陜西省高校高水平跳遠運動員起跳技術(shù)的運動學和動力學研究

李玲 孫得朋

陜西省高校高水平跳遠運動員起跳技術(shù)的運動學和動力學研究

李玲 孫得朋

本文采用高速攝像機和三維測力臺三機同步技術(shù)的測試方法，對陜西省高校高水平男子跳遠運動員起跳技術(shù)進行研究，從運動學及動力學方面進行分析，尋找起跳技術(shù)動作中著地、緩沖和蹬伸等三階段的內(nèi)在規(guī)律。主要表現(xiàn)在關(guān)節(jié)角度及速度的不同，尤其是髖關(guān)節(jié)角度在緩沖階段的變化規(guī)律，陜西省高校跳遠起跳技術(shù)的訓練及教學提供有價值的參數(shù)。

跳遠;起跳;著地;蹬伸;緩沖

10.16730/j.cnki.61-1019/g8.2016.12.097

1. 前言

本文通過高速攝像、三維測力臺兩機同步測試技術(shù)的方法對陜西省高校跳遠起跳技術(shù)進行分析研究，得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過對比研究分析，得出相應(yīng)的對策，進一步完善起跳技術(shù)的有關(guān)理論、指導訓練和教學提供量化指標及理論參數(shù)。

2. 研究對象與方法

2.1 研究對象

選擇陜西師范大學4名優(yōu)秀男子跳遠運動員(一級運動員1名，二級運動員3名)為研究對象，平均成績?yōu)?.15 m，最高成績7.60 m，最低成績6.70 m，可以代表目前陜西省高校高水平男子跳遠運動員的正常水平。

2.2 研究方法

2.2.1 文獻資料法 通過查閱國內(nèi)外有關(guān)跳遠起跳的文獻資料，對當前跳遠起跳技術(shù)的現(xiàn)狀及理論有初步的了解，并進行相關(guān)的整理分類，為本文的研究作了較為細致的總結(jié)與歸納。

2.2.2 測試法 采用芬蘭 MEGA Electronic Ltd.制造的MEGWIN6000 16 通道遙測肌電測試儀、瑞士 KISTLER9287C 測力臺和美國 PULNIX 高速攝像機三機同步技術(shù)對4名優(yōu)秀男子跳遠起跳技術(shù)進行現(xiàn)場測試研究。開機后三臺機器工作正常時，首先開啟三維測力臺中的同步信號發(fā)生器，同時觸發(fā)高速攝像機要捕捉的畫面內(nèi)的同步信號燈及觸發(fā)遙測肌電測試儀在原始肌電輸出曲線上的MARK標記，同時打上MARK標記。

2.2.3 數(shù)理統(tǒng)計法 運動學數(shù)據(jù)處理：用APAS運動錄像解析系統(tǒng)對4名優(yōu)秀跳遠運動員起跳技術(shù)進行數(shù)字化處理；肌電數(shù)據(jù)處理：用MegaWin2.4軟件對4名優(yōu)秀跳遠運動員所測的12塊肌肉進行計算、處理和分析；常規(guī)數(shù)據(jù)處理：將遙測肌電和高速攝像系統(tǒng)各自處理和分析后的數(shù)據(jù)用SPSS19.0進行平均數(shù)、標準差和T檢驗等相關(guān)處理。

3. 研究結(jié)果與分析

3.1 著地階段生物力學分析

查閱資料可知，跳遠運動員落地角并不是角度越大或越小越好，而是在合理的著地角度起跳的質(zhì)量效果才能更好，最終跳出優(yōu)異成績。我國優(yōu)秀運動員的落地角約59°，世界優(yōu)秀運動員的落地角約66°。由表1可知，研究對象落地角均值為54.75°，

表1 起跳腳著地時落地角、起跳腿膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)角度值

其中一級運動員李*的落地角最大，其值為59°；二級運動員落地角均值為53.67°，一級運動員落地角明顯大于二級運動員的均值。著地角偏小會增加運動員的身體對地面的沖擊力，對運動員身體快速前移產(chǎn)生不利影響，最終可能導致運動員上體后仰，減小起跳時水平速度，對跳遠成績產(chǎn)生不利影響；著地角偏大，導致運動員身體前傾，對起跳時垂直速度產(chǎn)生不利影響，最終影響起跳時的合速度，影響跳遠成績。

由牛頓第三定律可知：兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一直線上，大小相等，方向相反。由表2可知，4名研究對象Z軸(垂直方向)受力均值為7035.16N，其中一級運動員Z軸(垂直方向)受力為6428.30N，二級運動員Z軸(垂直方向)受力均值為7237.45N。由此可知，一級運動員Z軸(垂直方向)受力最大值小于二級運動員均值，這可能是二級運動員著地時垂直速度過大造成的。根據(jù)牛頓第三定律，運動員著地時，踏板給運動員尤其是二級運動員一個更大的力，而這個力阻礙運動員的起跳，造成這種現(xiàn)象的原因可能是運動員的下肢力量不足。

表2 起跳腿著地時測力臺受力最大時X、Y軸、Z受力值

3.2 緩沖階段生物力學分析

表3 最大緩沖時起跳腿膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)及踝關(guān)節(jié)角度值

緩沖階段運動員的身體重心在起跳腿支撐點的后上方，這就要求運動員及時屈膝、屈踝緩沖身體的沖擊，同時前移身體，使運動員身體重心移到支撐腿的上方，為運動員快速蹬伸創(chuàng)造良好的條件。這一過程中膝關(guān)節(jié)的緩沖效果極為重要，膝關(guān)節(jié)的緩沖用膝的緩沖角表示。膝的緩沖角是指膝關(guān)節(jié)由直變曲的角度。由表3可知，4名研究對象的膝關(guān)節(jié)緩沖角均值為21.08°，一級運動員李*膝的緩沖角為30.24°，二級運動員膝的緩沖角均值為18.03°。查閱資料可知，世界優(yōu)秀男子跳遠運動員起跳緩沖時，膝關(guān)節(jié)緩沖角為35°——42°。這說明李*的膝的緩沖角與世界優(yōu)秀男子運動員膝的緩沖角變化基本吻合，但其值明顯大于二級運動員膝的緩沖角。

表4 起跳階段最大緩沖時測力臺受力情況

(注：單位為N，即kg·m/s2)

由表4可知，起跳階段最大緩沖時，4名研究對象Z軸(垂直方向)受力均值為2351.86N，一級運動員李*Z軸(垂直方向)受力為2784.66N，二級運動員Z軸(垂直方向)受力均值為2207.60N；研究對象Y軸(水平方向)受力均值為1311.37N，李*Y軸(水平方向)受力為1293.07N，二級運動員Y軸(水平方向)均值為1317.47N。造成上述原因可能是：(1)二級運動員重心前傾過度。(2)二級運動員擺動腿、上肢前擺過度，使運動員身體重心前移過度。

3.3 蹬伸階段運動生物學分析

由表5可知，4名研究對象起跳腿離地時膝關(guān)節(jié)角度均值為164.17°，其中李*膝關(guān)節(jié)角度為166.68°，其值最大，李**為161.31°，其值最??；4名研究對象離地時髖關(guān)節(jié)角度均值為174.65°，其中李*髖關(guān)節(jié)角度為187.60°，其值最大，王*髖關(guān)節(jié)角度為169.49°，其值最小。國內(nèi)男子優(yōu)秀跳遠運動員離地時膝關(guān)節(jié)角度均值為165° ，世界男子優(yōu)秀跳遠運動員膝關(guān)節(jié)角度均值為172°；國內(nèi)優(yōu)秀男子跳遠運動員離地時髖關(guān)節(jié)均值為190°，世界優(yōu)秀男子跳遠運動員離地時髖關(guān)節(jié)均值為194°。離地時，4名研究對象的膝關(guān)節(jié)的角度與國內(nèi)優(yōu)秀男子跳遠運動員膝關(guān)節(jié)角度基本一致，但髖關(guān)節(jié)均值顯著小于國內(nèi)優(yōu)秀運動員，其中李*與國內(nèi)優(yōu)秀跳遠運動員差異不明顯；4名研究對象膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)角度都顯著小于世界優(yōu)秀跳遠運動員。造成這種現(xiàn)狀的原因可能是：(1)研究對象蹬伸時，時間太短，蹬伸不充分；(2)研究對象支撐腿力量不足，下肢力量薄軟。

表5 起跳腿離地時離地角、騰起角以及起跳腿膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)角度值

表6 蹬伸階段垂直軸受力最大時測力臺受力情況及緩沖時最大值出現(xiàn)時間

(注：力學單位：N，即kg·m/s2；時間單位：s)

爆發(fā)力是指在最短時間內(nèi)使器械或人體本身移動到盡可能遠的距離的力。爆發(fā)力一般用爆發(fā)力指數(shù)表示，即爆發(fā)力指數(shù)=最大的力量/用力時間。表6可知，蹬伸階段，4名研究對象Z軸(垂直方向)蹬伸力量最大時，均值為3226.32N，李* Z軸(垂直方向)最大值為3652.65N，二級運動員Z軸(垂直方向)均值為3084.21N；Y軸(水平方向)受力均值為562.72N，李* Y軸(水平方向)為439.62N，二級運動員Y軸(水平方向)均值為603.09N。4名研究對象從開始蹬伸到垂直方向達到峰值，所用時間為：李*0.025s、二級運動員用時均值為0.031s。根據(jù)爆發(fā)力指數(shù)可知，李*的爆發(fā)力強于二級運動員的爆發(fā)性。二級運動員下肢力量不足可能是造成這種現(xiàn)象的主要原因。

4. 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

4.1.1 著地階段李*Z軸(垂直方向)受力為6428.30N，明顯低于其他研究對象的均值；李*Y軸(水平方向)受力為2753.16N，與其它研究對象的受力之間基本一致。

4.1.2 緩沖階段最大緩沖時，李*膝關(guān)節(jié)角度為135.33°、髖關(guān)節(jié)角度為147.19°、踝關(guān)節(jié)角度均值為116.30°，膝關(guān)節(jié)角度其余二級運動員，髖關(guān)節(jié)角度大于二級運動員，踝關(guān)節(jié)基本一致；李* Z軸(垂直方向)受力為2784.66N，顯著大于其它研究對象的均值，Y軸(水平方向)受力均值為1311.37N，李* Y軸(水平方向)受力為1293.07N，小于其它研究對象均值。

(3)蹬伸階段，李*離地角為63°，明顯小于其它研究對象的離地角均值，其值更低于世界優(yōu)秀男子跳遠運動員的離地角，這說明研究對象尤其是李*這方面還得加強起跳技術(shù)訓練。研究對象Z軸(垂直方向)受力最大時，李* Z軸(垂直方向)受力為3652.65N，明顯大于其它研究對象均值；李* Y軸(水平方向)受力為439.62N，明顯小于其它研究對象均值。這一現(xiàn)象符合級別越高垂直方向受力越大，水平方向相反的規(guī)律。

4.2 建議

4.2.1 重視跳遠運動員支撐腿下肢肌群力量訓練，遵循全面發(fā)展的原則，使運動員力量均衡發(fā)展。

4.2.2 起跳時，運動員注意蹬伸與擺動的結(jié)合,高度注意起跳時上肢和擺動腿的作用,以便更好地提高運動員的身體重心，進而提高跳遠的遠度。

4.2.3 加強運動員膝關(guān)節(jié)離心退讓收縮和向心克制的力量訓練，改善運動員緩沖和蹬伸的效果，進而提高成績。

[1] (蘇聯(lián))霍緬科夫主編.田徑教練員教科書.北京：人民體育出版社出版,1985.

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陜西省教育廳專項科研計劃項目“陜西高校高水平跳遠運動員起跳技術(shù)的生物力學測試研究”的階段性成果(項目編號：15JK1272)。

李 玲(1973.2- ),女,漢族，陜西渭南人，碩士研究生,研究方向：運動生物力學，副教授，西安財經(jīng)學院體育部； 孫得朋(1984.10- )，男，漢族，山東曹縣人，碩士研究生,研究方向：運動訓練與運動生物力學，講師，西安財經(jīng)學院體育部。