影響我國男子100m跑運動員起跑能力的因素探討

陸曉洲范運祥陳輝柴國榮*

影響我國男子100m跑運動員起跑能力的因素探討

陸曉洲1，2，范運祥2，陳輝1，3，柴國榮1*

1.北京體育大學(xué)，北京 100084；2.湖南師范大學(xué)，湖南 長沙 410081；3.重慶第二師范學(xué)院，重慶 400065

目的：通過對2019年多場國內(nèi)男子100 m跑決賽的起跑時間-壓力曲線數(shù)據(jù)、前10 m用時和比賽成績的分析，探析影響我國不同運動員技術(shù)等級的男子100 m跑運動員起跑能力的影響因素。方法：通過菲普萊電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)獲取運動員起跑的時間-壓力曲線，通過全國田徑競賽管理系統(tǒng)獲取比賽成績，使用視頻拍攝和軟件解析獲得運動員前10 m用時，以其作為評價起跑能力的指標(biāo)，采用皮爾森相關(guān)分析法，對起跑時間-壓力曲線的數(shù)據(jù)、前10 m用時和比賽成績進行相關(guān)分析。結(jié)果： 1）我國國際級運動健將等級男子100 m跑運動員的前10 m用時與比賽成績（=0.847，=0.003）、反應(yīng)時（=0.894，=0.016）呈顯著正相關(guān)，與動作時（=-0.946，=0.004）呈非常顯著負相關(guān)；2）運動健將等級男子100 m跑運動員的前10 m用時與峰值力（=-0.545，=0.024）呈顯著負相關(guān)，與比賽成績（=0.543，=0.024）呈顯著正相關(guān)；3）一級運動員等級男子100 m跑運動員的前10 m用時與比賽成績（=0.505，=0.039）、單前腳蹬伸時（=0.410，=0.042）呈顯著正相關(guān)，與雙腳做功沖量（=-0.433，=0.031）呈顯著負相關(guān)。結(jié)論： 1）我國國際級運動健將等級男子100 m跑運動員起跑能力主要取決于反應(yīng)時、動作時和峰值力；2）運動健將等級男子100 m跑運動員起跑能力主要取決于前腳蹬離時和峰值力；3）一級運動員等級男子100 m跑運動員起跑能力主要取決于單前腳蹬伸時、峰值力和雙腳做功沖量。

起跑；時間-壓力曲線；蹲踞式

快速的起跑能力是田徑短距離項目運動員的重要專項能力。良好的起跑對于短跑的運動表現(xiàn)至關(guān)重要（Gough，2006； Santana，2000），特別是60 m跑和100 m跑中的運動表現(xiàn)高度依賴于運動員的快速起動能力（Collet，1999）。距離越長，起跑與最終成績的相關(guān)性就越低（Moravec et al.，1988）。在運動員蹬踏起跑器到雙腳離開起跑器的過程中，會在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中形成一個起跑后蹬時間-壓力曲線。每個運動員從開始對起跑器施壓到雙腳離開起跑器的過程中，對起跑器所施加的壓力以及所形成的時間-壓力曲線的線形不一（Eikenberry et al.，2008）。綜合考慮力與時間維度，才能探尋出影響起跑速度的深層次原因（謝洪昌，2006）。運動員在比賽中獲得優(yōu)勝，需要在收到起動信號后盡快開始運動。優(yōu)秀運動員的起跑在運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)上優(yōu)于一般運動員，差異主要表現(xiàn)在反應(yīng)時間、動作時間、前后抵趾板作用力的大小、施加在起跑器上力的峰值、產(chǎn)生峰值的時間間隔和從起跑過渡到加速的銜接流暢程度（Brown et al.，2012； Milan et al.，2015）。最小化每個部分的持續(xù)時間有助于縮短起跑時間，并最終提高起跑能力（Brown et al.，2008）。本研究通過比較分析我國不同運動員技術(shù)等級的男子100 m跑運動員在比賽中的前10 m用時、比賽成績與起跑后蹬時間-壓力曲線數(shù)據(jù)，探析我國不同運動員技術(shù)等級的男子100 m跑運動員起跑能力的影響因素。

1 研究對象與方法

1.1　研究對象

本研究以2019年全國田徑大獎賽（肇慶站）、2019年全國短跨跳及接力項群賽（2）、2019年全國田徑冠軍賽暨大獎賽總決賽、2019年全國田徑錦標(biāo)賽、2019年世界田徑錦標(biāo)賽選拔賽、2019年亞洲田徑大獎賽等男子100 m跑決賽運動員為研究對象，共28名，身高為（177.6±5.7）cm，體質(zhì)量為（63.4±3.5）kg。以比賽成績?yōu)榉纸M標(biāo)準(zhǔn)：國際級運動健將等級成績6個，運動健將等級成績17個，一級運動員等級成績25個。

1.2　數(shù)據(jù)采集

采用Fairplay電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)獲取參賽運動員的時間-壓力曲線圖（運動員起跑的壓力閾值為40 kg，起跑反應(yīng)時限為100 ms）（圖1）。比賽成績從全國田徑競賽管理系統(tǒng)獲取。使用Sony攝像機在賽場內(nèi)對男子100 m跑運動員起跑前10 m進行拍攝，拍攝頻率為100 Hz，曝光時間為1/400 s，機身高度為1.2 m，距最外側(cè)跑道10 m，主光軸與運動平面平行。

Figure 1. Schematic Diagram of Starting Pressure Curve Research Parameters

1.3　數(shù)據(jù)處理

借助HyperSnap 6軟件對曲線圖進行截圖操作，利用Photoshop軟件進行固定比例尺測量獲得反應(yīng)時、動作時、峰值時、峰值力、前腳蹬離時、后腳蹬離時、后腳蹬離時力，沖量面積使用CAD 2010，將時間-壓力曲線圖橫軸100 ms的長度標(biāo)定為100 mm，計算時間-壓力曲線與橫軸所構(gòu)成圖形的面積（圖2）。使用北京體育大學(xué)視迅視頻解析軟件對拍攝視頻進行解析，獲得前10 m用時等數(shù)據(jù)。

1.4　數(shù)據(jù)分析

分別以100 m跑用時、反應(yīng)時、動作時、峰值時、峰值力、雙腳做功沖量、單前腳做功沖量、前10 m用時為自變量，以100 m跑用時、反應(yīng)時、動作時、峰值時、峰值力、雙腳做功沖量、單前腳做功沖量、前10 m用時、前腳蹬離時、前腳單蹬伸時等為因變量，應(yīng)用皮爾森相關(guān)分析法分析運動員起跑反應(yīng)時、動作時、峰值時、峰值力、雙腳做功沖量、單前腳做功沖量、前10 m用時與各項指標(biāo)的相關(guān)性，從而探析我國不同運動員技術(shù)等級的男子100 m跑運動員起跑特點及影響起跑能力的因素。所有統(tǒng)計分析用SPSS 23軟件完成，顯著性水平定為一類誤差不大于0.05，非常顯著性水平定為一類誤差不大于0.01。

圖2　起跑壓力曲線功沖量示意圖

Figure 2. Schematic Diagram of Starting Pressure Curve for Power Impulse

2 研究結(jié)果

2.1　反應(yīng)時與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，國際級運動健將等級成績的反應(yīng)時與動作時、峰值力呈顯著負相關(guān)，與前10 m用時呈顯著正相關(guān)。運動健將等級成績的反應(yīng)時與前腳蹬離時呈非常顯著正相關(guān)，與峰值時呈顯著正相關(guān)。一級運動員等級成績的反應(yīng)時與前腳蹬離時呈顯著正相關(guān)，與峰值時呈非常顯著正相關(guān)（表1）。

表1　反應(yīng)時與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

注：*表示＜0.05，**表示＜0.01；下同。

2.2　動作時與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，國際級運動健將等級成績的動作時與前10 m用時呈非常顯著負相關(guān)，與反應(yīng)時呈顯著負相關(guān)，與峰值力呈顯著正相關(guān)。運動健將等級成績的動作時與100 m跑用時、前腳蹬離時呈顯著正相關(guān)。一級運動員等級成績的動作時與前腳蹬離時呈非常顯著正相關(guān)（表2）。

表2　動作時與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

2.3　峰值時、峰值力與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，國際級運動健將等級成績的峰值時與各項指標(biāo)都不存在相關(guān)關(guān)系。運動健將等級成績的峰值時與100 m跑用時、前腳蹬離時呈非常顯著正相關(guān)，與反應(yīng)時呈顯著正相關(guān)。一級運動員等級成績的峰值時與反應(yīng)時呈非常顯著正相關(guān)，與峰值力呈非常顯著負相關(guān)（表3）。

表3　峰值時與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

國際級運動健將等級成績的峰值力與反應(yīng)時、單前腳做功沖量呈顯著負相關(guān)，與動作時呈顯著正相關(guān)。運動健將等級成績的峰值力與前腳單蹬伸時、前10 m用時呈顯著負相關(guān)，與雙腳做功沖量呈非常顯著正相關(guān)。一級運動員等級成績的峰值力與峰值時呈非常顯著負相關(guān)，與雙腳做功沖量呈非常顯著正相關(guān)（表4）。

表4　峰值力與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

2.4　沖量與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，國際級運動健將等級成績的雙腳做功沖量與其他指標(biāo)都不存在相關(guān)關(guān)系。運動健將等級成績的雙腳做功沖量與峰值力呈非常顯著正相關(guān)。一級運動員等級成績的雙腳做功沖量與前腳單蹬伸時、前10 m用時呈顯著負相關(guān)，與峰值力呈非常顯著正相關(guān)（表5）。

國際級運動健將等級成績的單前腳做功沖量與峰值力呈顯著負相關(guān)。運動健將等級成績的單前腳做功沖量與其他指標(biāo)都不存在相關(guān)關(guān)系。一級運動員等級成績的單前腳做功沖量與前腳單蹬伸時呈非常顯著正相關(guān)（表6）。

2.5　前10 m用時與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，國際級運動健將等級成績的前10 m用時與100 m跑用時、反應(yīng)時呈顯著正相關(guān)，與動作時呈非常顯著負相關(guān)。運動健將等級成績的前10 m用時與峰值力呈顯著負相關(guān)，與100 m跑用時呈顯著正相關(guān)。一級運動員等級成績的前10 m用時與100 m跑用時、單前腳蹬伸時呈顯著正相關(guān)，與雙腳做功沖量呈顯著負相關(guān)（表7）。

3 討論

本研究表明，影響我國不同運動員技術(shù)等級的男子100 m跑運動員起跑能力的因素不同。影響國際級運動健將等級運動員的因素包括反應(yīng)時、動作時和峰值力；影響運動健將等級運動員的因素包括前腳蹬離時和峰值力；影響一級運動員的因素包括單前腳蹬伸時、峰值力和雙腳做功沖量。峰值力是影響我國男子100 m跑運動員起跑能力的共同因素。

表5　雙腳做功沖量與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

表6　單前腳做功沖量與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

表7　前10 m用時與各項指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)分析結(jié)果顯示，國際級運動健將等級運動員的前10 m用時越短，動作時越長，蹬伸峰值力越大，反應(yīng)時越短；運動健將等級運動員的前腳蹬離時和峰值時越短，反應(yīng)時越短；一級運動員的前腳蹬離時和峰值時越短，反應(yīng)時越短。本研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)時會在一定程度上影響100 m跑運動員的起跑能力和比賽成績，且對于國際級運動健將等級運動員會進一步影響前10 m用時。

運動員聽到槍聲再蹬腿起跑的時間是一種典型的簡單反應(yīng)時間（張?zhí)锟保?008）。起跑中的動作時是指從腳開始蹬起跑器到蹬離起跑器的時間（朱旭紅，2005）。反應(yīng)時和技術(shù)動作的完善程度聯(lián)系緊密，反應(yīng)時的降低必須通過技術(shù)水平的鞏固與提高，動作速度可以通過訓(xùn)練手段來加以提高（姚衛(wèi)宇，2003）。蹬伸階段的目的是盡快獲得最大水平速度，85%以上的起動速度是在兩腿蹬伸階段產(chǎn)生（Debaere et al.，2013）。隨著訓(xùn)練時間增加及運動水平提高，運動員反應(yīng)時增幅減小且接近極限，此時提升動作速度對起跑效果的影響較大（姜宏斌，2016）。提高起跑時兩腿的動作速度，減少蹬離起跑器的時間，對提高起跑速度有重要意義。因此，我國男子100 m跑運動員應(yīng)不斷完善起跑技術(shù)，降低動作潛伏期、縮短反應(yīng)時、提升動作時。

相關(guān)分析結(jié)果顯示，國際級運動健將等級運動員的蹬伸峰值力越大，反應(yīng)時越短，單腳做功沖量越小，動作時越長；運動健將等級運動員的蹬伸峰值力越大，雙腳做功沖量越大，前腳單蹬伸時越短，前10 m用時越短；一級運動員的蹬伸峰值力越大，達到峰值力的時間越早，雙腳做功沖量越大。這說明我國不同運動員技術(shù)等級的男子100 m跑運動員的蹬伸峰值力是影響起跑能力的重要因素，提高峰值力，其他指標(biāo)也會相應(yīng)改善，進而提升起跑的整體運動表現(xiàn)。

運動員達到第一蹬力峰值時間以及第一蹬力峰值的情況，反映運動員爆發(fā)力的大小（羅江南等，2011）。運動員的動作速度或爆發(fā)力對起跑反應(yīng)時可能有較大影響，據(jù)此引入沖量概念對運動員的起跑能力進行評價。沖量（I=F×t）在數(shù)學(xué)上等于力-時間曲線下的總面積，是有效起跑的最重要標(biāo)志之一（Slawinski et al.，2010）。力量越大則加速度也越大，所用時間越短，即運動員的爆發(fā)力越好，人體運動速度就越快（柴國榮等，2012；姚衛(wèi)宇，2003）。由于雙腿之間的急性切換可能造成協(xié)調(diào)性降低，還必須考慮反應(yīng)時間和總蹬伸持續(xù)時間的影響（Taboga et al.，2014）。動作技術(shù)在運動學(xué)上的高度協(xié)同，表現(xiàn)為應(yīng)答動作在時間、空間上的高度統(tǒng)一。在不延長整個蹬伸階段持續(xù)時間的前提下，最大限度地增加后腿力量的大小和持續(xù)時間，是提高蹬伸階段平均水平力量的重要手段。因此，我國男子100 m跑運動員應(yīng)提高起跑時兩腿的蹬伸力量和加快蹬伸的動作速度，提高爆發(fā)力，加強起跑動作相關(guān)的日常力量訓(xùn)練。

4 結(jié)論與建議

我國國際級運動健將等級男子100 m跑運動員的起跑能力主要取決于反應(yīng)時、動作時和峰值力；運動健將等級男子100 m跑運動員的起跑能力主要取決于峰值力和前腳蹬離時；一級運動等級男子100 m跑運動員的起跑能力主要取決于峰值力和雙腳做功沖量。峰值力是影響我國不同運動員技術(shù)等級的男子100 m跑運動員起跑能力的共同因素。

建議我國男子100 m跑運動員不斷完善起跑技術(shù)，降低動作潛伏期、縮短反應(yīng)時、提升動作時，同時注意提高起跑時兩腿的蹬伸力量和加快蹬伸的動作速度，提高爆發(fā)力，減少蹬離起跑器的時間，加強起跑動作相關(guān)的日常力量訓(xùn)練。

柴國榮，高連峰，2012.世界優(yōu)秀100 m運動員起跑反應(yīng)時研究［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報，35（4）：122-124.

姜宏斌，2016.田徑短跨項目起跑反應(yīng)時與運動成績關(guān)聯(lián)的研究［J］首都體育學(xué)院學(xué)報，28（5）：469-475.

羅江南，謝洪昌，2011.第16屆亞運會100 m跑男、女運動員起跑反應(yīng)時的差異研究［J］.中國體育科技，47（4）：14-18.

謝洪昌，2016.基于電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)的短跑起跑反應(yīng)時間影響因素研究［J］.武漢體育學(xué)院學(xué)報，50（3）：81-85.

姚衛(wèi)宇，2003.影響短跑起跑速度的若干因素分析［J］.成都體育學(xué)院學(xué)報， 29（4）：41-43.

張?zhí)锟保?008.分秒之爭［J］.生命世界，（8）：50-53.

朱旭紅，2005.國外優(yōu)秀男子百米起跑反應(yīng)時與成績的研究［J］.成都體育學(xué)院學(xué)報， 31（1）：49-51．

BROWN A M， KENWELL Z R， MARAJ B K V， et al.， 2008. “Go” signal intensity influences the sprint start［J］. Med Sci Sports Exerc， 40（6）：1142-1148.

BROWN T D， VESCOVI J D， 2012.Maximum speed： Misconceptions of sprinting［J］. Strength Cond J， 34（2）： 37-41.

COLLET C， 1999.Strategic aspects of reaction time in world-class sprinters［J］. Percept Mot Skills， 88（1）：65-75.

DEBAERE S， DELECLUSE C， AERENHOUTS D， et al.， 2013.From block clearance to sprint running： Characteristics underlying an effective transition［J］. J Sports Sci， 31（2）：137-149.

EIKENBERRY A， MCAULIFFE J， WELSH T N， et al.， 2008.Starting with the “right” foot minimizes sprint start time［J］. Acta Psychol， 127（2）：495-500.

GOUGH M， 2006. The forty-yard dash for the high school athlete［J］. Strength Cond J， 28（2）： 24-25.

MORAVEC P， RUZICKA J， SUSANKA P， et al.，1988. The 1987 International Athletic Foundation/IAAF scientific project report： Time analysis of the 100 metres events at the II World Championships in athletics［J］. New Stud Athl， 3（3）：61-96.

MILAN ?， MILAN ?，2015. Differences between the elite and sub-elite athletes in kinematic and dynamic variables of sprint-start［J］. Res Phys Educ Sport Health， 4（2）：3-6.

SANTANA J C，2000. Maximum running speed： Great marketing， limited application［J］. Strength Cond J， 22（5）：31-32.

SLAWINSKI J， BONNEFOY A， LEVEQUE M， et al.，2010. Kinematic and kinetic comparison of elite and well-trained sprinters during sprint start［J］. J Strength Cond Res， 24 （4）： 896-905.

TABOGA P， GRABOWSKI A M， DI PRAMPERO P E， et al.， 2014. Optimal starting block configuration in sprint running： A comparison of biological and prosthetic legs［J］. J Appl Biomech， 30（3）：381-389.

Discussion on the Factors Affecting the Starting Ability of Chinese Men’s 100 m Athletes

LU Xiaozhou1，2，F(xiàn)AN Yunxiang2，CHEN Hui1，3，CHAI Guorong1*

1.Beijing Sport University, Beijing 100084, China;2. Hunan Normal University, Changsha 410081, China;3.Chongqing University of Education, Chongqing 400065, China.

Objective: Through the analysis of the starting time-pressure curve data, the time spent in the first 10 m and the competition results of the domestic men's 100 m finals in 2019, to find out the factors that affect the starting performance of Chinese men's 100 m athletes at different levels. Methods: Obtain the starting time-pressure curve of athletes through the Philippe Electronic Start Monitoring System, obtain the competition results through the National Track and Field Competition Management System, using video shooting and software analysis to obtain the athlete's first 10 m time and the previous 10 m time used is used as an index to evaluate starting performance, and Pearson correlation analysis method is used to analyze the data of starting time-pressure curve, the time used in the first 10 m and the performance of the competition. Results: 1) The time spent in the first 10 m of male sprinters at the international master level in China was significantly positively correlated with competition performance (=0.847,=0.003) and reaction time (=0.894,=0.016), and it was significantly negatively correlated with action time (=-0.946,=0.004) ; 2) there was a significantly negatively correlated with the time used in the first 10 m of male sprinters in China's elite master level and peak force (=-0.545,=0.024), and there was a significantly positively correlated with competition performance (=0.543,=0.024); 3) the first 10 m time and competition performance (=0.505,=0.039) of the first-level male sprinters in China and the single front pedal extension (=0.410,=0.042) was significantly positively correlated, and it wsa significantly negatively correlated with the impulse of both feet (=-0.433,=0.031). Conclusions: 1) The starting performance of Chinese male sprinters at the international master level mainly depends on reaction time, action time and peak force; 2) the starting performance of Chinese male sprinters at elitemaster level mainly depends on the forward kick-off time and peak force; 3) the starting performance of Chinese male sprinters at the China's first level mainly depends on the time of single front pedal extension, peak force and the impulse of both feet.

1002-9826（2022）08-0003-06

10.16470/j.csst.2021147

全國教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃教育部青年課題（ELA200416）

陸曉洲（1987-），男，講師，在讀博士研究生，主要研究方向為田徑教學(xué)與訓(xùn)練，E-mail：413026456@ qq.com。

通信作者簡介：柴國榮（1963-），男，教授，博士，主要研究方向為田徑教學(xué)與訓(xùn)練，E-mail：guorongchai@126.com。

G822.1

A

（2021-01-26；修訂日期：2022-06-17； 編輯：尹航）