運動生物力學(xué)研究方法在舉重科研中的應(yīng)用

徐海衛(wèi)

中圖分類號：G804 文獻(xiàn)標(biāo)識：A 文章編號：1009-9328（2017）03-000-02

摘 要 本文采用文獻(xiàn)資料法、歸納分析對目前舉重科研中使用的運動生物力學(xué)原理進(jìn)行綜述，為豐富發(fā)展舉重教學(xué)和科研提供參考價值。

關(guān)鍵詞 舉重 運動學(xué) 動力學(xué) 生物學(xué)

在CINK以舉重、挺舉、生物力學(xué)為關(guān)鍵詞，查閱了國內(nèi)外文獻(xiàn)資料并進(jìn)行歸納總結(jié)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)者以研究抓舉為主，挺舉的文獻(xiàn)相對較少。方法學(xué)上，有運動學(xué)三維錄像解析、紅外光點的測試分析；動力學(xué)的三維測力臺分析以及足底壓力系統(tǒng)在舉重項目中的應(yīng)用等；生物學(xué)有表面肌電分析法等。我們試圖從舉重的運動學(xué)研究、舉重的動力學(xué)研究、舉重的生物學(xué)研究三個方面對舉重中涉及到的生物力學(xué)科研進(jìn)行綜述，為更好的進(jìn)行舉重運動生物力學(xué)科研提供參考價值。

一、舉重的運動學(xué)研究

目前，對于舉重的運動學(xué)研究主要有兩個方面，分別是經(jīng)典的三維錄像解析和紅外光電的測試。其主要目的是獲取舉重過程中的關(guān)節(jié)角度、速度、加速度、位移等運動學(xué)參數(shù)，從定量的數(shù)據(jù)中反映出運動員動作特點、規(guī)律以及優(yōu)缺點，從而提高運動員的水平。

國外學(xué)者通過三維運動學(xué)分析對比賽中的6名男子和6名希臘女子舉重運動員的抓舉技術(shù)進(jìn)行了比較。在過渡階段和下蹲支撐階段女子和男子相比，屈膝幅度明顯較小，動作也慢。此外，男子在第一發(fā)力階段施加在杠鈴上的功明顯要大于第二發(fā)力階段。相反，女子在兩個動作階段表現(xiàn)出近似的機(jī)械功。約翰·加漢姆爾提出了抓舉技術(shù)“杠心”（杠鈴橫杠中心點，即杠鈴重心所在位置）的最佳軌跡成明顯的“S”形軌跡。張躍通過分析我國優(yōu)秀運動員抓舉技術(shù)在不同動作階段“兩心”在矢狀面和水平面上的偏移，結(jié)合“杠心”最佳軌跡的特點，揭示動作技術(shù)的穩(wěn)定性。單信海等通過研究崔文華抓舉200.5公斤超世界記錄的技術(shù)分析，也發(fā)現(xiàn)杠心軌跡穿越重心軌跡的特點。而Wolf等通過研究發(fā)現(xiàn)運動員的杠鈴軌跡均沒有穿越垂直參考線，而是表現(xiàn)為杠鈴向身體的后方運動，最終導(dǎo)致運動員在發(fā)力后的后跳。Vorobyev認(rèn)為是動作技術(shù)不穩(wěn)定的表現(xiàn)。從杠鈴的軌跡及膝關(guān)節(jié)角的變化上看，抓舉動作存在兩次最大伸膝過程和一次屈膝過程。

Enoka指出舉重的屈膝過程在確定身體姿勢，使杠鈴的運動軌跡更靠近髖關(guān)節(jié)和背部肌肉具有一定意義，允許在一個更加適宜的階段充分利用膝關(guān)節(jié)伸肌的力量。Garhammer指出抓舉技術(shù)的優(yōu)秀運動員在過渡階段仍能保持杠鈴垂直速度的繼續(xù)上升。伯迪特比較10名世界水平的舉重運動員與26名一般水平大學(xué)生運動員的抓舉技術(shù)，表明世界水平的運動員比一般水平的運動員舉起杠鈴度都相對較低，世界水平的選手舉起杠鈴的平均相對高度為其身高的0.62±0.05倍。而大學(xué)水平的選手為其身高的0.69±0.05倍。舉重運動員的動作結(jié)構(gòu)主要是由髖關(guān)節(jié)角、膝關(guān)節(jié)角、軀干與水平面的夾角所決定的。引膝動作是正確提鈴技術(shù)極其重要的組成部分，這個技術(shù)是舉重運動所獨有的，它與原地縱跳的緩沖階段有相似的原理。用力順序是蹬腿和伸髖同時進(jìn)行，接著伸展軀干、聳肩、提肘和提踵，所有這些連續(xù)協(xié)調(diào)的用力動作都必須在瞬間完成。

二、舉重的動力學(xué)研究

對于舉重動力學(xué)研究的文獻(xiàn)，集中在三維測力臺和足底壓力系統(tǒng)兩個方面。其主要目的是獲取人體在抓舉過程中，動力學(xué)參數(shù)，如X、Y、Z方向上力、力矩等力學(xué)參數(shù)，論證運動員發(fā)力的特點，為優(yōu)化和改進(jìn)動作技術(shù)提供動力。王云德將抓舉蹬地垂直力曲線的波形分成：提鈴、失重、著地、撐鈴和站立五個波段，分別描述了25名優(yōu)秀運動員各波段平均時間和力值變化趨勢。國外學(xué)者通過攝像和測力臺同步測試對10名男子舉重運動員的抓舉技術(shù)的60%和70%強(qiáng)度進(jìn)行了測試，結(jié)果表明在抓舉60%和70%的強(qiáng)度時，受試者在第二發(fā)力階段的地面反作用力明顯大于第一發(fā)力階段和失重階段。隨著杠鈴重量從60%增加到70%，第一發(fā)力階段和失重階段的峰值力增加，第二發(fā)力階段的峰值力卻減小。艾康偉通過應(yīng)用逆向動力學(xué)的分析方法對抓舉的技術(shù)動作各關(guān)節(jié)的受力和凈矩進(jìn)行計算分析，更加深入地了解技術(shù)動作的結(jié)構(gòu)以及力量的特點，并可作為力量診斷和評定的方法。這種方法與實驗室常用的等長、等動等力量診斷和評定的方法相比，與運動實際更加吻合。他們對抓舉動作髖關(guān)節(jié)凈力矩分析表明，對于抓舉，髖關(guān)節(jié)最大凈力矩與對應(yīng)此時刻的髖關(guān)節(jié)角度呈負(fù)相關(guān)。

劉平等指出：抓舉技術(shù)失敗動作分為杠鈴前掉和后掉，前掉主要和發(fā)力效果因子及接鈴調(diào)整因子有關(guān)，后掉主要是接鈴調(diào)整失敗。杠鈴最大速度、慣性上升高度和發(fā)力最大力量是監(jiān)控發(fā)力效果的主要指標(biāo)，接鈴Fy力變化、跳步距離、引膝Fy力變化是監(jiān)控接鈴的主要指標(biāo)。跳步是影響動作成敗的關(guān)鍵因素，它與杠鈴的橫向運動趨向、接鈴成敗高度相關(guān)，引膝Fy力、發(fā)力彈杠時杠鈴前向運動和發(fā)力杠鈴后向運動是決定跳步距離的主要因素。

Yung等得出在抓舉過程中的兩種典型的地面反作用力曲線：兩種曲線在杠鈴離地前0.2秒到杠鈴離地瞬間這段時間都呈現(xiàn)穩(wěn)定的增長趨勢。Carlock等人通過運動測試系統(tǒng)對64名美國國家舉重運動員的縱跳能力進(jìn)行了測試研究，通過統(tǒng)計學(xué)分析發(fā)現(xiàn)運動員的縱跳能力和舉重表現(xiàn)呈高度相關(guān)。Funato等人通過三維測力臺測試了不同等級舉重運動員抓舉時的地面反作用力與運動表現(xiàn)方面的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)高水平運動員與一般運動員相比，在抓舉時的地面反作用力有兩個明顯特征：1.失重時間較短，能夠更好的利用肌肉收縮彈性能；2.在失重期間表現(xiàn)出更大的向前的水平力，說明更好的利用了伸髖肌群的力量。

三、舉重的生物學(xué)研究

一般對舉重進(jìn)行過表面肌電的分析，多數(shù)涉及到主要參與肌群的激活順序、肌肉參與百分比等的研究。陸愛云等通過對一般運動員抓舉不同重量的技術(shù)進(jìn)行運動學(xué)及肌電測試分析和比較，從外部的動作技術(shù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的肌電活動的角度進(jìn)行研究，從肌肉的活動順序上來看，股直肌、豎直肌、脛骨前肌是較早動員的肌肉，爾后才是肱三頭肌、三角肌、前臂屈肌及肱二頭肌等，反映出舉重項目是大肌肉先活動再帶動小肌肉的特點。盧德明對曾國強(qiáng)、馬文廣等的抓舉、挺舉技術(shù)進(jìn)行攝影測力遙測肌電的同步測試與分析。使用八導(dǎo)遙測肌電儀測試了股四頭?。▋?nèi)、外、直肌），臀大肌、股二頭肌、小腿三頭肌、骶棘肌和背闊肌等8塊肌肉的肌電圖。各動作階段肌電圖曲線的電壓值以校準(zhǔn)信號的電壓值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量、計算得到，各動作階段肌電的振動頻率由該動作階段的時間與振動次數(shù)求得。

針對江蘇省女子舉重隊的現(xiàn)役隊員，運用肌電測試儀對抓舉的技術(shù)動作進(jìn)行分析。研究選取8塊在抓舉過程中具有代表性的淺層骨骼肌做同步肌電測量。運用相關(guān)軟件得出8名運動員在3個不同重量的抓舉全過程中8塊骨骼肌活動的先后順序（時序）。運用相關(guān)統(tǒng)計學(xué)軟件對其中的任意兩塊骨骼肌的發(fā)力時間進(jìn)行比較，從而得出改進(jìn)技術(shù)動作的方法的理論依據(jù)。

四、小結(jié)

綜上所述，目前，對于舉重項目的研究，以抓舉為主，挺舉相對較少。特別對于挺舉的運動學(xué)研究文獻(xiàn)相對匱乏，其中還以女子挺舉為主，對于優(yōu)秀男子舉重運動員的挺舉研究不多。同時運動學(xué)、動力學(xué)及肌電學(xué)敏感數(shù)據(jù)之間相關(guān)性研究尚未發(fā)現(xiàn)，未來以期為突破口，這將豐富和發(fā)展運動生物力學(xué)在舉重科研中的理論。

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