不同水平短跑運(yùn)動員全程速度節(jié)奏對成績影響的研究

閆俊濤，張燁城，林 松

(1.北京體育大學(xué) 中國田徑運(yùn)動學(xué)院，北京 100084；2.沈陽體育學(xué)院 體育教育學(xué)院，遼寧 沈陽 110102)

近幾年來我國男子短跑的表現(xiàn)十分出色，涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀運(yùn)動員。國內(nèi)近年來關(guān)于短跑運(yùn)動技術(shù)的研究較少，研究對象主要為國內(nèi)外頂尖運(yùn)動員[1-3]，而針對國內(nèi)中、高等水平短跑運(yùn)動員的研究甚少。每一位頂尖短跑運(yùn)動員都是經(jīng)由二級水平、一級水平、健將等過程一步步訓(xùn)練出來的，一級、二級運(yùn)動水平也是體育專業(yè)院校以及普通高校高水平短跑運(yùn)動員的訓(xùn)練常態(tài)[4]，而目前國內(nèi)相關(guān)研究卻十分缺乏。全程速度節(jié)奏對短跑成績起到至關(guān)重要的作用，從國內(nèi)外短跑運(yùn)動員全程速度來看，我國短跑運(yùn)動員集中表現(xiàn)出前期加速強(qiáng)度大、個(gè)人最大速度出現(xiàn)過早的現(xiàn)象，但速度節(jié)奏具體變化情況，尤其是一級、二級運(yùn)動員短跑速度節(jié)奏變化目前還未有專門的研究。

通過對北京體育大學(xué)一、二級運(yùn)動水平的短跑專項(xiàng)學(xué)生進(jìn)行全程速度掃描與分段速度測試，分析速度節(jié)奏特點(diǎn)，探究其對運(yùn)動成績的影響，并對比與國內(nèi)外優(yōu)秀運(yùn)動員的速度節(jié)奏變化曲線的差異，力求探尋100 m速度節(jié)奏對短跑運(yùn)動員運(yùn)動成績影響的規(guī)律，為我國短跑運(yùn)動訓(xùn)練提供理論與實(shí)證依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以國內(nèi)不同等級100 m短跑運(yùn)動員速度節(jié)奏特征和國內(nèi)外頂尖水平100 m運(yùn)動員速度節(jié)奏特征為研究對象，對其進(jìn)行平面定點(diǎn)拍攝、平面掃描拍攝，分析全程速度節(jié)奏。

選取40名北京體育大學(xué)競技體育學(xué)院短跑專項(xiàng)學(xué)生(男女各20 人)為受試者，據(jù)國家體育總局田徑運(yùn)動管理中心公布的《田徑運(yùn)動員技術(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)》，所有受試者均達(dá)到百米二級運(yùn)動員(含)以上水平。受試者基本信息如表1。

表1 受試者基本信息(N=40)

注：百米最好成績均為電子計(jì)時(shí)下的成績。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法 通過泰松體育數(shù)據(jù)庫收集整理國內(nèi)優(yōu)秀運(yùn)動員短跑數(shù)據(jù)，通過國際田聯(lián)官網(wǎng)(www.iaaf.org)收集國外優(yōu)秀運(yùn)動員短跑數(shù)據(jù)，對比分析國內(nèi)不同水平短跑運(yùn)動員以及國外優(yōu)秀運(yùn)動員短跑速度節(jié)奏特征。

1.2.2 平面定點(diǎn)拍攝與平面掃描拍攝法 平面定點(diǎn)拍攝：通過二維平面拍攝的方式獲取運(yùn)動員100 m的技術(shù)錄像。采用6臺JVC高清攝像機(jī)對運(yùn)動員100 m測試過程中的動作技術(shù)進(jìn)行拍攝。拍攝頻率為50 Hz，快門速度1/1 000 s。其中兩臺攝像機(jī)位于100 m跑道前10 m范圍內(nèi)，主要采集運(yùn)動員起跑后前5 個(gè)單步的動作影像，其余4臺攝像機(jī)分別置于100 m跑道20 m、40 m、50 m、90 m處，對相應(yīng)位置的動作技術(shù)進(jìn)行采集，拍攝范圍為1 個(gè)復(fù)步。攝像機(jī)主光軸均與運(yùn)動平面垂直，機(jī)高與運(yùn)動員髖關(guān)節(jié)處于近似高度。在100 m測試前后均應(yīng)用比例尺對每臺攝像機(jī)拍攝的平面進(jìn)行標(biāo)定。拍攝比例尺時(shí)，測試人員把比例尺的一端置于參考點(diǎn)，另一端朝向運(yùn)動方向。X軸指向運(yùn)動方向，Z軸指向上(圖1)。

圖1 拍攝場地布置

平面掃描拍攝：通過平面掃描的拍攝方式，對運(yùn)動員100 m跑動過程進(jìn)行跟蹤拍攝，獲得運(yùn)動員位移速度曲線。從100 m起點(diǎn)開始，每隔10 m放置參考體(共10個(gè))。采用1臺高速攝像機(jī)對受試者的短跑過程進(jìn)行拍攝，采集頻率為50 Hz，快門速度1/1 000 s。攝像機(jī)的拍攝距離盡可能大，并且拍攝范圍大于5 m，保證在受試者和攝像機(jī)的移動過程中畫面內(nèi)始終有2個(gè)參考體。

測試過程：2016年10月29日至30日于北京體育大學(xué)田徑館(恒溫26 ℃，無風(fēng))進(jìn)行拍攝。測試人員在測試前如圖1所示布置場地，運(yùn)動員于10月29日進(jìn)行100 m全力跑測試，在測試結(jié)束后充分放松、休息，并于次日進(jìn)行60 m全力跑測試，兩天測試中運(yùn)動員均經(jīng)過充分熱身。兩天測試的測試人員、測試環(huán)境、所用儀器等完全一致。參與測試的運(yùn)動員均處于健康、無疲勞與無運(yùn)動損傷狀態(tài)。

數(shù)據(jù)處理：使用視訊運(yùn)動分析系統(tǒng)4.0軟件(北京體育大學(xué)，北京，中國)對平面掃描拍攝獲得的錄像進(jìn)行解析。獲得運(yùn)動員通過每兩個(gè)參考體的時(shí)間，計(jì)算出受試者進(jìn)行100 m和60 m跑時(shí)每個(gè)10 m的平均速度。采用SPSS 21.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2 研究結(jié)果

2.1 國內(nèi)不同等級短跑100 m運(yùn)動員速度節(jié)奏特征

2.1.1 國內(nèi)一、二級短跑100 m運(yùn)動員起跑后加速階段速度節(jié)奏特征 通過對視頻錄像的解析與處理，為體現(xiàn)不同水平運(yùn)動員在速度節(jié)奏上的區(qū)別，將成績的平均值作為運(yùn)動員分組的分界點(diǎn)分為A、B兩組，將運(yùn)動員按照成績差異分為兩組便于探究成績較好的運(yùn)動員在速度節(jié)奏方面存在的共性。除兩名運(yùn)動員的成績在一級之上外，其余運(yùn)動員成績均在二級與一級之間，男、女子運(yùn)動員成績及分段速度見表2和表3。

表2 男子A、B組100 m分段速度(單位：m/s，N=20)

表3 女子A、B組運(yùn)動員100 m分段速度 (單位：m/s，N=20)

將A、B兩組男運(yùn)動員分段速度的平均值繪制成100 m速度變化曲線(圖2)。

圖2 男子A、B組100 m運(yùn)動員速度 節(jié)奏變化曲線(單位：m/s)

兩組女子運(yùn)動員的100 m全程速度節(jié)奏如圖3。

圖3 女子A、B組運(yùn)動員100 m速度節(jié) 奏變化曲線(單位：m/s )

通過表2、表3可以看出，在起跑加速階段，成績較好的A組男運(yùn)動員在起跑后加速較為緩慢，在起跑后前20 m，B組男運(yùn)動員速度均大于A組運(yùn)動員。在30 m處，A組男運(yùn)動員速度超過了B組男運(yùn)動員，并一直保持到比賽結(jié)束。結(jié)合圖2，該階段A組男運(yùn)動員加速強(qiáng)度低，加速距離長，最大速度出現(xiàn)的位置較B組男運(yùn)動員靠后，達(dá)到最大速度后維持高速跑動的能力優(yōu)于B組運(yùn)動員。而對比兩組女子運(yùn)動員的分段速度可以發(fā)現(xiàn)，在女子運(yùn)動員中存在同樣的節(jié)奏差異，且較男子運(yùn)動員這種節(jié)奏差異體現(xiàn)得更為明顯。

2.1.2 國內(nèi)一、二級100 m短跑運(yùn)動員加速距離、最大速度與運(yùn)動成績相關(guān)性分析 通過表4加速段距離、最大速度與100 m成績的關(guān)聯(lián)性來看，男子、女子組運(yùn)動員的加速距離與運(yùn)動成績都表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性，最大速度與運(yùn)動成績也表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。由此可見，兩組運(yùn)動員加速距離和最大速度與運(yùn)動成績存在密切的負(fù)相關(guān)，加速距離長、最大速度高的運(yùn)動員成績可能更好。加速跑的距離和最大速度在很大程度上也能反映運(yùn)動員的運(yùn)動水平。

表4 運(yùn)動成績與有關(guān)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)(N=40)

2.2 國內(nèi)外頂尖水平100 m運(yùn)動員速度節(jié)奏特征

2.2.1 國內(nèi)外頂尖水平短跑男子100 m運(yùn)動員速度節(jié)奏特征 為探究是否在各個(gè)水平層次上，成績較好的運(yùn)動員速度節(jié)奏更傾向于“高速平穩(wěn)單峰式”，選取國內(nèi)外頂尖短跑運(yùn)動員對其速度節(jié)奏進(jìn)行分析，以博爾特、鮑威爾作為國外優(yōu)秀男子短跑運(yùn)動員的代表[5-6]；張培萌、蘇炳添作為國內(nèi)頂尖男子運(yùn)動員的代表[7]，分析國內(nèi)外高水平男子100 m運(yùn)動員的速度節(jié)奏。

由表5可見，起跑后經(jīng)過20 m的加速兩組運(yùn)動員的速度都達(dá)到了個(gè)人最高速度的70% 以上，在30 m處達(dá)到自身最大速度的90%以上。國際優(yōu)秀100 m運(yùn)動員在60 m處達(dá)到最大速度；而國內(nèi)優(yōu)秀短跑運(yùn)動員則是在50 m處達(dá)到最大速度。國際優(yōu)秀100 m運(yùn)動員加速距離更長，加速更平緩。在保持最大速度階段，國際優(yōu)秀100 m運(yùn)動員在60 m～70 m段依舊保持了100%的最大速度，保持最大速度跑動的距離近40 m，而國內(nèi)優(yōu)秀100 m運(yùn)動員速度在98% Vmax以上跑動的距離僅為20 m，落后于國際組運(yùn)動員。在降速階段，國際組和國內(nèi)組運(yùn)動員降速幅度分別為1.60 %和1.24%。雖然國際組運(yùn)動員降速幅度較大，但由于國內(nèi)組運(yùn)動員降速距離遠(yuǎn)大于國際組運(yùn)動員，導(dǎo)致國內(nèi)組運(yùn)動員損失的速度更大。

表5 國內(nèi)外頂尖男子100 m運(yùn)動員分段速度

注：V表示速度，Vmax%表示占最大速度百分比；以下各表同此

2.2.2 國內(nèi)外高水平女子短跑100 m運(yùn)動員速度節(jié)奏特征 以弗雷澤、斯圖爾特作為國際優(yōu)秀女子短跑運(yùn)動員的代表；以陶宇佳、韋永麗作為國內(nèi)優(yōu)秀女子運(yùn)動員的代表[8]，分析國內(nèi)外高水平女子100 m運(yùn)動員的速度節(jié)奏(表6)。

表6顯示，國內(nèi)組女子運(yùn)動員在加速距離，加速強(qiáng)度，最大速度和維持高速跑動的距離上均和國際組運(yùn)動員存在明顯差距，并且這種差距較男子運(yùn)動員更為明顯。

表6 國內(nèi)外優(yōu)秀女子100 m運(yùn)動員分段速度

3 分析與討論

3.1 短跑100 m運(yùn)動員全程跑速度階段劃分

按照起跑、速度達(dá)到最大值的98%、速度達(dá)到最大值、速度降到最大值的98% 以下、速度下降直到比賽結(jié)束這些節(jié)點(diǎn)將運(yùn)動員的全程分為起跑加速階段、保持最大速度階段和速度下降階段[9]。

運(yùn)動員在100 m全程中的最大速度是整個(gè)起跑加速段的結(jié)果，因而從起跑到速度的最大值之間皆屬于起跑加速階段，而速度達(dá)到最大值后直到終點(diǎn)則都屬于降速階段，依據(jù)前人的研究，運(yùn)動員以最大速度的98% 跑過的距離被稱為“保持最大速度”階段[10]，筆者按照這幾個(gè)階段對運(yùn)動員的速度節(jié)奏進(jìn)行分析討論，如圖4所示。

圖4 百米全程分段示意圖

3.2 國內(nèi)一、二級短跑100 m運(yùn)動員速度節(jié)奏特征

在運(yùn)動員保持最大速度階段，男子A、B兩組運(yùn)動員從該階段開始速度差距逐漸增大，就最大速度的值來看，兩組運(yùn)動員最大速度分別為10.49 m/s和10.17 m/s，A組運(yùn)動員優(yōu)于B組；從保持最大速度的距離來看，A組運(yùn)動員在98% Vmax以上速度跑動的距離約為30m，而B組運(yùn)動員為20 m。成績較好的A組運(yùn)動員在最大速度與保持高速跑過的距離上都優(yōu)于B組。對于女子運(yùn)動員而言，在該階段A組運(yùn)動員逐漸超越了B組運(yùn)動員，并且這也是兩組運(yùn)動員速度差別最大的階段。

在后程降速階段，成績較差的B組運(yùn)動員降速幅度更大、降速距離更長，而A組運(yùn)動員則相反。在該階段，A、B組運(yùn)動員的降速幅度分別占其最大速度的8%和12%?？梢钥闯鯞組運(yùn)動員速度下降更為明顯。對比分析女子運(yùn)動員速度節(jié)奏，發(fā)現(xiàn)A組運(yùn)動員速度下降幅度在全程后20 m也較明顯，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是在起跑加速階段消耗了太多能量，導(dǎo)致無法維持在后程的高速跑動。

綜上所述，國內(nèi)一、二級水平100 m短跑男、女運(yùn)動員在速度節(jié)奏上存在共性，主要表現(xiàn)在起跑后前20 m急劇加速，約在50 m處達(dá)到最大速度并隨后進(jìn)入降速階段，呈現(xiàn)出明顯的“單峰式”的特點(diǎn)。但對比A、B兩組運(yùn)動員的分段速度可以發(fā)現(xiàn)，A組運(yùn)動員在起跑加速段并未占據(jù)優(yōu)勢，而是逐漸平穩(wěn)加速，最大速度出現(xiàn)的位置較為靠后，在進(jìn)入保持最大速度階段，維持高速跑動的能力更強(qiáng)，并在后期降速階段降速幅度小于B組運(yùn)動員。

3.3 不同水平運(yùn)動員速度節(jié)奏差異及原因分析

在不同水平的運(yùn)動員之間，都存在共性的規(guī)律，經(jīng)分析當(dāng)運(yùn)動員具備一定水平時(shí)，成績越好的運(yùn)動員的速度節(jié)奏變化都體現(xiàn)出“高速平穩(wěn)單峰式”的特征，即起跑后平穩(wěn)加速，延長加速距離，推遲最大速度出現(xiàn)的位置，并能將98%Vmax以上的速度維持更長的距離，降低降速幅度與距離。

起跑加速階段占100 m全程的一半以上，該階段的運(yùn)動表現(xiàn)對100 m成績有密切的聯(lián)系，為驗(yàn)證前60 m成績是否會對100 m后程階段造成影響，對運(yùn)動員進(jìn)行了60 m全力跑測試(表7)。

表7 國內(nèi)不同等級100 m短跑運(yùn)動員60 m和百米全程跑前60 m分段速度

通過分段速度表繪制速度節(jié)奏曲線如圖5、圖6。

圖5 國內(nèi)不同等級短跑100 m男子運(yùn)動員60 m 與百米前60 m速度節(jié)奏對比

圖6 國內(nèi)不同等級短跑100 m女子運(yùn)動員60 m 與百米前60 m速度節(jié)奏對比

根據(jù)表7、圖5和圖6，在60 m測試中，男子、女子運(yùn)動員最大速度分別為10.08 m/s和8.42 m/s，小于進(jìn)行100 m 全程測試時(shí)的10.12 m/s和8.72 m/s。且在進(jìn)行60 m測試時(shí)，運(yùn)動員為盡快達(dá)到最大速度，在前程急劇加速，分別在40 m和30 m處達(dá)到最大速度；而在進(jìn)行全程跑時(shí)，運(yùn)動員平均進(jìn)行了50 m的加速，因而全程測試時(shí)運(yùn)動員加速更加均勻。

在60 m的測試中，運(yùn)動員在前10 m的加速幅度達(dá)到了56.52% Vmax和52.7% Vmax，而在100 m全程的測試中，前10 m的加速幅度則只有48.22% Vmax和52.2% Vmax。由于在前10 m的加速階段中的急劇加速，導(dǎo)致運(yùn)動員在10～20 m段速度無法繼續(xù)平穩(wěn)的提高，速度的增幅只有32.44%和38.54%，均小于進(jìn)行100 m全程測試時(shí)的速度增幅；在進(jìn)行60 m測試時(shí)，運(yùn)動員在達(dá)到最大速度后的下一個(gè)10 m分段速度分別下降到了最大速度的96.83%和97.1%；而在進(jìn)行100 m全程測試時(shí)，運(yùn)動員直到60 m處依然維持著99.80% Vmax和98.30% Vmax的高速。

短跑100 m運(yùn)動是一項(xiàng)以無氧代謝供能為主的運(yùn)動，當(dāng)起跑后加速強(qiáng)度過大時(shí)，會極大地消耗運(yùn)動員體內(nèi)的供能物質(zhì)，影響運(yùn)動員維持速度的能力，對后程的節(jié)奏影響很大，不利于獲得和保持最大速度。經(jīng)測試成績可知，同一批運(yùn)動員在進(jìn)行100 m全程測試和在60 m全力跑測試時(shí)速度節(jié)奏具有明顯區(qū)別，60 m測試時(shí)加速強(qiáng)度明顯大于在100 m全程測試的前60 m，但在60 m測試中起跑后40 m處可以觀察到運(yùn)動員速度曲線呈現(xiàn)明顯下滑，這也證實(shí)了在起跑加速段前程急劇加速后對運(yùn)動員的影響十分明顯。

為驗(yàn)證運(yùn)動員起跑后過度加速對后程比賽造成的影響，選取國內(nèi)外優(yōu)秀短跑運(yùn)動員60 m比賽時(shí)的成績，與100 m 比賽前60 m的成績對比，分析高水平運(yùn)動員是否在起跑后便會急劇加速[11-12]。

由表8可以看出，當(dāng)運(yùn)動員進(jìn)行60 m比賽時(shí)，絕大部分運(yùn)動員的成績優(yōu)于其100 m 全程測試時(shí)的前60 m的成績?？梢酝茢喈?dāng)運(yùn)動員進(jìn)行100 m比賽時(shí)會為100 m 后程保留體力，保證競技水平的發(fā)揮，而且可以看出在女子運(yùn)動員中這種現(xiàn)象表現(xiàn)得更為明顯，主要與女子運(yùn)動員的身體構(gòu)造和生理機(jī)能有關(guān)。從運(yùn)動生理學(xué)角度來說，這主要是因?yàn)槠鹋芎筮^度加速會加速人體內(nèi)的能量代謝，使體內(nèi)代謝物、特別是乳酸急劇增多[13]，并且使體內(nèi)原本能夠維持6～8 s消耗的ATP在更短的時(shí)間和距離內(nèi)消耗殆盡，并且由于時(shí)間短體內(nèi)未能產(chǎn)生乳酸鹽，不能及時(shí)發(fā)揮緩沖系統(tǒng)的平衡作用，無法立即完成神經(jīng)與肌肉交界處的物質(zhì)交換，形成短暫的代謝疲勞，因而當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)，機(jī)體不能及時(shí)恢復(fù)，最終速度無法維持，只能下降[14]。

表8 國內(nèi)外頂尖運(yùn)動員60 m和100 m 全程前60 m成績對照

通過國內(nèi)外不同水平短跑運(yùn)動員100 m 速度節(jié)奏分析，建議對于國內(nèi)一、二級運(yùn)動員應(yīng)訓(xùn)練運(yùn)動員控制速度的能力，減緩起跑后前20 m段的加速強(qiáng)度，延長運(yùn)動員的加速距離。在維持最大速度階段，應(yīng)提高運(yùn)動員在98% Vmax強(qiáng)度下的速度耐力，延長運(yùn)動員維持高速跑動的距離，從而也可以減少降速距離，提高運(yùn)動成績。在降速階段，應(yīng)訓(xùn)練運(yùn)動員100 m后程的肌肉放松能力，使能源物質(zhì)得到合理利用，維持較好的速度節(jié)奏，延緩降速幅度，保證技術(shù)動作的良好發(fā)揮。對于國內(nèi)優(yōu)秀短跑運(yùn)動員而言，在向“高速平穩(wěn)單峰式”速度曲線靠攏的同時(shí)，應(yīng)提高自身的絕對速度，才能使運(yùn)動成績有明顯的提高。

4 結(jié)論

1)國內(nèi)一、二級水平短跑運(yùn)動員，前20 m加速強(qiáng)度較大，速度增長明顯，但在達(dá)到最大速度后維持高速跑動的距離短，后程降速明顯；男子、女子運(yùn)動員均存在這樣的特點(diǎn)。

2)國內(nèi)一、二級水平短跑運(yùn)動員保持高速跑動的距離對100 m成績呈顯著的負(fù)相關(guān)(P<0.01)，說明運(yùn)動員維持良好的加速節(jié)奏，延長高速跑動距離有助于獲得更好的比賽成績。女子運(yùn)動員體現(xiàn)更為明顯。

3)世界高水平短跑運(yùn)動員的速度節(jié)奏向“高速平穩(wěn)單峰式”速度變化曲線靠攏，呈現(xiàn)出起跑后控制加速強(qiáng)度，推遲最大速度出現(xiàn)的位置，延長維持高速跑動的距離，減緩降速幅度的特點(diǎn)。

4)“高速平穩(wěn)單峰式”速度節(jié)奏能夠更合理地運(yùn)用身體的能量，避免前期過度加速導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)緊張疲勞，保證技術(shù)動作流暢穩(wěn)定地發(fā)揮。