我国优秀男子百米运动员起跑加速技术分析

王泽峰，何文捷，王新娜，李建新，陶 然



我国优秀男子百米运动员起跑加速技术分析

王泽峰1，何文捷2，王新娜3，李建新4，陶 然5

1. 国家体育总局体育科学研究所，北京 100061; 2. 国家体育总局体育信息中心，北京 100061; 3. 河北体育学院，河北 石家庄 050041; 4. 河北省体育科学研究所，河北 石家庄 050011; 5. 北京体育大学，北京 100084

运用高速摄像与录像解析等研究方法，以苏炳添、谢震业等我国6名男子优秀百米运动员为研究对象，分析研究其起跑加速技术。结果表明，我国男子优秀百米运动员：1）预备姿势时，前、后膝关节角度较小，适当增大膝关节角度，可能更有利于发力；躯干前倾过大，重心高度适宜，重心至起跑线的水平距离更近，重心与前脚跖趾关节的水平距离更大；2）在蹬伸阶段，膝关节的蹬伸，尤其第3次蹬伸不够充分，应加强以获得更好的加速效果；虽然从预备姿势到第2次蹬离地面过程中，在不同时刻和不同阶段的躯干前倾角度及其变化差异均较大，但到第2步蹬离地面时躯干前倾角度基本趋于一致；3）3次蹬离时刻的平均重心水平速度均低于国外优秀运动员，差距主要在起跑动作到第1次蹬离地面过程中所产生；4）表现出第1步步长较大和步频稍慢的特点。

男子100 m跑；起跑；加速；技术分析

田径男子百米比赛一直是奥运会、世界锦标赛等国际体育大赛中世人瞩目的焦点。随着鲍威尔在2007年以9.74 s打破世界纪录后，博尔特更在2008年北京奥运会将世界纪录提高到9.58 s，将这一运动项目带向高峰。在世界百米纪录不断刷新之际，我国百米健儿也不甘示弱，苏炳添在2015年国际田联钻石联赛美国尤金站，以9.99 s的成绩获得季军，成为首个跑进10 s的亚洲本土选手，实现了历史性的突破。近几年，张培萌跑到10 s，谢震业跑出10.04 s，距10 s大关仅一步之遥，潘新月、杨洋、吴智强等运动员也纷纷刷新个人最好成绩，向更高水平迈进。2018年6月，苏炳添又跑出9.91 s、谢震业跑出9.97 s的好成绩。虽然我国百米男子优秀运动员近些年取得了许多可喜的成绩，但要赶超世界顶级水平，实现在奥运会、世界锦标赛等国际大赛中争金夺银的梦想还需更大的努力。

100 m跑由起跑、起跑后的加速跑、途中跑和冲刺跑组成[5]。前期研究表明，起跑与起跑后的加速跑技术对100 m全程跑成绩起关键作用，直接影响比赛结果[9-11,13]。其中，从起跑至10 m处的加速是决定百米成绩的关键[7,17]。已有学者对国外高水平运动员的预备、蹬离及接下来第1步、第2步这些重要环节的技术进行了分析研究[7,11,15,17,18]，总结了国外一些优秀运动员的技术规律。国内关于此方面的实验研究[2-4,19]相对较少，且研究中所选取的实验对象运动水平不高，这使得对国内高水平百米运动员起跑加速技术特征的认识不够深入，对于我国百米精英运动员的较有价值的分析研究更是凤毛麟角，对他们起跑加速整体状况缺乏科学性认识。目前，2020日本东京奥运会备战工作迫在眉睫，对我国高水平百米运动员起跑与起跑后加速技术特点进行研究，真正实现高水平的科技助力奥运工作是当前国内百米项目科学训练中的重要课题之一。

综上所述，本研究以苏炳添、谢震业等我国优秀男子百米运动员为研究对象，分析研究他们起跑加速技术，旨在为进一步提高我国百米项目的整体水平所进行的科学化训练提供理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究以苏炳添、谢震业等我国6名优秀男子百米运动员为研究对象（表1）。我国6名优秀男子百米运动员的平均年龄为25.83±2.71岁，身高为1.80±0.05 m，60 m最好成绩为6.58±0.06 s,100 m最好成绩为10.17±0.19 s。

表1 我国6名优秀男子百米运动员资料信息

注：本表资料信息为2016年本研究实施当时信息。

1.2 研究方法

1.2.1 二维录像解析

根据本文研究目的，在这6名运动员进行训练的训练场地架设摄像机，进行二维平面定点定焦高速拍摄。相机型号为佳能EOS 760D，设置50 Hz为拍摄频率，并采用大光圈。将三脚架高度设置为1.2 m，距离跑道15 m，录影范围设定为5 m，相机拍摄主光轴与跑道垂直。对于拍摄所获得的视频资料，通过SIMI MOTION 9.1.1运动图像解析系统进行解析，人体模型采用HANAVAN，对解析所获得的数据选用低通滤波进行平滑处理，平滑系数设置为8 Hz。

1.2.2 相关概念界定

矢状面角度包括：躯干前倾角（人体以解剖学姿势站立时水平轴与躯干纵轴间的夹角）、髋关节角（肩-髋关节连线与髋-膝关节连线的夹角）、膝关节角（髋-膝关节连线与膝-踝关节连线的夹角）。

2 结果与分析

2.1 预备姿势

预备姿势是起跑加速的开端，合理的预备姿势有助于运动员蹬离抵足板时获取较大的速度。

由表2可知，我国6名优秀男子百米运动员预备姿势时的前、后膝角分别为88.99°±4.89°和109.64°±7.24°。Slawinski等[17]研究发现，国外优秀男子百米运动员预备时前膝关节角度为110.7°±9.3°，后膝关节角度为135.5°±11.4°，世界顶级百米运动员[12]预备姿势时前膝关节角度为93°，后膝角为133°。相比之下，我国男子优秀百米运动员平均前、后膝关节角度较小。Harland等[12]认为，预备姿势时，运动员前膝关节角度在90°～110°、后膝关节角度在115°～135°更为合理。陈建国[1]指出，预备时后膝关节角度处于130°时，伸膝肌群达到最大肌力。预备姿势的实质是为了使身体从静止状态快速进入始动状态，为随后的继续蹬伸加速提供有利条件，因此，我国男子优秀百米运动员如果适当增大预备姿势时的膝关节角度，可能更有利于发力。

预备姿势时，躯干前倾是为了有利于运动员在起跑加速过程中保持较低的重心，从而获得较好的向前加速效果。Baumann[8]研究发现，-17°为短跑运动员预备时最佳的躯干前倾角度。对比可知，我国6名运动员躯干平均前倾角约为-26°，表现出过于前倾的姿态，这样在起跑过程中会增加身体稳定性控制的难度，这可能与我国男子优秀百米运动员身体结构以及长期训练要求有关。

Slawinski等[17]指出，在合理的范围内，优秀运动员的重心比一般运动员更接近于起跑线。并且在合理范围内，随着运动员动作表现水平的提高，其重心到起跑线的水平距离会逐渐缩短[18]。我国6名运动员重心与起跑线间的水平距离为0.17±0.03 m，标准化值（水平距离/身高）为0.09。而国外优秀运动员的距离为0.23±0.015 m，标准化值为0.13。通过对比可发现，我国男子优秀百米运动员比国外优秀运动员的水平距离更短，更接近起跑线。而重心高度为0.65±0.07 m，接近于国外优秀运动员0.66±0.04 m的高度。

表2 我国6名优秀男子百米运动员预备姿势指标

注：表中前、后腿指运动员预备姿势时位于前、后抵足板的下肢，所有运动员预备时均为左腿在前，右腿在后。

预备姿势时，重心与前脚跖趾关节间的水平距离是影响起跑加速效果的重要因素。Mann[14]研究发现，若此距离较小，会导致蹬板时产生较大的垂直分量，使身体过早抬起，影响随后加速效果，若距离过大，后蹬抵足板时则会产生过大的水平分量，削弱运动员对身体的控制，此距离为0.3 m时效果最佳。我国6名运动员预备时重心与前脚跖趾关节的水平距离为0.33±0.06 m，对比可知，我国优秀男子百米运动员的平均距离更大，这可能是致使身体重心更接近起跑线的原因之一。

2.2 蹬离

在起跑加速过程中，膝关节的蹬伸是人体获得加速度的重要动作，充分的蹬伸动作可能获得较大的地面作用反力，获得较好的加速效果。Mann[14]研究表明，世界顶级百米运动员前3步蹬离时的膝关节角度分别为160°、154°及151°。我国6名运动员3次蹬离时的膝关节平均角度为146.61°、143.44°和121.55°，相比之下发现，我国优秀男子百米运动员3次蹬离时的膝关节角度均较小，尤其第3次蹬伸。因此，就我国优秀男子百米运动员整体而言在膝关节蹬伸方面与世界顶级百米运动员相比还存在较大差距，有待提高以获得更好的加速效果。

由表3可获悉，我国6名运动员起跑后3次蹬离的躯干前倾角为34.36±13.17°、38.57±2.3°和48.92±6.21°，共增加约14.56°。Debaere等[11]研究发现，国外优秀运动员前3步蹬离时刻的躯干前倾角分别为28°、48°和47°。相对而言，我国优秀男子百米运动员蹬离起跑器时比国外优秀运动员躯干多抬起6°，从蹬离起跑器到第1次蹬离地面，相对国外百米优秀运动员大幅度抬起20°，我国运动员只抬起4°。而从第1次蹬离地面到第2次蹬离地面区间，相比国外优秀运动员基本保持原有前倾姿态，我国优秀男子百米运动员抬起10°。二者虽然蹬离起跑器时、从蹬离起跑器到第1次蹬离地面、从第1次蹬离地面到第2次蹬离地面阶段躯干角度和抬起幅度差异较大，但到第2步蹬离地面时躯干前倾的角度基本趋于一致，我国优秀男子百米运动员只比国外优秀运动员大2°。虽然从预备姿势到第2次蹬离地面过程中，在不同时刻和不同阶段的躯干前倾角度及其变化差异均较大，但到第2步蹬离地面时躯干前倾角度基本趋于一致。

表3 我国6名优秀男子百米运动员蹬离时刻指标

重心速度是衡量运动员后蹬加速效果的重要指标。由表3可知，我国6名运动员3次蹬离时刻的重心水平速度分别为3.27 m/s、4.39 m/s和5.29 m/s。Slawinski等[17]对国外优秀运动员的研究发现，他们起跑后前3步加速的重心水平速度约为3.44 m/s、4.68 m/s和5.49 m/s。对比可知，我国优秀男子百米运动员3次蹬离时的平均重心水平速度均低于国外优秀运动员。与国外优秀运动员相比，从预备到蹬离起跑器时，重心水平速度相差0.17 m/s；从蹬离起跑器到第1次蹬离地面时，差距又加大了0.12 m/s，到达0.29 m/s；而从第1次蹬离地面到第2次蹬离地面差距仅扩大0.01 m/s，到达0.3 m/s。所以，重心水平速度的差距主要在起跑动作到第1次蹬离地面阶段产生。

重心合速度则能反映运动员整体加速效果。我国优秀男子百米运动员3次蹬离时刻的重心合速度平均值为3.28 m/s、4.40 m/s和5.30 m/s。国外优秀运动员为3.48 m/s、4.69 m/s和5.50 m/s[17]。二者相比可知，我国优秀男子百米运动员的重心合速度在3个时刻整体也均低于国外优秀运动员。差距分别是0.2 m/s、0.29 m/s和0.2 m/s。从预备姿势到左脚蹬离起跑器产生了0.2 m/s的差距，除水平速度在此阶段产生的0.17 m/s的差距外，还产生了一定垂直速度方向的差距。而从蹬离起跑器到第1次蹬离地面，水平速度的差距增加了0.12 m/s，而合速度的差距保持不变，说明，我国优秀男子百米运动员在阶段垂直方向相对加速较多，而水平方向加速相对不足。从第1次蹬离地面到第2次蹬离地面，水平速度差距加大0.01 m/s，合速度差距反而缩小了0.09 m/s，说明垂直速度增大较多。

综合水平速度与合速度情况，我国优秀男子百米运动员从预备姿势到第2次蹬离地面过程中，与国外优秀运动员相比，重心加速的差距主要表现在水平方向。

2.3 着地

起跑加速过程中，着地技术与后蹬技术同样重要。运动员经过腾空阶段后便进入落地支撑阶段，支撑腿着地时与地面发生碰撞，产生制动冲量。而良好的着地技术可减少速度损失，有利于接下来的支撑与后蹬。由表4可知，我国6名运动员3次着地支撑腿膝角的均值为92.6±12.59°、96.13±13.96°和117.89±10.19°。谢慧松[6]认为，支撑腿着地时膝关节肌做退让工作，较小的膝角能更高效地存储弹性势能。后蹬时，先前储存的肌肉弹性势能可为退让性收缩转换克制性收缩创造有利条件。同时，较小的着地膝关节角度可使身体重心保持在较低位置，缩短人体绕支撑点的转动半径，使人体快速由制动阶段转入蹬伸阶段。由于缺少世界优秀运动员相应研究资料而无法进行对比分析，我国优秀男子百米运动员此技术是否合理还有待今后研究探讨。

COG距离是指身体重心水平投影点与着地脚跖趾关节间的距离。在蹬离起跑器至10 m处的加速过程中，每次脚着地时身体重心与跖趾关节间的水平距离都会发生变化，进而对支撑阶段后的后蹬加速产生影响。在一定范围内，COG距离越大，越有利于身体前倾，从而增大水平推动力获得最佳的加速效果。由表4可知，我国6名运动员前两步着地时的COG距离为0.14±0.01 m、0.11±0.03 m和0.04±0.01 m。Debaere等[11]研究发现，优秀百米运动员前两步着地时COG距离较大，为0.08 m和0.01 m。对比发现，我国优秀男子百米运动员前两步COG距离更大一些，符合优秀百米运动员的特征。

表4 我国6名优秀男子百米运动员着地和步长步频指标

步长和步频两项指标长期以来被众多教练员、运动员和科研人员认为是决定短跑成绩的主要因素，也被认为是评价短跑运动员跑动技术的重要指标。由表4可知，我国6名运动员前3步步长为1.26±0.11 m、1.13±0.05 m和1.21±0.05 m，步长指数为0.7、0.63和0.67。在前3步的加速中，我国运动员表现出了第1步步长最长，第2步最短，第3步中等的特点。Rabita等[16]的研究表明，国外优秀百米运动员第1步步长为0.96±0.16 m，步长指数为0.53。对比可知，我国运动员起跑第1步实际步长和步长指数均远大于国外优秀百米运动员。该研究还发现，国外优秀短跑运动员第1步的步频为2.20±0.21步/s。而我国优秀男子百米运动员第1步的步频为2.15±0.05步/s，略逊于国外优秀短跑运动员。正如前文所述[8]，第1步加速是百米比赛中最重要的一步，我国优秀男子百米运动员表现出第1步步长较大和步频稍慢的特点。

3 结论

通过与国外优秀运动员起跑加速研究资料的对比分析，我国优秀男子百米运动员特点如下：

1. 预备姿势时，前、后膝关节角度较小，适当增大膝关节角度，可能更有利于发力。躯干前倾角较大，可以适当减小前倾来提高起跑加速的稳定性。重心高度合适，重心至起跑线的水平距离更近，重心与前脚跖趾关节的水平距离稍大。

2. 膝关节蹬伸，尤其第3次蹬伸不够充分，应加强蹬伸以获得更好的加速效果。虽然从预备姿势到第2次蹬离地面过程中，在各时刻和各不同阶段的躯干的角度和变化差异较大，但到第2步蹬离地面时躯干前倾的角度基本趋于一致。

3. 3次蹬离时刻的平均重心水平速度均低于国外优秀运动员，差距主要在起跑动作到第1次蹬离地面过程中所产生。

4. 表现出第1步步长较大和步频稍慢的特点。

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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

国家体育总局体育科学研究所基本科研业务费资助项目（基本16-48）。

王泽峰,男,副研究员,博士,主要研究方向为运动生物力学技术诊断与优化,E-mail:w_tennis@163.com。