跳高運(yùn)動(dòng)員張國偉起跳及騰空的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

李成玥

摘 要：近年來，張國偉在世界跳高大賽中屢獲佳績，仁川亞運(yùn)會(huì)銀牌，美國大獎(jiǎng)賽越過2.38 m，特別是在2015年8月北京田徑世錦賽上以2.33 m的成績并列奪得銀牌。分析比較2015年北京田徑世錦賽張國偉與世界優(yōu)秀男子跳高運(yùn)動(dòng)員起跳及騰空的運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)，張國偉絕對(duì)速度優(yōu)于世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員，但速度利用率不高；起跳瞬間身體的髖、膝、踝關(guān)節(jié)沒有充分蹬伸；身體各關(guān)節(jié)展開角度相對(duì)于世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員較低；騰空及身體重心過桿夾角比較合理；騰空過桿時(shí)身體重心并不在橫桿正上方，H2沒有被充分利用。

關(guān)鍵詞：跳高；起跳；運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

中圖分類號(hào)：G823.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-2076（2016）01-0101-04

Abstract：In recent years， Zhang Guowei has achieved repeated success in the world high jump competitions， including silver medal in Incheon Asian Games， over 2.38 m in the United States Grand Prix， and 2.33 m in the just concluded Beijing World Championships to win the silver medal. A comparative analysis of Zhang's take-off and flight kinematic indicators in 2015 Beijing World Championships with other world elite jumpers shows that Zhang's absolute speed is higher than that of the other elite athletes in the world， but the utilization ratio of the speed is not high； when taking off， the joints of hip， knee and ankle do not fully stretch； angle of each joint is lower than other world elite athletes； jump off and the body center of gravity rod angle is reasonable； rod moment of body gravity is not right above the bar， failing to maximize the use of H2 height.

Key words：high jump； take-off； kinematic analysis

跳高在1896年首屆奧運(yùn)會(huì)中就被列為比賽項(xiàng)目，過桿技術(shù)先后歷經(jīng)“剪式”“跨越式”“俯臥式”，直至1968年美國運(yùn)動(dòng)員福斯貝里創(chuàng)造了最為科學(xué)的“背越式”。當(dāng)今男女的跳高世界紀(jì)錄2.45 m、2.09 m，均為運(yùn)動(dòng)員使用背越式跳高技術(shù)創(chuàng)造的。

男子跳高曾經(jīng)是我國的優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目，80年代初期，我國優(yōu)秀跳高運(yùn)動(dòng)員朱建華1年之內(nèi)3破世界紀(jì)錄，以2.39 m的成績傲視群雄。1985年之后，隨著朱建華的退役，能達(dá)到世界大事參賽水平的中國運(yùn)動(dòng)員少之又少，奧運(yùn)會(huì)和世錦賽的賽場上再也沒出現(xiàn)過中國運(yùn)動(dòng)員的身影。2012年之后，隨著張國偉、王宇等一批年輕隊(duì)員的出現(xiàn)，中國的男子跳高又迎來了春天，頻繁亮相于國際賽場。特別是張國偉，2015年連續(xù)在國際比賽中從2.32 m跳到了2.38 m，特別是在剛剛結(jié)束的北京田徑世錦賽中，張國偉在雨天濕滑的天氣中以2.33 m的成績奪得銀牌，這是30年來中國男子跳高運(yùn)動(dòng)員世界大事的最好成績。所以，通過北京田徑世錦賽技術(shù)錄像，對(duì)其越過2.33 m高度技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)分析，在研究中找到技術(shù)落后的突破點(diǎn)，為今后的訓(xùn)練提供一定的量化參考指標(biāo)，以期更好的成績。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

張國偉，山東籍運(yùn)動(dòng)員，1991年出生，身高2.01 m，體重76 kg，最好成績2.38 m，2014年仁川亞運(yùn)會(huì)、2015年北京田徑世錦賽男子跳高亞軍獲得者。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法

根據(jù)本論文的研究需要，在各類期刊雜志中查閱與“跳高”“起跳”“騰空”“運(yùn)動(dòng)學(xué)”等相關(guān)文獻(xiàn)150余篇，并對(duì)其進(jìn)行了整理和分類，為研究的順利進(jìn)行提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1.2.2 影片拍攝法

將兩臺(tái)日產(chǎn)SONYNEX-VG20E高速攝像機(jī)置于比賽場地，A機(jī)放置在右側(cè)跳高架立柱后延15 m處，同時(shí)在距離橫桿的垂直面15 m處放置B機(jī)，兩臺(tái)攝像機(jī)主光軸之間的夾角約為90度。兩臺(tái)攝像機(jī)的高度設(shè)定為1.2 m，操作頻率為250 Hz，分辨率為640×480。

1.2.3 圖像解析法

對(duì)拍攝的張國偉2.33 m成功過桿資料采用SIMI Motion運(yùn)動(dòng)圖像解析分析系統(tǒng)。在研究過程中，采用日本松井秀治人體慣性參數(shù)模型，并依據(jù)人體模型的標(biāo)準(zhǔn)和研究需要選取若干個(gè)節(jié)點(diǎn)，以此來解析處理完整的跳高技術(shù)過程。用數(shù)字濾波對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，平滑系數(shù)為8。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

采用SPSS21.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)所得的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 起跳階段結(jié)果與分析

2.1 起跳瞬間身體重心的速度分析

“速度”是任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目都要用到的身體素質(zhì)，有奔跑速度、出手速度、擊打速度等等。對(duì)于跳高項(xiàng)目，國內(nèi)外的優(yōu)秀教練員、專家學(xué)者一致認(rèn)為“速度”在背越式跳高競技水平中所占的份量非常大。高質(zhì)量的助跑才具備更高的動(dòng)能，才能轉(zhuǎn)化為更多的重力勢(shì)能。因此運(yùn)動(dòng)員在離地瞬間對(duì)著地瞬間速度的利用，反映著運(yùn)動(dòng)員在起跳過程中能量損失的多少。

通過表1可以看出，張國偉與國外優(yōu)秀跳高運(yùn)動(dòng)員在總體的速度參數(shù)上差距不大，甚至起跳著地的瞬時(shí)速度7.78 m/s還能超過國外的優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員，但轉(zhuǎn)換到離地瞬間速度時(shí)就變成了3.82 m/s，速度損失比較大，說明起跳瞬間核心力量相對(duì)薄弱，在高速情況下身體無法高效率地轉(zhuǎn)換速度能量。在垂直速度指標(biāo)上，兩項(xiàng)指標(biāo)均位于世界平均水平，說明該運(yùn)動(dòng)員起跳瞬間兩臂非常充分地蹬擺、擺動(dòng)腿和起跳腿也是充分蹬伸，這對(duì)垂直速度的獲得有著極大的作用。

2.2 起跳瞬間身體重心高度分析

H1是起跳離地瞬間身體重心高度，主要取決于運(yùn)動(dòng)員的身高、起跳腿的長度及起跳瞬間各個(gè)關(guān)節(jié)的蹬伸程度，相對(duì)情況下H1高對(duì)于獲得好的成績有一定的優(yōu)勢(shì)。從表2可以看出，張國偉H1的高度1.37 m與國外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員1.38 m相差不大，但是從身高數(shù)據(jù)就可以看出，張國偉高于國外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的平均值6 cm，起跳著地瞬間和起跳腿最大緩沖瞬間的數(shù)值結(jié)合身高來看也低于世界優(yōu)秀水平。另外，重心加速距離及H1/身高的比值與世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員相比也比較低。造成這種情況的主要原因是起跳腿蹬伸不充分，通過錄像看出起跳瞬間身體的各個(gè)關(guān)節(jié)沒有充分蹬伸，特別是髖、膝關(guān)節(jié)。表1中速度利用率不高也有這方面的原因，起跳腿的力量及關(guān)節(jié)柔韌、協(xié)調(diào)、穩(wěn)定性較差。所以改善起跳腿的蹬伸程度，并且要在起跳時(shí)間不變的情況下，增加蹬伸幅度是提高我國男子跳高運(yùn)動(dòng)員專項(xiàng)成績的關(guān)鍵之一，特別要注重核心力量訓(xùn)練。

2.3 起跳瞬間起跳腿緩沖與蹬伸的時(shí)間分析

從之前的文獻(xiàn)資料中得出，緩沖時(shí)間小于蹬伸時(shí)間，說明垂直速度大，而緩沖時(shí)間大于蹬伸時(shí)間，說明垂直速度??；也就是說垂直速度與起跳時(shí)間呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系。蹬伸階段所用的時(shí)間越短，起跳瞬間所獲得的垂直速度就會(huì)越快。通過表3，僅從起跳總時(shí)間來看，張國偉0.152 s優(yōu)于國外優(yōu)勢(shì)運(yùn)動(dòng)員，但是這很難說明張國偉起跳快速有力。因?yàn)閺木彌_時(shí)間和蹬伸時(shí)間所占總時(shí)間百分比來看，張國偉兩項(xiàng)指標(biāo)大約各占一半，而國外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員緩沖時(shí)間僅為總時(shí)間的三分之一左右。因此要想提升比賽成績，張國偉需要合理分配緩沖和蹬伸時(shí)間，縮短緩沖時(shí)間的比值。

2.4 起跳瞬間各關(guān)節(jié)角度分析

起跳腿膝關(guān)節(jié)的角度是反映大腿伸肌工作是否充分的主要指標(biāo)，腿部伸肌的向心收縮是起跳的重要?jiǎng)恿?，同時(shí)，膝角也是影響H1高度的主要因素。所以優(yōu)秀跳高成績的獲得與支撐腿各關(guān)節(jié)的充分蹬伸有密切的關(guān)系。蘇聯(lián)專家V·D克拉澤夫等認(rèn)為起跳用力瞬間左側(cè)踝關(guān)節(jié)的屈伸能力決定起跳后身體的伸展?fàn)顟B(tài)，非左撇子情況下，左踝關(guān)節(jié)在跳高起跳過程中起著關(guān)鍵作用。從生物力學(xué)的理論上講，當(dāng)髖、膝、踝三個(gè)關(guān)節(jié)達(dá)到180度為最大限度的做功距離和最大收縮肌力。從表4來看，我們得出張國偉試跳2.33 m時(shí)，身體各個(gè)關(guān)節(jié)指標(biāo)略低于國外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員，但是相差不是很大。相對(duì)差距幅度較大的為踝關(guān)節(jié)角度，在發(fā)力的最后一瞬間沒有充分蹬伸，可能是踝關(guān)節(jié)柔韌性較差或者力量薄弱導(dǎo)致身體無法控制。

3 騰空階段結(jié)果與分析

在福斯貝里發(fā)明了背越式跳高后，桿上技術(shù)也因人而異，不斷出現(xiàn)微小的變化。如兩腿并攏過桿、兩腿分開過桿、兩腿一高一低飄過橫桿、起跳后呈現(xiàn)完成背弓過桿、起跳后垂直向上至最高點(diǎn)后突然頂髖等等。根據(jù)跳高技術(shù)流派的不同，每名運(yùn)動(dòng)員在橫桿上會(huì)有不同的動(dòng)作，因此對(duì)于桿上技術(shù)不做對(duì)比，僅僅分析張國偉個(gè)人桿上的技術(shù)動(dòng)作指標(biāo)。

3.1 騰空階段部分時(shí)間特征分析

為了便于整理和分析張國偉騰空階段身體各環(huán)節(jié)的指標(biāo)，將其完整騰空階段分為6個(gè)階段和7個(gè)時(shí)相。先后分為：起跳腳離地瞬間、頭頂最高點(diǎn)、肩最高點(diǎn)、重心最高點(diǎn)、髖最高點(diǎn)、膝最高點(diǎn)、踝最高點(diǎn)。

與跨越式和剪式等不同，背越式其實(shí)就是整個(gè)人以高處橫桿為軸，身體重心沿縱軸旋轉(zhuǎn)過渡到背向橫桿，繞它轉(zhuǎn)了一個(gè)半圓，與此同時(shí)身體各個(gè)環(huán)節(jié)依次越過橫桿。因此運(yùn)動(dòng)員身體各個(gè)環(huán)節(jié)到達(dá)最高點(diǎn)都有一定的時(shí)間間隔，并形成一定的節(jié)奏規(guī)律。

通過表5可以看出，張國偉騰空階段T1用時(shí)最長為0.17 s，這是因?yàn)槠鹛查g身體從水平速度轉(zhuǎn)換成垂直速度，同時(shí)上升的距離也是其他幾個(gè)階段最長的。T2用時(shí)最短，這是由于頭與肩兩個(gè)部位靠得最近，位移距離最短。當(dāng)然結(jié)合錄像也可以看出，張國偉這次起跳不是特別充分，有“倒肩過早”的現(xiàn)象。

3.2 騰空階段部分空間特征分析

張國偉騰空階段的空間特征通過表6可以完整體現(xiàn)。其中，在起跳離地瞬間左側(cè)髖、膝、踝關(guān)節(jié)角度分別為173.5°、173.8°、146.3°，結(jié)合表4的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，張國偉此時(shí)三個(gè)關(guān)節(jié)在伸展，但是相對(duì)于世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員伸展得仍然不充分，這樣在有限初速度的情況下，H1的高度也有限。但是張國偉通過積極的擺動(dòng)彌補(bǔ)了這一缺憾，從右側(cè)的膝、踝關(guān)節(jié)角度看出46.7°、83.4°，說明此時(shí)這兩個(gè)關(guān)節(jié)正在積極緊張用力，這對(duì)于調(diào)整身體并提升高度有非常重要的意義。因?yàn)槭亲竽_起跳，所以頭頂點(diǎn)瞬間，可以看出左側(cè)環(huán)節(jié)比較伸展，右側(cè)髖關(guān)節(jié)角度突然變小，通過錄像看出這是一個(gè)提肩拔腰的動(dòng)作。肩最高點(diǎn)時(shí)，左側(cè)踝、膝關(guān)節(jié)及頸角都在迅速縮小，這是放松身體，倒肩后仰，為過桿做準(zhǔn)備。在身體重心和髖關(guān)節(jié)最高時(shí)，兩個(gè)踝關(guān)節(jié)趨近90°，左右膝關(guān)節(jié)也基本保持一致，說明這個(gè)時(shí)候身體完全放松，髖關(guān)節(jié)角度變化最大及頸角也變化為全表最小數(shù)值是因?yàn)榇藭r(shí)形成挺髖姿勢(shì)，減小H3的高度。膝關(guān)節(jié)最高點(diǎn)時(shí)，踝關(guān)節(jié)角度明顯減小為68.9°、70.4°，這說明已經(jīng)進(jìn)入騰空過桿后期，需要迅速有力踢腿、勾腳尖，在最短的時(shí)間內(nèi)通過橫桿。在踝關(guān)節(jié)最高點(diǎn)時(shí)，此時(shí)身體已經(jīng)完全越過了橫桿，各個(gè)角度的數(shù)值又一次變大。整體來看，張國偉在整個(gè)過桿過程中，能夠形成挺髖背弓狀態(tài)，有效減少H3高度，加大過桿效率。另外在髖部最高點(diǎn)時(shí)，髖角為76.5°，提高了身體重心增加了H2的高度，順利地完成過桿動(dòng)作。

3.3 騰空階段H值的分析

跳高是越過一定橫桿高度的競賽項(xiàng)目，用物理學(xué)進(jìn)行分析，跳高高度H=H1+H2-H3。其中H1由身高控制，身材高大的運(yùn)動(dòng)員占有優(yōu)勢(shì)；H2是身體重心從H1提高到最高點(diǎn)的高度；H3的大小取決于運(yùn)動(dòng)員的過桿技術(shù)，在足夠優(yōu)秀的情況下，H3可為負(fù)值，訓(xùn)練的目的就是增大H2減小H3。

通過表7可以看出，張國偉的起跳點(diǎn)為1.01 m，大多數(shù)跳高運(yùn)動(dòng)員的起跳點(diǎn)應(yīng)距橫桿投影線0.61～1.07 m，張國偉的起跳點(diǎn)在此范圍之內(nèi)。騰空角度θ為57.3°，重心過桿β角度為44.2°，相對(duì)比較合理，因?yàn)椴豢赡芾碚撔缘?0度，否則會(huì)不利于水平速度的發(fā)揮。從公式L/sinβ=H2/tgθ，也能看出，張國偉身體重心過桿角度比較合理。結(jié)合表2，發(fā)現(xiàn)張國偉H1為1.37 m，H2為1.03 m，Hmax為2.40 m，理論高度非常高，但是其H3為0.05 m，S為0.048 m，說明張國偉騰空過桿時(shí)身體重心在跳高橫桿的后上方，這樣就很難充分利用H2的高度。單純地前后左右移動(dòng)步點(diǎn)顯然是不行的，因?yàn)槠鹛嚯x與起跳離地瞬間速度有很大的關(guān)系，所以如果要提高H值，需要綜合助跑距離、騰空角度、重心過桿角度及桿上動(dòng)作，力爭各個(gè)環(huán)節(jié)參數(shù)都能達(dá)到理想狀態(tài)。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

4.1.1 速度方面張國偉與國外優(yōu)秀跳高運(yùn)動(dòng)員在總體的速度參數(shù)上差距不大，絕對(duì)速度甚至優(yōu)于世界水平，但速度利用率不夠高；在起跳階段張國偉雙手能積極前擺上舉，擺動(dòng)腿充分上提，為完整起跳動(dòng)作提供了有力保證。

4.1.2 張國偉起跳瞬間相對(duì)于國外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員起跳腿蹬伸不充分，H1相對(duì)高度不高，H1/身高利用率為68%低于世界先進(jìn)水平；起跳總時(shí)間與國外運(yùn)動(dòng)員相差不大，但瞬間緩沖時(shí)間太長為0.075 s，占總時(shí)間的49%，國外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員僅占總時(shí)間的36%。

4.1.3 張國偉試跳2.33 m時(shí)，起跳瞬間身體各個(gè)關(guān)節(jié)角度低于國外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員，另外在踝關(guān)節(jié)蹬伸角度為47.7°，國外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員為50.3°，差距相對(duì)明顯。

4.1.4 張國偉騰空瞬間有倒肩過早跡象；過桿時(shí)能形成頂髖后仰的姿勢(shì)；騰空角度與重心過桿的夾角相對(duì)合理；騰空過桿時(shí)重心不在橫桿正上方，H2的高度沒有大限度地利用。

4.2 建議

4.2.1 保持速度優(yōu)勢(shì)，調(diào)整速度練習(xí)的方式。在練習(xí)時(shí)融入可控速度練習(xí)的比重，因?yàn)樘卟皇且越^對(duì)最快速度完成起跳，需要速度在自己可控范圍之內(nèi)。可進(jìn)行直彎道30 m快速跑、超長距離助跑起跳、助跑計(jì)時(shí)等。

4.2.2 提高力量訓(xùn)練，特別是膝、踝關(guān)節(jié)核心力量的訓(xùn)練。訓(xùn)練中減少絕對(duì)大力量，避免運(yùn)動(dòng)員在增加力量的同時(shí)增加體重?？梢栽诤侠砝酶茆彽幕A(chǔ)上，多練習(xí)行進(jìn)間快速力量及負(fù)重動(dòng)力，也可以克服自身重力的臺(tái)階跳、后蹬跑、跨步跳、四步助跑摸高、四步助跑跳欄間等。

4.2.3 加強(qiáng)協(xié)調(diào)和柔韌性的練習(xí)，多做擺動(dòng)與起跳腿蹬伸、擺動(dòng)臂與擺動(dòng)腿上提、擺動(dòng)上提倒肩的協(xié)調(diào)配合。對(duì)于柔韌性多做站立頂髖摸雙腳、墊上成拱橋等練習(xí)，既練習(xí)了柔韌又練習(xí)了腰腹力量，綜合發(fā)展能力。

4.2.4 重視視頻教學(xué)訓(xùn)練。張國偉的整個(gè)技術(shù)動(dòng)作基本達(dá)到世界先進(jìn)水平，但是還想有更好的發(fā)展，需要借助先進(jìn)教學(xué)儀器，讓他明白自己的動(dòng)作，特別注意助跑步點(diǎn)、起跳距離、起跳速度、起跳角度、起跳后身體的蹬伸、過桿角度等之間的相互關(guān)系，力爭讓各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)到一個(gè)最佳組合。

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