我國優(yōu)秀女子跳遠(yuǎn)運動員起跳時下肢關(guān)節(jié)的運動學(xué)分析

張 鵬

(山東交通學(xué)院 體育教學(xué)部，山東 濟(jì)南 250023)

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

參加2013 年全國田徑大獎賽廣東肇慶站的8 名優(yōu)秀女子跳遠(yuǎn)運動員，以其起跳時的髖、膝、踝技術(shù)為研究對象，運動員信息見表1。

表1 2013 年全國田徑大獎賽肇莊站女子跳運項目前8 名

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料

利用網(wǎng)絡(luò)資源，獲得相關(guān)中英文資料50 余篇，以對目前的技術(shù)研究狀況進(jìn)行全面了解和把握。

1.2.2 專家訪談

就拍攝技術(shù)有關(guān)事項，于2013 年3 月請教了上海體育學(xué)院生物力學(xué)教研室張勝年教授、伍勰博士，咨詢他們對本研究的意見與建議，確保研究的科學(xué)性、可行性。

1.2.3 拍攝

使用山東大學(xué)運動人體科學(xué)實驗室的一臺JVC9800 高速數(shù)碼攝像機(jī)對參加2013 年廣東肇慶站田徑賽的優(yōu)秀女子跳遠(yuǎn)運動員進(jìn)行了現(xiàn)場拍攝。拍攝時主光軸對準(zhǔn)起跳板后側(cè)60 cm 處，垂直于運動員運動平面，機(jī)器距助跑道中心線為26 m，機(jī)高為1.05 m。并對整個比賽過程始終進(jìn)行定點定焦拍攝，拍攝頻率為100 幀/秒，根據(jù)需要在賽后拍攝了比例尺。

1.2.4 生物力學(xué)解析及數(shù)理統(tǒng)計

采用山東大學(xué)運動人體科學(xué)實驗室的SBCNS2 人體運動解析軟件對影片進(jìn)行解析處理;獲取的數(shù)據(jù)采用Excel 軟件分類處理，根據(jù)所需指標(biāo)確定數(shù)據(jù)，再用SPSS 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理、顯著性檢驗和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

從表1 可以看出，起跳上板瞬間，我國優(yōu)秀女子跳遠(yuǎn)運動員起跳腿髖角平均值為150.72±7.01 度，起跳著地時相髖角最小為張雪精的140.62 度，此時相蔣艷飛、王蓉、王烏品、陳虹羽的髖角分別為147.36、148.04、148.02、149.57 度，與其余三名隊員相比，這五名隊員的髖角在著地時相均小于平均值，說明她們在起跳腿上板瞬間髖前伸不夠積極，從而造成了她們較小的著板角和較大的大腿夾角(表1)。

表1 著地時相起跳腿髖、膝、踝、軀干角統(tǒng)計表 單位:度

通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計也表明，著板角與起跳腿著地時相髖角呈顯著性正相關(guān)(R=0.72P ﹤0.01)?？梢娚习逯厮查g，起跳腿髖的積極前伸能加大著板角，降低兩大腿夾角，從而加快著板速度，加快重心迅速前移到支撐點的上方，減少水平速度損失。

在積極伸送髖的同時，還要注意軀干的姿勢。根據(jù)運動生物力學(xué)原理，轉(zhuǎn)動半徑與轉(zhuǎn)動慣量成正比，轉(zhuǎn)動的速度與轉(zhuǎn)動半徑成反比，轉(zhuǎn)動半徑大則轉(zhuǎn)動慣量大，轉(zhuǎn)動速度慢。據(jù)此可知，隨著髖角的增大，上體著板時不可避免的后傾，使人體的重心投影點到支撐點的距離相應(yīng)增大，加大了上體前旋半徑，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動慣量增大，上體前旋動作遲緩，一定程度對人體重心的迅速過渡產(chǎn)生了阻礙。我國優(yōu)秀女子運動員軀干傾角均值為5.88±2.92 度，其中軀干傾角最大值為姚佳佳10.59度，陳虹羽7.59 度，兩人均超過均值，這對重心的迅速過渡產(chǎn)生了負(fù)面影響，因此建議兩人在今后訓(xùn)練中上板瞬間加大起跳腿髖角的同時，一定要控制好上體，注意軀干的及時跟進(jìn)，防止身體出現(xiàn)較大的后傾。

表2 起蹬時相起跳腿髖、膝、踝、軀干角統(tǒng)計表 單位:度

由于助跑速度的慣性和身體重力的作用對起跳腳產(chǎn)生了很大的壓力，在巨大沖量作用下，起跳腿的屈膝緩沖是必然的動作特征。這一動作減緩了起跳的制動力，減少了助跑速度的損失，為積極的前移身體進(jìn)行蹬伸創(chuàng)造了有利的條件。相關(guān)原理也要求緩沖時起跳腿的伸肌群做退讓性收縮，提高肌肉與肌腱的彈性位能，以增大肌肉的總收縮力。但如果想取得理想起跳效果，膝關(guān)節(jié)就不能過度屈曲，有關(guān)力學(xué)實驗表明:當(dāng)起跳腿緩沖時膝關(guān)節(jié)角度低于130 度時，肌肉的彈性就會下降百分之十到百分之二十。

從表1、表2 發(fā)現(xiàn)，我國優(yōu)秀女子運動員起跳腳著地瞬間膝關(guān)節(jié)角度平均為165.36±5.18 度，最大彎曲瞬間(起蹬時相)膝關(guān)節(jié)角平均為147.91±4.91，從表5 看出緩沖階段膝角變化均值為17.39±5.65 度;從整體看，我國8 名優(yōu)秀女子跳遠(yuǎn)運動員緩沖結(jié)束時(起蹬時相)膝角均大于有關(guān)研究的130 度膝角，說明起跳緩沖階段起跳腿離心收縮能力很強(qiáng)。從個案分析發(fā)現(xiàn)，與其它運動員相比，在起跳緩沖階段許小令的膝關(guān)節(jié)角度變化最大為27.82 度，這反映出她的起跳腿支撐能力相對較差，膝關(guān)節(jié)角變化過大的結(jié)果就是增加了身體重心的下降程度，理論上會致使起跳蹬伸時機(jī)較晚，從而不能使起跳腿在合適的時機(jī)和時間進(jìn)行蹬伸，進(jìn)而影響蹬伸的效果。然而事實上，從解析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，許小令的起蹬夾角大于均值，說明她的蹬伸時機(jī)與其它隊員相比還是比較早，但由于較大的緩沖幅度的確會使身體重心下降幅度增加，從蹬伸工作距離方面考慮，這一重心下降幅度又成為增加蹬伸幅度，提高騰起垂直分速度的有利因素之一。另外，陳虹羽相關(guān)情況與許小令很相似。為了改善這種緩沖能力較差的狀況，建議兩名隊員需要加強(qiáng)下肢力量的發(fā)展主要是肌肉離心收縮的能力，多進(jìn)行超等長練習(xí)，使速度與下肢支撐能力同步提高。

表2、表3 顯示，我國優(yōu)秀女子跳遠(yuǎn)運動員在緩沖階段起蹬時相、垂直支撐時相起跳腿髖角平均值分別為163.89±7.87 度、173.6749±4.98 度。而且8 名隊員起跳腿髖角數(shù)值從上板瞬間開始數(shù)值逐漸增大，最小的起跳腿髖角數(shù)值出現(xiàn)在著地瞬間(見表1)，這說明我國優(yōu)秀運動員在著地瞬間重心已處于起跳時的最低點，同時也說明起跳腿髖關(guān)節(jié)從著地開始一直處于伸展?fàn)顟B(tài)，并且在緩沖階段起跳腿髖關(guān)節(jié)前移迅速，在此階段伸展幅度均值為13.17±3.02 度。8 名隊員起跳腿膝關(guān)節(jié)角度在著地時、緩沖結(jié)束時(起蹬時相)均值分別為165.36±5.18 度、147.90±4.91 度，兩者之差即膝關(guān)節(jié)在緩沖階段的緩沖幅度均值為17.39±5.65 度，該值在生物力學(xué)原理的合理范圍，也說明起跳腿膝關(guān)節(jié)在緩沖階段緩沖幅度小，轉(zhuǎn)入蹬伸的時機(jī)較早。所以可以說，在緩沖階段，起跳腿髖關(guān)節(jié)積極快速前伸，可以加快重心前移到支撐點上方的速度，減少緩沖階段的水平速度損失，減小助跑慣性和身體重心對起跳腿產(chǎn)生的壓力，從而使起跳腿彎曲較小，轉(zhuǎn)入蹬伸的時機(jī)提前。

表3 垂直支撐時相起跳腿髖、膝、踝、軀干角統(tǒng)計表 單位:度

表4 離地時相起跳腿髖、膝、踝、軀干角統(tǒng)計表 單位:度

由表4 可以看出，我國優(yōu)秀女子跳遠(yuǎn)運動員起跳離板瞬間起跳腿髖角均值為208.15±1.47 度，說明運動員在蹬伸階段，起跳腿一側(cè)髖前移速度快，蹬地充分，從而也促使起跳腿膝角在離板瞬間也較大，均值為l71.48±2.9 度。在蹬伸階段積極前送髖可以加大L1的距離，跳遠(yuǎn)成績可以用L= L1 +L2 +L3 表示，其中L1，即踏板前沿至起跳離地時重心在水平面投影點間水平距離，它的大小取決于踏板準(zhǔn)確性、身高和騰起瞬間身體姿勢，所以在離地瞬間積極伸展、前送髖可以增加L1，使蹬伸的髖、膝、踝關(guān)節(jié)成一直線，因為當(dāng)腳的一端固定于地面，要使髖、膝、踝三關(guān)節(jié)充分蹬伸，就勢必促使蹬地腿的另一端充分前移，這樣不但可以利用髖關(guān)節(jié)屈伸力量，也可以有效減少力在傳遞過程中的損耗和分解。同時，由于髖部前移充分拉長了工作距離，故其肌肉張力也隨之加大，并強(qiáng)化蹬地動作的牽張反射，刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)高度興奮，使其爆發(fā)式用力，加大了蹬伸肌群收縮力值，從而能提高起跳力量。

表5 支撐期起跳腿髖角、膝角、踝角變化統(tǒng)計表 單位:度

從表5 可看出，我國8 名優(yōu)秀女子跳遠(yuǎn)運動員起跳各階段髖角變化情況，緩沖階段髖角平均增量為13.17±3.02 度，過渡階段平均增加了9.78±3.77度，蹬伸階段平均增加了34.48±4.74 度，表6 中髖角變化與騰起垂直分速度相關(guān)情況:緩沖階段顯著相關(guān)(r=0.48，P ＜0.05)、過渡階段無意義(R=0.23，P ＞0.05)、蹬伸階段顯著相關(guān)(R=0.58，P ＜0.05)，說明了除了沒有統(tǒng)計學(xué)意義的過渡階段，在緩沖與蹬伸階段隨著髖角的增大，起跳騰起垂直分速度也會隨之變大，表5 中張雪精的髖角在各時相幾乎是最大，她的騰起(離地時)垂直分速度也相應(yīng)的是最大，這進(jìn)一步證明了髖角在兩個時相的變化對起跳騰起垂直分速度的影響。總的來說起跳整個過程中髖角是逐漸變大，盡管在緩沖階段起跳腿膝角減小會影響到重心的高度，但從整體上看還是反映出了隨著髖角的增加重心始終是上升的趨勢。

表5 中，緩沖階段膝角平均減小值為17.39±5.65 度，過渡階段平均增加值為3.22±1.6 度，蹬伸階段平均增加值為20.31±4.57 度，表6 中膝角變化與騰起垂直分速度相關(guān)情況:緩沖階段顯著相關(guān)(r=－0.45，P ＜0.05)、過渡階段無意義(R=0.28，P ＞0.05)、蹬伸階段高度相關(guān)(R=0.83，P ＜0.01)，說明緩沖階段膝角減量越小，起跳騰起時的垂直分速度明顯增大，起跳時膝角緩沖幅度小反映出緩沖能力強(qiáng)，也就是起跳腿的退讓性收縮能力強(qiáng)，相應(yīng)緩沖時間短，減小了水平速度的損失，加快了水平速度向彈性勢能的轉(zhuǎn)化，為蹬伸階段能量的釋放作好了準(zhǔn)備，故而對垂直的獲取產(chǎn)生了積極影響，這就進(jìn)一步說明了緩沖階段膝角變化是影響起跳效果的重要因素之一;蹬伸階段膝角的變化對起跳騰起垂直分速度有重大影響，隨著膝角的增加，垂直速度亦隨之變大，起跳蹬伸時幅度(膝角增量)大，說明起跳腿的蹬伸力量強(qiáng)，也就是起跳腿的克制性收縮能力強(qiáng)，能在伸展膝關(guān)節(jié)時將緩沖階段儲存的勢能快速釋放，并迅速轉(zhuǎn)化成一定比例的垂直分速度，這一能量的快速釋放與轉(zhuǎn)化是騰起垂直分速度產(chǎn)生的途徑之一，因此，蹬伸階段膝角的變化是影響起跳效果的又一重要因素。

現(xiàn)代高水平跳遠(yuǎn)運動員起跳緩沖時的緩沖幅度表現(xiàn)出(膝角減小值)較小的趨勢，這就意味著在蹬伸階段膝關(guān)節(jié)的伸展幅度潛力不會太大，這會或多或少地會影響起跳時蹬伸用力的工作距離，因此，蹬伸階段起跳腿踝關(guān)節(jié)盡可能大幅度的伸展顯得非常重要，表6中，蹬伸階段踝角變化與騰起垂直分速度的顯著相關(guān)(R=0.72，P ＜0.05)就可以得到驗證。

表6 支撐期髖、膝、踝變化與騰起垂直分速度相關(guān)性統(tǒng)計表

結(jié)合助跑倒一步中所涉及到的有關(guān)踝關(guān)節(jié)的人體解剖學(xué)、運動生理學(xué)知識，可以說，在起跳時緩沖階段踝關(guān)節(jié)背屈幅度越大，或者說緩沖結(jié)束時的踝關(guān)節(jié)背屈角度越小(同一個體)，在進(jìn)行趾屈運動時(蹬伸階段)發(fā)揮出的力量就越大。表5 中在緩沖階段踝角變化最大的是王蓉的19.97 度，許小令為18.61 度，說明王蓉、許小令兩人在起跳緩沖階段踝關(guān)節(jié)背屈幅度較大，為蹬伸階段踝關(guān)節(jié)的趾屈運動打下了較好的基礎(chǔ)。過渡階段踝角變化均值為1.39±2.97 度，變化(增量)最大是許小令的6.21 度，周小雪為3.95 度，在此階段還有踝角值減小的隊員，按照減小幅度分別是王烏品1.57 度，蔣艷飛1.39 度，張雪精1.37 度，姚佳佳的0.25 度，這些數(shù)據(jù)反映出許小令、周小雪兩名隊員的踝關(guān)節(jié)相關(guān)肌群力量相對較強(qiáng)，下肢遠(yuǎn)端支撐剛性有力，并開始了有效的伸展，而王烏品、蔣艷飛、張雪精、姚佳佳，這四名隊員則與之相反。蹬伸階段踝角變化(增量)最大是張雪精的43.26 度，王蓉為38.64 度，最小是蔣艷飛的24.13 度，其中許小令小于平均值為26.89 度，結(jié)合踝角變化的三組數(shù)據(jù)，可以看出，王蓉的踝關(guān)節(jié)工作情況最為理想，許小令雖然在緩沖階段踝關(guān)節(jié)背屈較大，踝關(guān)節(jié)的相關(guān)肌群也比較有力，但在蹬伸階段的伸展幅度卻比較小，一定程度上會影響離地時相地面反作用力的傳遞;張雪精雖然在過渡階段表現(xiàn)出踝關(guān)節(jié)肌群力量相對較差，但在蹬伸階段她的踝關(guān)節(jié)伸展幅度卻是最大，說明張雪精的踝關(guān)節(jié)柔韌性較好;蔣艷飛的踝關(guān)節(jié)在緩沖階段表現(xiàn)為背屈較小(小于均值)，過渡階段表現(xiàn)為踝關(guān)節(jié)的相關(guān)肌群力量幾乎最差，蹬伸階段的伸展幅最小，說明蔣艷飛的踝關(guān)節(jié)柔韌性差，并且有關(guān)肌群力量也較弱。建議隊員根據(jù)個人情況，進(jìn)行踝關(guān)節(jié)柔韌性及其相關(guān)肌群力量方面的練習(xí)。

3 結(jié)論與建議

整體上8 名隊員起跳緩沖階段起跳腿支撐能力較強(qiáng)，表明她們的技術(shù)實效性比較理想;然而部分隊員存在起跳時上體姿勢不夠合理、蹬伸力量不足、踝關(guān)節(jié)柔韌性等問題。建議隊員根據(jù)個人情況進(jìn)行針對性訓(xùn)練。

3.1 姚佳佳、陳虹羽軀干跟進(jìn)不夠及時，建議兩人在今后訓(xùn)練中上板瞬間要控制好上體姿勢，防止上體出現(xiàn)較大后傾。

3.2 陳虹羽、許小令兩人緩沖能力表現(xiàn)較差，建議兩名隊員加強(qiáng)下肢力量的發(fā)展，主要是肌肉離心收縮的能力，應(yīng)多進(jìn)行超等長練習(xí)，使助跑速度與下肢支撐能力同步提高。

3.3 蔣艷飛的踝關(guān)節(jié)柔韌性較差，且相關(guān)肌群力量較弱，建議進(jìn)行踝關(guān)節(jié)柔韌性及其相關(guān)肌群力量的強(qiáng)化訓(xùn)練。

［1］劉新蘭.跳遠(yuǎn)起跳速度研究綜述［J］.上海體育學(xué)院學(xué)報，2000，(1):25.

［2］周繼和，丁先瓊.跳遠(yuǎn)助跑技術(shù)綜述［J］.成都體育學(xué)院學(xué)報，2000，(5):19.

［3］岳新坡，孔祥寧.對跳遠(yuǎn)起跳時幾個不同角度之間關(guān)系的研究［J］.商丘師范學(xué)院學(xué)報，2004，(4)37

［4］宋應(yīng)華.跳遠(yuǎn)踏跳技術(shù)的生物力學(xué)分析［J］.天津體育學(xué)院學(xué)報，1994，(2):9.

［5］劉德松.緩沖對跳遠(yuǎn)助跑速度和起跳效果的影響［J］.武漢體育學(xué)院學(xué)報，2004，(2):11.

［6］靳小雨.影響彈跳高度的動力學(xué)指標(biāo)和運動技術(shù)因素分析［J］.山東體育科技，2002，24(4):5－7.