背越式跳高起跳階段的生物力學(xué)分析研究綜述

□張鳳蘭（北京體育大學(xué)競(jìng)技體育學(xué)院北京海淀100084）

背越式跳高起跳階段的生物力學(xué)分析研究綜述

□張鳳蘭（北京體育大學(xué)競(jìng)技體育學(xué)院北京海淀100084）

背越式跳高技術(shù)的發(fā)展和理論的更新是提高背越式跳高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的重要因素。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的跳高技術(shù)理論發(fā)生了很大的變化，本文采用文獻(xiàn)資料法從生物力學(xué)的角度對(duì)跳高起跳階段的問(wèn)題進(jìn)行分析與總結(jié)，為推動(dòng)我國(guó)跳高技術(shù)理論的發(fā)展提供依據(jù)，并根據(jù)理論分析的結(jié)果來(lái)指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，從而促進(jìn)我國(guó)跳高運(yùn)動(dòng)員水平的提高。

背躍式跳高起跳階段生物力學(xué)分析綜述

跳高作為一項(xiàng)競(jìng)技運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目至今已經(jīng)有一百多年的歷史。最早于1 8 6 4年在英國(guó)被列為田徑比賽項(xiàng)目，此后經(jīng)歷了跨越式、剪式、滾式、俯臥式和背越式的5次重大變革。研究技術(shù)也從二維平面發(fā)展到三維高速攝像。我國(guó)從9 0年代起也逐漸運(yùn)用三維運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)運(yùn)動(dòng)員跳高技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)跳高技術(shù)的研究已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。在這個(gè)階段我國(guó)運(yùn)動(dòng)員跳高水平達(dá)到巔峰，但此后無(wú)論是男子還是女子跳高水平都呈現(xiàn)一種停滯不前的狀態(tài)。本文對(duì)以往學(xué)者在跳高起跳階段的生物力學(xué)研究的理論知識(shí)進(jìn)行歸納梳理，以期為促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員成績(jī)提高提供依據(jù)。

1、研究對(duì)象與研究方法

1.1、研究對(duì)象

以背越式跳高起跳階段的生物力學(xué)視角對(duì)中英文期刊數(shù)據(jù)庫(kù)中近十年的經(jīng)典期刊文獻(xiàn)、專著為研究對(duì)象。

1.2、研究方法

文獻(xiàn)資料法：通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，選取其中4 0篇較為有代表性的文獻(xiàn)進(jìn)行整理，以及E B S C O數(shù)據(jù)庫(kù)查找的相關(guān)外文資料，全面分析有關(guān)背越式跳高問(wèn)題的研究成果。

2、結(jié)果與分析

2.1、背越式跳高起跳技術(shù)生物力學(xué)研究概述

體育學(xué)院專修通用教材《田徑》，技術(shù)上把人體向前水平移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛏线\(yùn)動(dòng)階段稱為起跳。起跳動(dòng)作分為起跳腿的著地、緩沖和蹬伸三個(gè)階段。起跳過(guò)程是從起跳腳著地瞬間開始到起跳腿蹬伸離地瞬間結(jié)束。最早關(guān)于跳高技術(shù)理論研究的是蘇聯(lián)，提出：“依靠起跳腿在起跳時(shí)快速蹬伸所表現(xiàn)出的最大力量而使人體騰起，騰起速度的產(chǎn)生是由水平速度和垂直速度幾何綜合的結(jié)果，水平速度是在助跑過(guò)程中得到的，而垂直速度是在起跳中靠起跳腿的快速伸直產(chǎn)生的”這一理論，這對(duì)當(dāng)時(shí)的跳高技術(shù)發(fā)展起了很大的作用。而后，開始有人認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)員想要跳得高，起跳時(shí)騰起的角度必須大，因此必須加大起跳的制動(dòng)，形成了“制動(dòng)性起跳”的說(shuō)法。再后來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷研究與完善，這種“力量加技術(shù)等于高度”的理論開始流傳，并有一定的影響力。

從2 0世紀(jì)6 0年代開始，人們就開始應(yīng)用科技手段對(duì)運(yùn)動(dòng)員跳高技術(shù)進(jìn)行了平面二維運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，促進(jìn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作的研究。美國(guó)人詹姆士·海提出了3 H理論體系，也就是跳高成績(jī)由3個(gè)H來(lái)決定。

隨著科技的發(fā)展，到了2 0世紀(jì)8 0年代，三維高速攝影技術(shù)開始應(yīng)用。美國(guó)賈薩斯·佩納博士對(duì)1 9 8 7世界室內(nèi)田徑錦標(biāo)賽上的優(yōu)秀跳高運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行分析，就是運(yùn)用了三維攝像技術(shù)對(duì)跳高技術(shù)的助跑、起跳以及騰空階段做了全面的分析。

9 0年代以來(lái)，三維攝像技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，我國(guó)也逐漸引入這樣的技術(shù)，對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)動(dòng)作分析，為技術(shù)診斷和訓(xùn)練提供幫助。但總體而言，研究文獻(xiàn)主要集中在男子跳高運(yùn)動(dòng)員，而對(duì)女子跳高技術(shù)分析較少。

從由實(shí)踐得來(lái)的主觀經(jīng)驗(yàn)，到現(xiàn)在利用高速攝像的方法對(duì)運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行客觀分析，我國(guó)對(duì)于跳高起跳階段的生物力學(xué)分析還是比較全面的。但主要是對(duì)起跳的擺動(dòng)腿進(jìn)行研究，對(duì)起跳腿研究相對(duì)較少。因此，本文整理已有的關(guān)于起跳階段生物力學(xué)研究的文獻(xiàn)，對(duì)起跳理論研究方面具有重大意義。

2.2、背越式跳高起跳階段的生物力學(xué)分析

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中指出，起跳是依靠起跳腿的緩沖、蹬伸動(dòng)作，以及全身整體動(dòng)作（肢體的擺動(dòng)和軀干的伸直）完成的。起跳是人體利用助跑的速度來(lái)改變運(yùn)動(dòng)的方向，使身體充分向上騰起，為過(guò)桿做好準(zhǔn)備。Milan在《Biomechanical characteristics of takeoff action in high jump-a case study》中認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)的質(zhì)心高度決定了過(guò)桿高度，而質(zhì)心的最大高度不僅取決于運(yùn)動(dòng)員的起跳技術(shù)，包括膝關(guān)節(jié)，踝關(guān)節(jié)以及髖關(guān)節(jié)的有效伸展，還跟運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)的水平速度，垂直速度以及騰空的時(shí)間有關(guān)。

（1）起跳腿的著地。

在起跳著地的技術(shù)上，大家的觀點(diǎn)比較一致。徐小金認(rèn)為，落地要快速主動(dòng)，這樣不但可以減小腳對(duì)地面的沖擊力，還可以加快人體水平移動(dòng)的速度，為下一步的快速蹬伸做準(zhǔn)備。汪麗華認(rèn)為，在起跳腿著地支撐階段，身體重心向下的垂直速度小，有利于保持起跳前的速度。吳勁松（2010）也持同樣的觀點(diǎn)。同時(shí)，由于擺動(dòng)腿的快速擺動(dòng)，身體由后仰變成了直立，重心升高。這時(shí)就產(chǎn)生了以支撐腳為支點(diǎn)繞運(yùn)動(dòng)員自身矢狀軸旋轉(zhuǎn)的角速度。擺動(dòng)腿角速度的增大會(huì)使小腿與地面的夾角增大，這樣既可以幫助運(yùn)動(dòng)員儲(chǔ)存較大的彈性勢(shì)能，也能為接下來(lái)的蹬伸做好充分的準(zhǔn)備。趙清波在《我國(guó)男子跳高運(yùn)動(dòng)員王臣起跳過(guò)程的生物力學(xué)探討》中指出，我國(guó)優(yōu)秀男子跳高運(yùn)動(dòng)員王臣軀干后仰角小，髖角小，水平做功距離短，對(duì)后續(xù)緩沖階段能量的轉(zhuǎn)化不利。起跳過(guò)程中擺動(dòng)腿擺動(dòng)晚也是造成起跳不充分的重要原因。

（2）起跳腳的緩沖（以左腿為例）。

起跳腳落地以后，膝關(guān)節(jié)從開始彎曲到彎曲的最大程度稱為起跳的緩沖階段。在此階段，擺動(dòng)腿和擺動(dòng)臂的擺動(dòng)速度以及助跑速度的高效結(jié)合都是降低水平速度損失的手段。運(yùn)動(dòng)員的擺動(dòng)速度加快，緩沖過(guò)程的時(shí)間就短，能夠較早的進(jìn)入蹬伸階段。李俊驊在《背越式跳高不同等級(jí)運(yùn)動(dòng)員起跳過(guò)程的運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)比分析》中運(yùn)用影像測(cè)量法和數(shù)據(jù)處理對(duì)不同等級(jí)的8名運(yùn)動(dòng)員的起跳過(guò)程進(jìn)行拍攝，并將起跳過(guò)程中的影像數(shù)據(jù)整理進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，對(duì)比得出水平較高的運(yùn)動(dòng)員在起跳前都能保持較高的身體重心和跑速。他的分析也充分說(shuō)明了垂直速度對(duì)于起跳效果的重要影響。而影響垂直速度的因素就包括了髖膝踝等關(guān)節(jié)角度的變化，他認(rèn)為髖關(guān)節(jié)在150°-160°較為合適。李厚林也持同樣觀點(diǎn)。

我國(guó)學(xué)者關(guān)于緩沖階膝關(guān)節(jié)合理角度的問(wèn)題上存在很大的爭(zhēng)議。陳興勝認(rèn)為起跳著地緩沖階段膝關(guān)節(jié)的角度在140°-160°范圍內(nèi)能達(dá)到最好的起跳效果，而何國(guó)泉（2009），李俊(2014)，以及葉星理(2011)等卻認(rèn)為屈膝最佳角度為1 2 5°，因?yàn)檫@樣可以使伸肌群處于良好的狀態(tài)，就像彈簧一樣積攢了彈性勢(shì)能，能為肌肉發(fā)力提供有利條件。但是我認(rèn)為，起跳腿屈膝角度為140°左右時(shí)蹬地力量最大，既能使起跳腿膝關(guān)節(jié)充分伸展，又能保證一定的做功距離。踝關(guān)節(jié)角度為9 7°-1 0 2°之間時(shí)，起跳腿的肌群才能更好的發(fā)力。

（3）起跳腿的蹬伸（以左腿為例）。

蹬伸是起跳技術(shù)中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是影響起跳效果的主要因素，蹬伸的目的是創(chuàng)造向上騰起的初速度。黃昌華認(rèn)為，這一環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，因?yàn)樵谶@個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)了水平速度向垂直速度的轉(zhuǎn)化。運(yùn)動(dòng)員蹬伸的距離和動(dòng)作完成的時(shí)間都是身體重心騰起高度的影響因素。依據(jù)牛頓第三定律，動(dòng)員起跳的垂直速度取決于地面給運(yùn)動(dòng)員的支撐反作用力，要提高運(yùn)動(dòng)員的蹬地力量，就要增加運(yùn)動(dòng)員受到的合外力。因此，在伸展髖膝踝等部位時(shí)，速度必須快，力量必須集中。同樣，Juha、Mikko等在《Biomechanical analysis of thehigh jump at the 2005 IAAF WorldChampionships in Athle -tics》中，對(duì)2005年世界田徑錦標(biāo)賽決賽冠軍進(jìn)行了拍攝和分析，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員起跳蹬伸階段的垂直速度和高度決定了其過(guò)桿時(shí)的高度。呂雪梅（2012）認(rèn)為蹬伸速度越快，蹬伸幅度越大，起跳離地的垂直初速度就越大。因此，運(yùn)動(dòng)員在在掌握好緩沖技術(shù)時(shí)，在起跳瞪伸階段還需要努力的加大起跳蹬伸力量練習(xí)，此外還要適當(dāng)?shù)膲埓篚钻P(guān)節(jié)蹬伸幅度的練習(xí)，這樣有利于運(yùn)動(dòng)員起跳后身體垂直速度的增加。

3、總結(jié)

通過(guò)以上背越式跳高起跳技術(shù)研究現(xiàn)狀分析可以看出，科學(xué)技術(shù)和成果在不斷的發(fā)展，研究跳高技術(shù)的目的就是使運(yùn)動(dòng)員在遵守場(chǎng)地器材，比賽規(guī)則以及人體發(fā)展規(guī)律的前提下，能最大限度的發(fā)揮運(yùn)動(dòng)員的水平，不斷提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。但是在研究當(dāng)中，也有不少的問(wèn)題及爭(zhēng)議存在。自2 0世紀(jì)末以來(lái)，我國(guó)運(yùn)動(dòng)員跳高成績(jī)不再有進(jìn)步，跳高技術(shù)的理論研究更是在逐年減少。尤其是關(guān)于起跳階段的研究，僅占跳高研究里的百分之十幾。我們都知道，成績(jī)的創(chuàng)新離不開技術(shù)的創(chuàng)新，對(duì)于動(dòng)作的每一個(gè)階段都應(yīng)該注重。希望我們能站在巨人的肩膀上，在以往學(xué)者積累下來(lái)的寶貴資料的基礎(chǔ)上，對(duì)被忽略的起跳技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，以適應(yīng)如今跳高的發(fā)展。

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1006-8902-2017-（02）-ZQ

張鳳蘭（1994-），女，漢族，廣東惠州人，北京體育大學(xué)2016級(jí)體育教育訓(xùn)練學(xué)專業(yè)在讀碩士研究生，研究方向：體育教學(xué)與訓(xùn)練。