陕西省高校高水平跳远运动员起跳技术的运动学和动力学研究

李玲 孙得朋

陕西省高校高水平跳远运动员起跳技术的运动学和动力学研究

李玲 孙得朋

本文采用高速摄像机和三维测力台三机同步技术的测试方法，对陕西省高校高水平男子跳远运动员起跳技术进行研究，从运动学及动力学方面进行分析，寻找起跳技术动作中着地、缓冲和蹬伸等三阶段的内在规律。主要表现在关节角度及速度的不同，尤其是髋关节角度在缓冲阶段的变化规律，陕西省高校跳远起跳技术的训练及教学提供有价值的参数。

跳远;起跳;着地;蹬伸;缓冲

10.16730/j.cnki.61-1019/g8.2016.12.097

1. 前言

本文通过高速摄像、三维测力台两机同步测试技术的方法对陕西省高校跳远起跳技术进行分析研究，得到的相关数据，通过对比研究分析，得出相应的对策，进一步完善起跳技术的有关理论、指导训练和教学提供量化指标及理论参数。

2. 研究对象与方法

2.1 研究对象

选择陕西师范大学4名优秀男子跳远运动员(一级运动员1名，二级运动员3名)为研究对象，平均成绩为7.15 m，最高成绩7.60 m，最低成绩6.70 m，可以代表目前陕西省高校高水平男子跳远运动员的正常水平。

2.2 研究方法

2.2.1 文献资料法 通过查阅国内外有关跳远起跳的文献资料，对当前跳远起跳技术的现状及理论有初步的了解，并进行相关的整理分类，为本文的研究作了较为细致的总结与归纳。

2.2.2 测试法 采用芬兰 MEGA Electronic Ltd.制造的MEGWIN6000 16 通道遥测肌电测试仪、瑞士 KISTLER9287C 测力台和美国 PULNIX 高速摄像机三机同步技术对4名优秀男子跳远起跳技术进行现场测试研究。开机后三台机器工作正常时，首先开启三维测力台中的同步信号发生器，同时触发高速摄像机要捕捉的画面内的同步信号灯及触发遥测肌电测试仪在原始肌电输出曲线上的MARK标记，同时打上MARK标记。

2.2.3 数理统计法 运动学数据处理：用APAS运动录像解析系统对4名优秀跳远运动员起跳技术进行数字化处理；肌电数据处理：用MegaWin2.4软件对4名优秀跳远运动员所测的12块肌肉进行计算、处理和分析；常规数据处理：将遥测肌电和高速摄像系统各自处理和分析后的数据用SPSS19.0进行平均数、标准差和T检验等相关处理。

3. 研究结果与分析

3.1 着地阶段生物力学分析

查阅资料可知，跳远运动员落地角并不是角度越大或越小越好，而是在合理的着地角度起跳的质量效果才能更好，最终跳出优异成绩。我国优秀运动员的落地角约59°，世界优秀运动员的落地角约66°。由表1可知，研究对象落地角均值为54.75°，

表1 起跳脚着地时落地角、起跳腿膝关节、髋关节、踝关节角度值

其中一级运动员李*的落地角最大，其值为59°；二级运动员落地角均值为53.67°，一级运动员落地角明显大于二级运动员的均值。着地角偏小会增加运动员的身体对地面的冲击力，对运动员身体快速前移产生不利影响，最终可能导致运动员上体后仰，减小起跳时水平速度，对跳远成绩产生不利影响；着地角偏大，导致运动员身体前倾，对起跳时垂直速度产生不利影响，最终影响起跳时的合速度，影响跳远成绩。

由牛顿第三定律可知：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等，方向相反。由表2可知，4名研究对象Z轴(垂直方向)受力均值为7035.16N，其中一级运动员Z轴(垂直方向)受力为6428.30N，二级运动员Z轴(垂直方向)受力均值为7237.45N。由此可知，一级运动员Z轴(垂直方向)受力最大值小于二级运动员均值，这可能是二级运动员着地时垂直速度过大造成的。根据牛顿第三定律，运动员着地时，踏板给运动员尤其是二级运动员一个更大的力，而这个力阻碍运动员的起跳，造成这种现象的原因可能是运动员的下肢力量不足。

表2 起跳腿着地时测力台受力最大时X、Y轴、Z受力值

3.2 缓冲阶段生物力学分析

表3 最大缓冲时起跳腿膝关节、髋关节及踝关节角度值

缓冲阶段运动员的身体重心在起跳腿支撑点的后上方，这就要求运动员及时屈膝、屈踝缓冲身体的冲击，同时前移身体，使运动员身体重心移到支撑腿的上方，为运动员快速蹬伸创造良好的条件。这一过程中膝关节的缓冲效果极为重要，膝关节的缓冲用膝的缓冲角表示。膝的缓冲角是指膝关节由直变曲的角度。由表3可知，4名研究对象的膝关节缓冲角均值为21.08°，一级运动员李*膝的缓冲角为30.24°，二级运动员膝的缓冲角均值为18.03°。查阅资料可知，世界优秀男子跳远运动员起跳缓冲时，膝关节缓冲角为35°——42°。这说明李*的膝的缓冲角与世界优秀男子运动员膝的缓冲角变化基本吻合，但其值明显大于二级运动员膝的缓冲角。

表4 起跳阶段最大缓冲时测力台受力情况

(注：单位为N，即kg·m/s2)

由表4可知，起跳阶段最大缓冲时，4名研究对象Z轴(垂直方向)受力均值为2351.86N，一级运动员李*Z轴(垂直方向)受力为2784.66N，二级运动员Z轴(垂直方向)受力均值为2207.60N；研究对象Y轴(水平方向)受力均值为1311.37N，李*Y轴(水平方向)受力为1293.07N，二级运动员Y轴(水平方向)均值为1317.47N。造成上述原因可能是：(1)二级运动员重心前倾过度。(2)二级运动员摆动腿、上肢前摆过度，使运动员身体重心前移过度。

3.3 蹬伸阶段运动生物学分析

由表5可知，4名研究对象起跳腿离地时膝关节角度均值为164.17°，其中李*膝关节角度为166.68°，其值最大，李**为161.31°，其值最小；4名研究对象离地时髋关节角度均值为174.65°，其中李*髋关节角度为187.60°，其值最大，王*髋关节角度为169.49°，其值最小。国内男子优秀跳远运动员离地时膝关节角度均值为165° ，世界男子优秀跳远运动员膝关节角度均值为172°；国内优秀男子跳远运动员离地时髋关节均值为190°，世界优秀男子跳远运动员离地时髋关节均值为194°。离地时，4名研究对象的膝关节的角度与国内优秀男子跳远运动员膝关节角度基本一致，但髋关节均值显著小于国内优秀运动员，其中李*与国内优秀跳远运动员差异不明显；4名研究对象膝关节、髋关节角度都显著小于世界优秀跳远运动员。造成这种现状的原因可能是：(1)研究对象蹬伸时，时间太短，蹬伸不充分；(2)研究对象支撑腿力量不足，下肢力量薄软。

表5 起跳腿离地时离地角、腾起角以及起跳腿膝关节、髋关节角度值

表6 蹬伸阶段垂直轴受力最大时测力台受力情况及缓冲时最大值出现时间

(注：力学单位：N，即kg·m/s2；时间单位：s)

爆发力是指在最短时间内使器械或人体本身移动到尽可能远的距离的力。爆发力一般用爆发力指数表示，即爆发力指数=最大的力量/用力时间。表6可知，蹬伸阶段，4名研究对象Z轴(垂直方向)蹬伸力量最大时，均值为3226.32N，李* Z轴(垂直方向)最大值为3652.65N，二级运动员Z轴(垂直方向)均值为3084.21N；Y轴(水平方向)受力均值为562.72N，李* Y轴(水平方向)为439.62N，二级运动员Y轴(水平方向)均值为603.09N。4名研究对象从开始蹬伸到垂直方向达到峰值，所用时间为：李*0.025s、二级运动员用时均值为0.031s。根据爆发力指数可知，李*的爆发力强于二级运动员的爆发性。二级运动员下肢力量不足可能是造成这种现象的主要原因。

4. 结论与建议

4.1 结论

4.1.1 着地阶段李*Z轴(垂直方向)受力为6428.30N，明显低于其他研究对象的均值；李*Y轴(水平方向)受力为2753.16N，与其它研究对象的受力之间基本一致。

4.1.2 缓冲阶段最大缓冲时，李*膝关节角度为135.33°、髋关节角度为147.19°、踝关节角度均值为116.30°，膝关节角度其余二级运动员，髋关节角度大于二级运动员，踝关节基本一致；李* Z轴(垂直方向)受力为2784.66N，显著大于其它研究对象的均值，Y轴(水平方向)受力均值为1311.37N，李* Y轴(水平方向)受力为1293.07N，小于其它研究对象均值。

(3)蹬伸阶段，李*离地角为63°，明显小于其它研究对象的离地角均值，其值更低于世界优秀男子跳远运动员的离地角，这说明研究对象尤其是李*这方面还得加强起跳技术训练。研究对象Z轴(垂直方向)受力最大时，李* Z轴(垂直方向)受力为3652.65N，明显大于其它研究对象均值；李* Y轴(水平方向)受力为439.62N，明显小于其它研究对象均值。这一现象符合级别越高垂直方向受力越大，水平方向相反的规律。

4.2 建议

4.2.1 重视跳远运动员支撑腿下肢肌群力量训练，遵循全面发展的原则，使运动员力量均衡发展。

4.2.2 起跳时，运动员注意蹬伸与摆动的结合,高度注意起跳时上肢和摆动腿的作用,以便更好地提高运动员的身体重心，进而提高跳远的远度。

4.2.3 加强运动员膝关节离心退让收缩和向心克制的力量训练，改善运动员缓冲和蹬伸的效果，进而提高成绩。

[1] (苏联)霍缅科夫主编.田径教练员教科书.北京：人民体育出版社出版,1985.

[2] 王德平,任宝莲.跳远起跳阶段摆动腿的运动学特征及对起跳效果的影响[J].中国体育科技,2000,(5)：24-25.

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[4] 陈春虎.我国男子跳远运动员与世界优秀运动员起跳技术比较[J].西安体育学院学报,1999,(2)：56-60.

[5] 丁伟,蔡犁.跳远助跑与起跳技术研究综述[J].首都体育学院学报,2005,17(2):64-66.

陕西省教育厅专项科研计划项目“陕西高校高水平跳远运动员起跳技术的生物力学测试研究”的阶段性成果(项目编号：15JK1272)。

李 玲(1973.2- ),女,汉族，陕西渭南人，硕士研究生,研究方向：运动生物力学，副教授，西安财经学院体育部； 孙得朋(1984.10- )，男，汉族，山东曹县人，硕士研究生,研究方向：运动训练与运动生物力学，讲师，西安财经学院体育部。