高對擺動制動技術訓練的重視程度，因為擺動腿擺動制動動作是影響跳遠成績的不可忽視的因素，訓練時不僅要重視擺動肌群的力量練習，去提高擺動角速度，而且還要注重與擺動腿擺動相關的對抗肌群的力量，使得擺動腿擺動制動能力提高，有利于起跳過程中動量的傳遞和利用。

3.3.1 二級運動員起跳階段離板瞬間擺動腿的運動學分析起跳是跳遠技術中最為復雜的技術，其任務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，使運動員獲得較大騰起初速度和適宜的騰起角[8]。所謂騰起角是指運動員跳躍時，身體重心騰起的方向和水平方向所構成的夾角。騰起角的大小是由騰起水平分速度和騰起垂直分速度的大小來決定的，是垂直分速度和水平分速度比值的反正切角度。一般認為，優(yōu)秀跳遠運動員的騰起角在18～25°范圍內為宜[8]。

從表4可以發(fā)現，二級運動員速度利用率為76.30％，國內優(yōu)秀運動員速度利用率為86.98％，世界優(yōu)秀運動員速度利用率為83.44％，速度利用率明顯低于優(yōu)秀運動的速度利用率。但是二級運動員的平均起跳角度為26.66，明顯高于優(yōu)秀運動員的18°～25°，說明在實驗室條件下，二級運動員為完成起跳，以過分的損失水平速度來獲取起跳垂直速度。

表4 離板瞬間各運動學參數與起跳效果運動學參數表

3.3.2 二級運動員起跳階段離板瞬間擺動角速度最大值與其他運動學指標的相關性分析 資料顯示擺動腿擺動角速度值越大，加速度也越大，給起跳腿施加的力增加，相對于重心在垂直方向上的速度也增加，故提高了重心速度和重心高度，由此縮短了蹬伸時間，加快了蹬伸動作的起始速度，有利于起跳腿伸肌彈性勢能發(fā)揮，提高騰起初速度，增加跳遠遠度[9]。從表4可以看出，在起跳著板時刻，二級運動員的擺動角速度、角度等存在比較顯著性差異，擺動腿的膝關節(jié)角度對擺動角速度影響較大，大小腿折疊擺動是提高擺動角速度的有力方法。擺動角速度與角度對最終起跳效果呈正相關，促進起跳效果。

表5 起跳階段擺動角速度最大值與成績表

表6 擺動角速度最大值與其他運動學指標的相關性檢驗表

3.4 二級運動員起跳階段擺動角速度最大值與成績相關性分析

表7 起跳階段擺動角速度最大值與成績表

表8 擺動腿最大擺動角速度角速度與成績的相關性檢驗表

通過表5可以看出在緩沖階段二級運動員擺動腿最大角速度為1032°/s，標準差為144°/s。擺動角速度越大成績越好，這是經過長久研究早已達成共識的，擺動角速度最大值越大不會增加地面垂直方向的支撐反作用力，反而會減小最大力值。通過表6也可以看出擺動角速度與成績的關系，擺動角速度的最大值與成績呈正相關，說明擺動角速度的最大值對跳遠成績的影響是正面的，但是并不是通過增大緩沖階段地面支撐反作用力提高成績的。

4 結論與建議

4.1 結 論

（1）二級運動員起跳時間平均值是0.130s，緩沖時間平均值為0.048s，蹬伸時間平均值0.082s。緩沖時間、蹬伸時間與整個起跳時間過長。這與二級運動員本身身體素質和技術動作的優(yōu)劣存在很大關系。

（2）二級運動員著板瞬間，擺動腿的擺動角速度平均值為451.72°/s，膝關節(jié)角度平均為87.14°上板速度為8.58m/s，與前人的研究有出入。

（3）二級運動員速度利用率為76.30％，速度利用率明顯低于優(yōu)秀運動的速度利用率。騰起角平均為26.66°，明顯高于優(yōu)秀運動員的18°～25°。

（4）在蹬伸階段擺動角速度的最大值與騰起角和成績明顯正相關。

4.2 建 議

（1）在訓練中加大二級運動員絕對速度訓練的比重，提高運動員上板速度。注重擺動腿的力量和擺動速度練習，可采用擺動腿負重擺腿和抗阻力練習。增加起跳動作的蹬擺結合訓練，最大限度減小起跳時間。

（2）在訓練中及時的對運動員的技術動作做分析和診斷，防止不合理的動作出現。

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Kinematic Analysis of Take off Leg Technology of Men Second Level Long Jumpers

LIU Shi-min

The use of literature, mathematical statistics and research methods of image analysis, two long jump kinematic studies. The results show that: （1）Second Level Jumpers average 0.130s buffer time average of 0.048s, kicking average time of 0.082s. Buffer time, kicking the time of the take-off time is too long. There is a great relationship with the two athletes physical fitness and the pros and cons of the action; （2）Second Level athletes with the board the moment, the swinging of the swinging leg angular velocity average of 451.72°/s to 87.14° knee angle on board speed of 8.58m/s, and is different from the previous studies; （3）Second Level athletes speed utilization rate of 76.30％, speed utilization is significantly lower than the rate of utilization of the excellent sports. The average flight angle to 26.66°, significantly higher than the elite athletes of the 18°-25°; （4）The maximum angular velocity swing kicking a significant positive correlation with the flight angle and achievements.

Jump; Second Level athletes; Swinging leg; Kinematics

1007―6891（2014）05―0059―05

G823.3

A

2014-04-25

興義民族師范學院體育學院，貴州 興義，562400。

Dept of P.E., Xingyi Normal University for Nationalities, Guizhou Xingyi, 562400, China.