我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員起跑加速技術(shù)分析

王澤峰，何文捷，王新娜，李建新，陶 然

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我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員起跑加速技術(shù)分析

王澤峰1，何文捷2，王新娜3，李建新4，陶 然5

1. 國家體育總局體育科學(xué)研究所，北京 100061; 2. 國家體育總局體育信息中心，北京 100061; 3. 河北體育學(xué)院，河北 石家莊 050041; 4. 河北省體育科學(xué)研究所，河北 石家莊 050011; 5. 北京體育大學(xué)，北京 100084

運(yùn)用高速攝像與錄像解析等研究方法，以蘇炳添、謝震業(yè)等我國6名男子優(yōu)秀百米運(yùn)動員為研究對象，分析研究其起跑加速技術(shù)。結(jié)果表明，我國男子優(yōu)秀百米運(yùn)動員：1）預(yù)備姿勢時，前、后膝關(guān)節(jié)角度較小，適當(dāng)增大膝關(guān)節(jié)角度，可能更有利于發(fā)力；軀干前傾過大，重心高度適宜，重心至起跑線的水平距離更近，重心與前腳跖趾關(guān)節(jié)的水平距離更大；2）在蹬伸階段，膝關(guān)節(jié)的蹬伸，尤其第3次蹬伸不夠充分，應(yīng)加強(qiáng)以獲得更好的加速效果；雖然從預(yù)備姿勢到第2次蹬離地面過程中，在不同時刻和不同階段的軀干前傾角度及其變化差異均較大，但到第2步蹬離地面時軀干前傾角度基本趨于一致；3）3次蹬離時刻的平均重心水平速度均低于國外優(yōu)秀運(yùn)動員，差距主要在起跑動作到第1次蹬離地面過程中所產(chǎn)生；4）表現(xiàn)出第1步步長較大和步頻稍慢的特點(diǎn)。

男子100 m跑；起跑；加速；技術(shù)分析

田徑男子百米比賽一直是奧運(yùn)會、世界錦標(biāo)賽等國際體育大賽中世人矚目的焦點(diǎn)。隨著鮑威爾在2007年以9.74 s打破世界紀(jì)錄后，博爾特更在2008年北京奧運(yùn)會將世界紀(jì)錄提高到9.58 s，將這一運(yùn)動項(xiàng)目帶向高峰。在世界百米紀(jì)錄不斷刷新之際，我國百米健兒也不甘示弱，蘇炳添在2015年國際田聯(lián)鉆石聯(lián)賽美國尤金站，以9.99 s的成績獲得季軍，成為首個跑進(jìn)10 s的亞洲本土選手，實(shí)現(xiàn)了歷史性的突破。近幾年，張培萌跑到10 s，謝震業(yè)跑出10.04 s，距10 s大關(guān)僅一步之遙，潘新月、楊洋、吳智強(qiáng)等運(yùn)動員也紛紛刷新個人最好成績，向更高水平邁進(jìn)。2018年6月，蘇炳添又跑出9.91 s、謝震業(yè)跑出9.97 s的好成績。雖然我國百米男子優(yōu)秀運(yùn)動員近些年取得了許多可喜的成績，但要趕超世界頂級水平，實(shí)現(xiàn)在奧運(yùn)會、世界錦標(biāo)賽等國際大賽中爭金奪銀的夢想還需更大的努力。

100 m跑由起跑、起跑后的加速跑、途中跑和沖刺跑組成[5]。前期研究表明，起跑與起跑后的加速跑技術(shù)對100 m全程跑成績起關(guān)鍵作用，直接影響比賽結(jié)果[9-11,13]。其中，從起跑至10 m處的加速是決定百米成績的關(guān)鍵[7,17]。已有學(xué)者對國外高水平運(yùn)動員的預(yù)備、蹬離及接下來第1步、第2步這些重要環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)行了分析研究[7,11,15,17,18]，總結(jié)了國外一些優(yōu)秀運(yùn)動員的技術(shù)規(guī)律。國內(nèi)關(guān)于此方面的實(shí)驗(yàn)研究[2-4,19]相對較少，且研究中所選取的實(shí)驗(yàn)對象運(yùn)動水平不高，這使得對國內(nèi)高水平百米運(yùn)動員起跑加速技術(shù)特征的認(rèn)識不夠深入，對于我國百米精英運(yùn)動員的較有價值的分析研究更是鳳毛麟角，對他們起跑加速整體狀況缺乏科學(xué)性認(rèn)識。目前，2020日本東京奧運(yùn)會備戰(zhàn)工作迫在眉睫，對我國高水平百米運(yùn)動員起跑與起跑后加速技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行研究，真正實(shí)現(xiàn)高水平的科技助力奧運(yùn)工作是當(dāng)前國內(nèi)百米項(xiàng)目科學(xué)訓(xùn)練中的重要課題之一。

綜上所述，本研究以蘇炳添、謝震業(yè)等我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員為研究對象，分析研究他們起跑加速技術(shù)，旨在為進(jìn)一步提高我國百米項(xiàng)目的整體水平所進(jìn)行的科學(xué)化訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究以蘇炳添、謝震業(yè)等我國6名優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員為研究對象（表1）。我國6名優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員的平均年齡為25.83±2.71歲，身高為1.80±0.05 m，60 m最好成績?yōu)?.58±0.06 s,100 m最好成績?yōu)?0.17±0.19 s。

表1 我國6名優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員資料信息

注：本表資料信息為2016年本研究實(shí)施當(dāng)時信息。

1.2 研究方法

1.2.1 二維錄像解析

根據(jù)本文研究目的，在這6名運(yùn)動員進(jìn)行訓(xùn)練的訓(xùn)練場地架設(shè)攝像機(jī)，進(jìn)行二維平面定點(diǎn)定焦高速拍攝。相機(jī)型號為佳能EOS 760D，設(shè)置50 Hz為拍攝頻率，并采用大光圈。將三腳架高度設(shè)置為1.2 m，距離跑道15 m，錄影范圍設(shè)定為5 m，相機(jī)拍攝主光軸與跑道垂直。對于拍攝所獲得的視頻資料，通過SIMI MOTION 9.1.1運(yùn)動圖像解析系統(tǒng)進(jìn)行解析，人體模型采用HANAVAN，對解析所獲得的數(shù)據(jù)選用低通濾波進(jìn)行平滑處理，平滑系數(shù)設(shè)置為8 Hz。

1.2.2 相關(guān)概念界定

矢狀面角度包括：軀干前傾角（人體以解剖學(xué)姿勢站立時水平軸與軀干縱軸間的夾角）、髖關(guān)節(jié)角（肩-髖關(guān)節(jié)連線與髖-膝關(guān)節(jié)連線的夾角）、膝關(guān)節(jié)角（髖-膝關(guān)節(jié)連線與膝-踝關(guān)節(jié)連線的夾角）。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)備姿勢

預(yù)備姿勢是起跑加速的開端，合理的預(yù)備姿勢有助于運(yùn)動員蹬離抵足板時獲取較大的速度。

由表2可知，我國6名優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員預(yù)備姿勢時的前、后膝角分別為88.99°±4.89°和109.64°±7.24°。Slawinski等[17]研究發(fā)現(xiàn)，國外優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員預(yù)備時前膝關(guān)節(jié)角度為110.7°±9.3°，后膝關(guān)節(jié)角度為135.5°±11.4°，世界頂級百米運(yùn)動員[12]預(yù)備姿勢時前膝關(guān)節(jié)角度為93°，后膝角為133°。相比之下，我國男子優(yōu)秀百米運(yùn)動員平均前、后膝關(guān)節(jié)角度較小。Harland等[12]認(rèn)為，預(yù)備姿勢時，運(yùn)動員前膝關(guān)節(jié)角度在90°～110°、后膝關(guān)節(jié)角度在115°～135°更為合理。陳建國[1]指出，預(yù)備時后膝關(guān)節(jié)角度處于130°時，伸膝肌群達(dá)到最大肌力。預(yù)備姿勢的實(shí)質(zhì)是為了使身體從靜止?fàn)顟B(tài)快速進(jìn)入始動狀態(tài)，為隨后的繼續(xù)蹬伸加速提供有利條件，因此，我國男子優(yōu)秀百米運(yùn)動員如果適當(dāng)增大預(yù)備姿勢時的膝關(guān)節(jié)角度，可能更有利于發(fā)力。

預(yù)備姿勢時，軀干前傾是為了有利于運(yùn)動員在起跑加速過程中保持較低的重心，從而獲得較好的向前加速效果。Baumann[8]研究發(fā)現(xiàn)，-17°為短跑運(yùn)動員預(yù)備時最佳的軀干前傾角度。對比可知，我國6名運(yùn)動員軀干平均前傾角約為-26°，表現(xiàn)出過于前傾的姿態(tài)，這樣在起跑過程中會增加身體穩(wěn)定性控制的難度，這可能與我國男子優(yōu)秀百米運(yùn)動員身體結(jié)構(gòu)以及長期訓(xùn)練要求有關(guān)。

Slawinski等[17]指出，在合理的范圍內(nèi)，優(yōu)秀運(yùn)動員的重心比一般運(yùn)動員更接近于起跑線。并且在合理范圍內(nèi)，隨著運(yùn)動員動作表現(xiàn)水平的提高，其重心到起跑線的水平距離會逐漸縮短[18]。我國6名運(yùn)動員重心與起跑線間的水平距離為0.17±0.03 m，標(biāo)準(zhǔn)化值（水平距離/身高）為0.09。而國外優(yōu)秀運(yùn)動員的距離為0.23±0.015 m，標(biāo)準(zhǔn)化值為0.13。通過對比可發(fā)現(xiàn)，我國男子優(yōu)秀百米運(yùn)動員比國外優(yōu)秀運(yùn)動員的水平距離更短，更接近起跑線。而重心高度為0.65±0.07 m，接近于國外優(yōu)秀運(yùn)動員0.66±0.04 m的高度。

表2 我國6名優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員預(yù)備姿勢指標(biāo)

注：表中前、后腿指運(yùn)動員預(yù)備姿勢時位于前、后抵足板的下肢，所有運(yùn)動員預(yù)備時均為左腿在前，右腿在后。

預(yù)備姿勢時，重心與前腳跖趾關(guān)節(jié)間的水平距離是影響起跑加速效果的重要因素。Mann[14]研究發(fā)現(xiàn)，若此距離較小，會導(dǎo)致蹬板時產(chǎn)生較大的垂直分量，使身體過早抬起，影響隨后加速效果，若距離過大，后蹬抵足板時則會產(chǎn)生過大的水平分量，削弱運(yùn)動員對身體的控制，此距離為0.3 m時效果最佳。我國6名運(yùn)動員預(yù)備時重心與前腳跖趾關(guān)節(jié)的水平距離為0.33±0.06 m，對比可知，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員的平均距離更大，這可能是致使身體重心更接近起跑線的原因之一。

2.2 蹬離

在起跑加速過程中，膝關(guān)節(jié)的蹬伸是人體獲得加速度的重要動作，充分的蹬伸動作可能獲得較大的地面作用反力，獲得較好的加速效果。Mann[14]研究表明，世界頂級百米運(yùn)動員前3步蹬離時的膝關(guān)節(jié)角度分別為160°、154°及151°。我國6名運(yùn)動員3次蹬離時的膝關(guān)節(jié)平均角度為146.61°、143.44°和121.55°，相比之下發(fā)現(xiàn)，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員3次蹬離時的膝關(guān)節(jié)角度均較小，尤其第3次蹬伸。因此，就我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員整體而言在膝關(guān)節(jié)蹬伸方面與世界頂級百米運(yùn)動員相比還存在較大差距，有待提高以獲得更好的加速效果。

由表3可獲悉，我國6名運(yùn)動員起跑后3次蹬離的軀干前傾角為34.36±13.17°、38.57±2.3°和48.92±6.21°，共增加約14.56°。Debaere等[11]研究發(fā)現(xiàn)，國外優(yōu)秀運(yùn)動員前3步蹬離時刻的軀干前傾角分別為28°、48°和47°。相對而言，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員蹬離起跑器時比國外優(yōu)秀運(yùn)動員軀干多抬起6°，從蹬離起跑器到第1次蹬離地面，相對國外百米優(yōu)秀運(yùn)動員大幅度抬起20°，我國運(yùn)動員只抬起4°。而從第1次蹬離地面到第2次蹬離地面區(qū)間，相比國外優(yōu)秀運(yùn)動員基本保持原有前傾姿態(tài)，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員抬起10°。二者雖然蹬離起跑器時、從蹬離起跑器到第1次蹬離地面、從第1次蹬離地面到第2次蹬離地面階段軀干角度和抬起幅度差異較大，但到第2步蹬離地面時軀干前傾的角度基本趨于一致，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員只比國外優(yōu)秀運(yùn)動員大2°。雖然從預(yù)備姿勢到第2次蹬離地面過程中，在不同時刻和不同階段的軀干前傾角度及其變化差異均較大，但到第2步蹬離地面時軀干前傾角度基本趨于一致。

表3 我國6名優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員蹬離時刻指標(biāo)

重心速度是衡量運(yùn)動員后蹬加速效果的重要指標(biāo)。由表3可知，我國6名運(yùn)動員3次蹬離時刻的重心水平速度分別為3.27 m/s、4.39 m/s和5.29 m/s。Slawinski等[17]對國外優(yōu)秀運(yùn)動員的研究發(fā)現(xiàn)，他們起跑后前3步加速的重心水平速度約為3.44 m/s、4.68 m/s和5.49 m/s。對比可知，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員3次蹬離時的平均重心水平速度均低于國外優(yōu)秀運(yùn)動員。與國外優(yōu)秀運(yùn)動員相比，從預(yù)備到蹬離起跑器時，重心水平速度相差0.17 m/s；從蹬離起跑器到第1次蹬離地面時，差距又加大了0.12 m/s，到達(dá)0.29 m/s；而從第1次蹬離地面到第2次蹬離地面差距僅擴(kuò)大0.01 m/s，到達(dá)0.3 m/s。所以，重心水平速度的差距主要在起跑動作到第1次蹬離地面階段產(chǎn)生。

重心合速度則能反映運(yùn)動員整體加速效果。我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員3次蹬離時刻的重心合速度平均值為3.28 m/s、4.40 m/s和5.30 m/s。國外優(yōu)秀運(yùn)動員為3.48 m/s、4.69 m/s和5.50 m/s[17]。二者相比可知，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員的重心合速度在3個時刻整體也均低于國外優(yōu)秀運(yùn)動員。差距分別是0.2 m/s、0.29 m/s和0.2 m/s。從預(yù)備姿勢到左腳蹬離起跑器產(chǎn)生了0.2 m/s的差距，除水平速度在此階段產(chǎn)生的0.17 m/s的差距外，還產(chǎn)生了一定垂直速度方向的差距。而從蹬離起跑器到第1次蹬離地面，水平速度的差距增加了0.12 m/s，而合速度的差距保持不變，說明，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員在階段垂直方向相對加速較多，而水平方向加速相對不足。從第1次蹬離地面到第2次蹬離地面，水平速度差距加大0.01 m/s，合速度差距反而縮小了0.09 m/s，說明垂直速度增大較多。

綜合水平速度與合速度情況，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員從預(yù)備姿勢到第2次蹬離地面過程中，與國外優(yōu)秀運(yùn)動員相比，重心加速的差距主要表現(xiàn)在水平方向。

2.3 著地

起跑加速過程中，著地技術(shù)與后蹬技術(shù)同樣重要。運(yùn)動員經(jīng)過騰空階段后便進(jìn)入落地支撐階段，支撐腿著地時與地面發(fā)生碰撞，產(chǎn)生制動沖量。而良好的著地技術(shù)可減少速度損失，有利于接下來的支撐與后蹬。由表4可知，我國6名運(yùn)動員3次著地支撐腿膝角的均值為92.6±12.59°、96.13±13.96°和117.89±10.19°。謝慧松[6]認(rèn)為，支撐腿著地時膝關(guān)節(jié)肌做退讓工作，較小的膝角能更高效地存儲彈性勢能。后蹬時，先前儲存的肌肉彈性勢能可為退讓性收縮轉(zhuǎn)換克制性收縮創(chuàng)造有利條件。同時，較小的著地膝關(guān)節(jié)角度可使身體重心保持在較低位置，縮短人體繞支撐點(diǎn)的轉(zhuǎn)動半徑，使人體快速由制動階段轉(zhuǎn)入蹬伸階段。由于缺少世界優(yōu)秀運(yùn)動員相應(yīng)研究資料而無法進(jìn)行對比分析，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員此技術(shù)是否合理還有待今后研究探討。

COG距離是指身體重心水平投影點(diǎn)與著地腳跖趾關(guān)節(jié)間的距離。在蹬離起跑器至10 m處的加速過程中，每次腳著地時身體重心與跖趾關(guān)節(jié)間的水平距離都會發(fā)生變化，進(jìn)而對支撐階段后的后蹬加速產(chǎn)生影響。在一定范圍內(nèi)，COG距離越大，越有利于身體前傾，從而增大水平推動力獲得最佳的加速效果。由表4可知，我國6名運(yùn)動員前兩步著地時的COG距離為0.14±0.01 m、0.11±0.03 m和0.04±0.01 m。Debaere等[11]研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀百米運(yùn)動員前兩步著地時COG距離較大，為0.08 m和0.01 m。對比發(fā)現(xiàn)，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員前兩步COG距離更大一些，符合優(yōu)秀百米運(yùn)動員的特征。

表4 我國6名優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員著地和步長步頻指標(biāo)

步長和步頻兩項(xiàng)指標(biāo)長期以來被眾多教練員、運(yùn)動員和科研人員認(rèn)為是決定短跑成績的主要因素，也被認(rèn)為是評價短跑運(yùn)動員跑動技術(shù)的重要指標(biāo)。由表4可知，我國6名運(yùn)動員前3步步長為1.26±0.11 m、1.13±0.05 m和1.21±0.05 m，步長指數(shù)為0.7、0.63和0.67。在前3步的加速中，我國運(yùn)動員表現(xiàn)出了第1步步長最長，第2步最短，第3步中等的特點(diǎn)。Rabita等[16]的研究表明，國外優(yōu)秀百米運(yùn)動員第1步步長為0.96±0.16 m，步長指數(shù)為0.53。對比可知，我國運(yùn)動員起跑第1步實(shí)際步長和步長指數(shù)均遠(yuǎn)大于國外優(yōu)秀百米運(yùn)動員。該研究還發(fā)現(xiàn)，國外優(yōu)秀短跑運(yùn)動員第1步的步頻為2.20±0.21步/s。而我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員第1步的步頻為2.15±0.05步/s，略遜于國外優(yōu)秀短跑運(yùn)動員。正如前文所述[8]，第1步加速是百米比賽中最重要的一步，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員表現(xiàn)出第1步步長較大和步頻稍慢的特點(diǎn)。

3 結(jié)論

通過與國外優(yōu)秀運(yùn)動員起跑加速研究資料的對比分析，我國優(yōu)秀男子百米運(yùn)動員特點(diǎn)如下：

1. 預(yù)備姿勢時，前、后膝關(guān)節(jié)角度較小，適當(dāng)增大膝關(guān)節(jié)角度，可能更有利于發(fā)力。軀干前傾角較大，可以適當(dāng)減小前傾來提高起跑加速的穩(wěn)定性。重心高度合適，重心至起跑線的水平距離更近，重心與前腳跖趾關(guān)節(jié)的水平距離稍大。

2. 膝關(guān)節(jié)蹬伸，尤其第3次蹬伸不夠充分，應(yīng)加強(qiáng)蹬伸以獲得更好的加速效果。雖然從預(yù)備姿勢到第2次蹬離地面過程中，在各時刻和各不同階段的軀干的角度和變化差異較大，但到第2步蹬離地面時軀干前傾的角度基本趨于一致。

3. 3次蹬離時刻的平均重心水平速度均低于國外優(yōu)秀運(yùn)動員，差距主要在起跑動作到第1次蹬離地面過程中所產(chǎn)生。

4. 表現(xiàn)出第1步步長較大和步頻稍慢的特點(diǎn)。

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Analysis on the Block Start and Acceleration Technology of the Elite Men's 100m Athletes of China

WANG Ze-feng1, HE Wen-jie2, WANG Xin-na3, LI Jian-xin4, TAO Ran5

1. China Institute of Sport Science, Beijing 100061, China; 2. China Sport Information Center, Beijing 100061, China; 3. Hebei Sport University, Shijiazhuang 050041, China; 4. Hebei Institute of Sport Science, Shijiazhuang 050011, China; 5. Beijing Sport University, Beijing 100084, China.

This study used the high-speed camera shooting and analysis motion images to analyze the starting acceleration technology of six elite men's 100-meter athletes in China, including SU Bing-tian and XIE Zhen-ye etc. in order to provide scientific theoretical basis for the 100 meter event of China. The results of the study showed that, as a whole, 1) On the setting position, the elite 100-meter players in China showed the angle of front and rear knee is relative smaller, increasing the angle of the knee properly may be good for stretching .The trunk leaned to front too much. The height of the body center of gravity is moderate. The body center of gravity is closer to the starting line. The horizontal distance between the front forefoot metatarsophalangeal joint and the body center of gravity is longer. 2) In the stretching period, the extension of the knee joint, especially the third stretching was not enough. It should be strengthened to achieve better acceleration. Though in the process from the setting position to the second stretching, in different time and different stages the angle between trunk and horizontal level and the changes were larger, at the moment of the second driving off the ground,the angle between trunk and horizontal level was tending to be uniformity. 3) The average horizontal velocity of three times’ driving off was lower than the foreign excellent athletes. The gap was mainly caused by the movement from the starting to the first push off the ground. 4) On the first step, the stride length is longer and the frequency is shorter.

1002-9826(2018)05-0108-04

10.16470/j.csst.201805016

G822.1

A

國家體育總局體育科學(xué)研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目（基本16-48）。

王澤峰,男,副研究員,博士,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動生物力學(xué)技術(shù)診斷與優(yōu)化,E-mail:w_tennis@163.com。