不同水平男子百米運動員起跑加速三維技術(shù)研究

王澤峰，畢志遠，王新娜，何文捷，李建新

百米運動是由起跑、起跑后加速跑、途中跑和沖刺跑各階段組成的運動項目[1]。對短跑關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的認識，先后經(jīng)歷了支撐腿膝（后蹬論與屈蹬論）—擺動腿的（前擺后扒論）—支撐腿髖（著地伸髖論）—兩大腿（擺動制動輪與剪絞制動論）等不同認識發(fā)展階段[2]。目前，對短跑技術(shù)的運動學研究主要集中在途中跑階段，研究涉及途中跑支撐階段人體質(zhì)心速度、支撐與騰空時間、髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)屈伸角速度等方面[3-8]，對起跑加速跑技術(shù)的運動學研究相對較少[9-10]。起跑加速跑是百米全程跑技術(shù)的關(guān)鍵，占到總成績的30%，起跑的任務(wù)是讓人體快速擺脫靜止狀態(tài)，以最短的時間來獲取最快的水平速度，從而為起跑后加速跑階段創(chuàng)造有利條件。研究表明，加速跑技術(shù)的好壞直接影響著運動員最大速度的獲得與保持，而且直接影響著速度耐力的發(fā)揮[11]。王保成[3]指出，目前我國短跑理論的研究落后于短跑訓練實踐的發(fā)展，傳統(tǒng)技術(shù)理論的不足和新觀點的不確定性成為制約短跑訓練實踐發(fā)展的因素。因此，選取不同水平運動員作為試驗對象，找出其技術(shù)間的差異及符合運動生物力學規(guī)律的技術(shù)共性特征，對深刻了解短跑起跑加速跑技術(shù)機制和完善起跑加速跑技術(shù)理論具有重要意義。本研究選取一、二級運動員百米起跑加速前4步為研究對象，采用三維高速紅外攝像解析技術(shù)，對一、二級運動員蹬離起跑器，前4步著地與離地時刻身體姿態(tài)、身體重心水平速度以及影響身體重心水平速度的因素進行統(tǒng)計學分析，旨在找出不同水平運動員間技術(shù)差異，以及影響起跑加速跑技術(shù)的主要因素，為提高短跑項目的科學化認識和訓練水平提供理論參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以6名一級運動員和7名二級運動員的起跑加速技術(shù)為研究對象，所有運動員已通過醫(yī)學檢查，無傷病現(xiàn)象，身體狀況良好，具體信息見表1。

表1 13名運動員具體信息一覽表Table1 List of 13 Athletes'Specific Information

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法 通過廣泛查閱有關(guān)短跑起跑加速技術(shù)的相關(guān)書籍，檢索和搜集期刊文獻，以及收集網(wǎng)站上相關(guān)資料，對與本研究相關(guān)的信息進行整理分析，為本文的撰寫提供可靠的理論支撐。

1.2.2 三維高速攝像測量法 采用Qualisys紅外光點高速運動捕捉測試系統(tǒng)，共14個紅外攝像頭，頻率為250 Hz，根據(jù)試驗場地布置攝像機，將地標框架放置在起跑線處，使14個攝像機同時能看到全部反光球，調(diào)節(jié)攝像機焦距，使每個鏡頭下反光點清晰，均勻。再對Qualisys系統(tǒng)進行設(shè)置并進行拍攝范圍三維空間的標定，標定范圍為6×1×1.9 m，標定系統(tǒng)誤差為1 mm以內(nèi)。

1.2.3 三維高速攝像解析法 6名一級運動員[（10.71±0.22）s]和7名二級運動員[（11.25±0.31）s]身貼30枚Mark點（見表2），在室內(nèi)田徑道進行3次10 m盡力快速起跑加速，選用最快一次為分析對象。本試驗解析軟件采用Qualisys Track Manager。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計法 采用Excel2010進行數(shù)據(jù)匯總和篩選處理，通過SPSS17.0對運動員準備姿勢、著地技術(shù)以及后蹬技術(shù)參數(shù)進行描述性統(tǒng)計，并用Mann-Whitney U差異檢驗對一級運動員和二級運動員各參數(shù)均值進行對比分析，P〈0.05為顯著差異性水平。

表2 運動員身上粘貼Mark點位置信息一覽表Table2 List of Marked Mark Position Information on Athletes

2 研究結(jié)果與分析

2.1 準備姿勢分析

運動員在起跑前形成最佳預備姿勢，可以使肌肉處于最適初長度，從而提高肌肉收縮力量，為快速蹬離起跑器提供充足的推動力，達到較好的加速起動效果。J.SLAWINSKI等[12]對6名精英百米運動員[男，成績（10.27±0.14）s]和4名優(yōu)秀百米運動員[男，成績（11.31±0.28）s]的研究發(fā)現(xiàn)：預備姿勢，前側(cè)腿膝關(guān)節(jié)角度，精英運動員為110.7°±9.3°，優(yōu)秀運動員為106.1°±13.7°；后側(cè)腿膝關(guān)節(jié)角度，精英運動員為135.5°±11.4°，優(yōu)秀運動員為117.3°±10.1°，精英運動員與優(yōu)秀運動員后側(cè)腿膝關(guān)節(jié)角度具有顯著性差異。本研究預備姿勢，前腿膝關(guān)節(jié)角度，一級運動員為101.15°±6.16°，二級運動員為101.62°±15.06°；后側(cè)腿膝關(guān)節(jié)角度，一級運動員為 139.68°±27.35°，二級運動員為118.85°±11.26°。經(jīng)統(tǒng)計學分析表明，一、二級運動員前側(cè)腿膝關(guān)節(jié)角度之間不具有顯著性差異，而后側(cè)腿膝關(guān)節(jié)角度一級運動員要顯著大于二級運動員（見表3）。本研究與J.SLAWINSKI的研究結(jié)果相一致，不同水平運動員預備姿勢時前腿膝關(guān)節(jié)角度間不具有顯著性差異，而預備姿勢時后腿膝關(guān)節(jié)角度水平較高的運動員要顯著大于水平相對較低的運動員。分析原因可能是，準備姿勢時較大的后腿膝關(guān)節(jié)角度會減小后蹬起跑器時膝關(guān)節(jié)伸展幅度，從而縮短后腳蹬離起跑器時間，有利于加快后腿蹬離起跑器的速度。A.MERO等[4]研究發(fā)現(xiàn)，準備姿勢時，不同的下肢關(guān)節(jié)角度是通過改變腓腸肌-肌腱單元長度從而影響運動員后腿后蹬力效果。運動員蹬離起跑器的力量與速度，都會影響起跑加速速度，但是力量與速度對短跑成績的影響作用是不同的。王保成[3]指出，力量是影響比賽成績的間接相關(guān)因素，速度是決定運動成績的直接決定因素，因為百米成績是按速度評定的，固定距離內(nèi)耗時越短，速度越快，成績就越好。因此，最佳的預備姿勢要有利于提高起跑加速速度，預備姿勢時，運動員較大的后腿膝關(guān)節(jié)角度可以縮短后腳蹬離起跑器時間，有利于加快后腿蹬離起跑器的速度，因此預備姿勢時運動員后腿膝關(guān)節(jié)角度是影響成績的關(guān)鍵指標。

表3 一級和二級運動員預備姿勢時技術(shù)參數(shù)一覽表Table3 List of Technical Parameters for First and Second Class Athletes in Preparatory Posture

綜合目前國內(nèi)外研究結(jié)果，預備姿勢時，運動員重心與起跑線間水平距離、重心高度及身體重心與前側(cè)腿腳趾間水平距離，也是影響百米起跑加速效果的關(guān)鍵參數(shù)。由表2可知，一級運動員預備姿勢時，身體重心與起跑線間水平距離為（0.24±0.04）m，二級運動員為（0.27±0.03）m。本研究一、二級運動員間重心與起跑線間水平距離雖不具有顯著性，但是水平較高的運動員依然表現(xiàn)出重心與起跑線間水平距離更近的趨勢。與J.SLAWINSKI研究結(jié)果相似，J.SLAWINSKI提出準備姿勢時，身體重心在一定范圍內(nèi)離起跑線水平距離越近越有利于運動員前3步的起動加速，其研究結(jié)果表明，精英運動員重心與起跑線間水平距離比優(yōu)秀運動員要小[13]。預備姿勢時，身體重心與前側(cè)腿腳趾關(guān)節(jié)間水平距離，一級運動員（0.31±0.03）m，二級運動員（0.30±0.03）m，一、二級運動員間差異不具有顯著性。R.MANN[14]對大量世界優(yōu)秀短跑運動員進行統(tǒng)計研究表明，預備姿勢時，運動員身體重心與前側(cè)腿腳趾關(guān)節(jié)間最佳水平距離為0.30 m，并指出，如果這一距離過大或過小都會導致后蹬起跑器時獲得的后蹬力量水平分量或垂直分量過大，從而影響起跑加速效果。

2.2 后蹬技術(shù)分析

2.2.1 蹬離時刻速度特征研究 結(jié)果表明：一級運動員在蹬離起跑器、第1次離地、第2次離地、第3次離地和第4次蹬離地面時刻的重心水平速度分別為3.36±0.10、4.63±0.08、5.44±0.16、6.19±0.22和（6.79±0.15）m/s，重心垂直速度分別為0.59±0.19、0.53±0.18、0.47±0.19、0.48±0.11和（0.56±0.15）m/s；二級運動員在蹬離起跑器、第1次離地、第2次離地、第3次離地和第4次蹬離地面時的重心水平速度分別為3.28±0.12、4.43±0.21、5.36±0.31、6.1±0.27和（6.64±0.37）m/s，重心垂直速度分別為0.46±0.13、0.40±0.20、0.34±0.08、0.44±0.08和（0.43±0.15）m/s。經(jīng)統(tǒng)計學分析表明：4次離地瞬間，一、二級運動員重心水平方向速度差異均不具有顯著性，但是一級運動員的重心水平速度表現(xiàn)出快于二級運動員的趨勢；一、二級運動員重心垂直速度在第2次蹬離地面瞬間差異存在顯著性，其他離地瞬間差異均不存在顯著性。對一、二級全部運動員4次離地時刻重心速度之間進行比較，單因素方差分析結(jié)果表明，每一次離地時刻重心水平速度差異均具有顯著性（第4次離地〉第3次離地〉第2次離地〉第1次離地），13名運動員重心垂直速度4次離地瞬間差異均不具有顯著性。因此，本研究的結(jié)果表明，從蹬離起跑器到第4步蹬離地面，運動員重心水平速度不斷增加，每一步加速都較明顯，但加速過程每一次離地時刻重心垂直速度卻相對穩(wěn)定，體現(xiàn)了起跑加速過程主要是快速獲得運動員重心水平速度的增長，而保持相對穩(wěn)定的垂直速度的變化規(guī)律。王保成等[3]通過瓦爾德-史密斯方法，建立一種更接近運動實踐的包括體能和技術(shù)因素在內(nèi)的100 m跑運動員的動力學方程，設(shè)計了3個水平、3因素的正交試驗，優(yōu)秀組成績10.5～9.4 s，專業(yè)組11～10.5 s，大學生組11～13 s。結(jié)果表明，要提高運動員的重心水平速度，優(yōu)秀組以提高體能為主，專業(yè)組以改進完整技術(shù)為主，大學生組應(yīng)以體能和完整技術(shù)2因素并重。因此，對于一、二級水平運動員來說，要想提高起跑加速階段重心水平速度技術(shù)因素起到主導作用。本研究發(fā)現(xiàn)，一級運動員預備姿勢時后腿膝關(guān)節(jié)角度顯著性高于二級運動員（一級為139.68°±27.35°，二級為118.85°±11.26°，P〈0.05）。經(jīng)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，后腿膝關(guān)節(jié)角度與后腿擺動過程中屈膝角速度峰值之間呈顯著正相關(guān)（r=0.857，P〈0.01），運動員后腿屈髖角速度峰值與后蹬起跑器階段平均水平速度呈顯著正相關(guān)（r=0.573，P〈0.05）。因此，預備姿勢較大的后腿膝關(guān)節(jié)角度對提高后蹬起跑器階段的水平速度是有利的。除了調(diào)整身體姿勢等局部技術(shù)外，要提高起跑加速段的成績，訓練中要重點解決跑的動作協(xié)調(diào)性，改進蹬和擺的配合，加強大腿擺動力量練習與多級性練習，提高大腿擺動力量與速率（見表4）。

表4 一級和二級運動員前4步蹬離地面時技術(shù)參數(shù)一覽表Table4 List of Technical Parameters of the First Four Steps of the First and Second Class Athletes

運動員起跑加速前4步蹬離地面瞬間，身體重心水平速度與垂直速度是評價運動員起跑加速技術(shù)的重要指標。J.SLAWINSKI研究的6名百米成績?yōu)椋?0.27±0.14）s，精英級男子百米運動員前3步離地瞬間重心水平速度分別為3.44、4.68和5.49 m/s，重心垂直速度為0.52±0.06、0.35±0.03和（0.35±0.05）m/s。我國優(yōu)秀百米運動員蘇炳添前3步蹬離地面瞬間重心水平速度分別為3.81±0.12、4.75±0.09和（5.93±0.14）m/s，重心垂直速度為0.27±0.14、0.30±0.11和（0.33±0.10）m/s。與本研究一、二級水平運動員對比可知，優(yōu)秀運動員起跑加速過程中支撐腿蹬離地面瞬間水平速度更大，而重心垂直速度更小。R.MANN指出，雖然短跑運動員在支撐過程中必須產(chǎn)生一定的豎直向上的速度，但較好的運動員傾向于減小垂直速度。R.MANN14]研究表明，較好的短跑選手盡量減小他們的垂直速度，并且在支撐階段中較晚達到峰值。K.R.WILLIAMS等[15]也認為，應(yīng)盡量控制身體垂直方向上的運動幅度，重心上下起伏越大，浪費能量越多。因此，起跑加速的主要作用是使運動員在最短的時間內(nèi)獲得最快的水平移動速度，在此基礎(chǔ)上盡可能減少身體重心垂直速度的增加。因此在訓練過程中，不能單純強調(diào)起跑的后蹬力量，因為單純強調(diào)后蹬會造成重心垂直分力過大從而增加騰空時間影響重心水平速度的快速增長，而應(yīng)該注意運動員的擺動技術(shù)與“扒地式”落地技術(shù)，以充分獲得運動員水平力量與水平速度作為加速起跑的主要目的。

2.2.2 蹬離時刻髖關(guān)節(jié)運動學特征研究 本研究一級運動員蹬離起跑器和前4次蹬離地面時擺動腿髖關(guān)節(jié)角度分別為83.23°±4.10°、78.13°±5.17°、79.39°±8.76°、81.52°±10.43°和78.40°±11.89°，二級運動員為 87.66°±8.02°、83.53°±5.17°、84.26°±4.74°、84.33°±8.34°和84.69°±3.97°。一級運動員各蹬離地面時刻擺動腿髖關(guān)節(jié)角度均小于二級運動員，說明一級運動員擺動腿擺動幅度更大。而目前幾乎所有研究均表明，高水平運動員擺動腿更好的前抬。泰勒研究發(fā)現(xiàn)，參加過訓練的運動員要比無訓練者大腿抬的更高；奧斯特的研究結(jié)果也表明，擺動腿抬腿與跑速之間存在正相關(guān)，而且隨著跑速的增加抬腿高度也隨之增加。擺動腿髖關(guān)節(jié)角度可以反映運動員大腿擺動技術(shù)，本研究結(jié)果與國外研究結(jié)果一致，即優(yōu)秀運動員蹬離地面時擺動腿髖關(guān)節(jié)角度表現(xiàn)出更小的趨勢。因此，優(yōu)秀運動員在起跑加速蹬伸過程中更注重擺動腿的大腿擺動技術(shù)，這也是影響起跑加速效果的重要因素（見表4）。

在支撐腿髖關(guān)節(jié)角度方面，傳統(tǒng)觀點認為，蹬離地面時應(yīng)盡可能增大伸髖幅度，從而增加運動員向前的動力效果。而J·瓦克爾研究指出，成績好的運動員支撐腿髖關(guān)節(jié)角度在整個支撐過程中幅度都較小，而且在蹬離地面時支撐腿髖角也較小。R.MANNA對35名奧運會短跑選手運動學研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀運動員蹬離地面時支撐腿大腿后伸角更小，這樣有利于縮短支撐時間從而提高跑速，較小的大腿后伸角也是腿部力量較好的體現(xiàn)。我國優(yōu)秀運動員蘇炳添前3次蹬離地面時支撐腿髖角分別為165.47°、168.91°和161.95°，本研究一、二級運動員前4步蹬離地面時的支撐腿髖關(guān)節(jié)角度介于166.45°～172.35°之間，一、二級之間差異不顯著。不同運動員在蹬離地面時髖角存在較大的個體差異性，但是與國內(nèi)外優(yōu)秀運動員數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，世界級優(yōu)秀短跑運動員前3步蹬離地面時支撐腿髖關(guān)節(jié)角度比其他水平運動員要小。

2.2.3 蹬離時刻膝關(guān)節(jié)運動學特征研究 以支撐腿膝關(guān)節(jié)為中心，短跑技術(shù)可分為后蹬技術(shù)與屈蹬技術(shù)，后蹬技術(shù)強調(diào)支撐腿膝關(guān)節(jié)伸展要“快、大、直”，體現(xiàn)在膝關(guān)節(jié)角度上面就是較大的膝角（接近180°），而屈蹬技術(shù)在支撐腿蹬地階段不強調(diào)充分蹬伸，膝關(guān)節(jié)角度在蹬離地面時刻接近160°。伊藤·章（1998）研究發(fā)現(xiàn)，后蹬時髖關(guān)節(jié)伸展速度與跑速呈負相關(guān)（r=-0.667，P〈0.01），這一結(jié)果對短跑傳統(tǒng)觀念形成了沖擊，并提出屈蹬技術(shù)，他認為，過渡伸展的膝角將會減小加速距離，從而影響力的傳遞效果。丘巴（1981）指出，膝關(guān)節(jié)角度從164°～168°伸展到180°時，由于受膝關(guān)節(jié)解剖學結(jié)構(gòu)影響，膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)之間的距離不但沒有增加反而縮短了8 mm。近年來，對短跑后蹬技術(shù)的大量研究證明，世界最優(yōu)秀運動員與其他水平運動員最明顯的差異體現(xiàn)在伸髖伸展的意識與速度，而且支撐腿在蹬離地面時的膝關(guān)節(jié)角度只有160°左右，絕對不可以伸展到180°。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除了第1次蹬離地面以外，蹬離起跑器瞬間、第2次離地、第3次離地時刻，一級運動員支撐腿膝關(guān)節(jié)角度均小于二級運動員，一、二級運動員支撐腿膝關(guān)節(jié)角度均小于180°。而R.MANN認為，蹬離起跑器第1次著地支撐過程是整個百米過程中最重要一步，而且與后面加速跑技術(shù)是不同的[13]。由于受解剖結(jié)構(gòu)影響，運動員在第1次離地時膝關(guān)節(jié)最大伸展角度存在個體差異，我國蘇炳添第1步離地時最大膝角為160.02°±2.65°，前3步蹬離時刻最佳膝角為160°、154°和151°，本研究結(jié)果該角度偏大，但趨勢與前人研究結(jié)果一致（見表4）。

2.3 著地技術(shù)分析

2.3.1 身體重心與支撐腳跖趾關(guān)節(jié)間水平距離特征研究 在起跑加速階段支撐腳著地時刻，身體重心與支撐腳跖趾關(guān)節(jié)間水平距離對起跑加速效果產(chǎn)生重要影響。R.MANN指出，百米運動員起跑加速前2步著地時COG距離越大，運動員水平越高，并給出世界優(yōu)秀運動員前2步著地時COG距離標準分別為0.08和0.01m。本研究一級運動員前2步著地時這一距離分別為0.17±0.08和（0.11±0.12）m，二級運動員為0.13±0.09和（0.07±0.13）m。一級運動員該距離要大于二級運動員，因此本研究結(jié)果表明，運動員前2步落地時COG距離隨著運動員水平的增加而表現(xiàn)出逐漸增大的趨勢。其原因可能是，重心與支撐腳跖趾關(guān)節(jié)間水平距離越大，重力所形成的動力臂就越大，越有利于運動員重心快速地向前移動。而在第3步、第4步著地時，一、二級運動員COG距離均值都為0，說明第3步、第4步著地時運動員的支撐點在身體重心的正下方，由于文獻中缺乏運動員第3步、第4步著地時刻的COG距離參數(shù)，因此本研究結(jié)果可以為后續(xù)研究提供理論參考（見表5）。

2.3.2 著地時刻速度特征研究 一級運動員在第1次落地、第2次落地、第3次落地和第4次落地時刻的重心水平速度分別為3.32±0.12、4.52±0.13、5.36±0.14和（6.11±0.18）m/s，重心垂直速度分別為-0.20±0.08、-0.32±0.14、-0.40±0.11和（-0.43±0.20）m/s。二級運動員在第1次落地、第2次落地、第3次落地和第4次落地時刻的重心水平速度分別為3.25±0.09、4.46±0.21、5.32±0.22和（6.02±0.23）m/s，重心垂直速度分別為-0.23±0.16、-0.33±0.17、-0.47±0.14和（-0.49±0.05）m/s。一、二級運動員進行比較可知，一級運動員每一次落地時刻重心水平速度更大，而重心垂直速度更小。經(jīng)統(tǒng)計學分析，起跑加速前4步，從第1步到第4步重心水平速度不斷增大，每一次落地時刻重心水平速度差異都具有顯著性（P＜0.05）。而落地時刻重心垂直速度，第1步與第2步，第3步與第4步之間差異不具有顯著性（P＞0.05），而第1步與第3、4步之間，第2步與第3、4步之間差異具有顯著性（P＜0.05）。分析結(jié)果可知，百米起跑加速前4步著地時刻重心水平速度增長迅速，優(yōu)秀運動員著地時刻速度相對更大，重心垂直速度增長呈現(xiàn)出快-慢-快的變化規(guī)律，而優(yōu)秀運動員著地時刻重心垂直速度相對更?。ㄒ姳?）。

表5 一級和二級運動員前四步著地技術(shù)參數(shù)一覽表Table5 List of Landing Technical Parameters of the First Four Steps of the First and Second Class Athletes

2.3.3 著地時刻髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)角度特征研究 近年來大量研究證明，優(yōu)秀運動員和非優(yōu)秀運動員在著地技術(shù)環(huán)節(jié)存在顯著性差異，現(xiàn)代短跑技術(shù)特點強調(diào)著地時伸髖及擺動式積極落地技術(shù)[2]。王健[16]指出，支撐腳落地后，髖關(guān)節(jié)不應(yīng)該參與緩沖，而要不間斷地伸展髖關(guān)節(jié)，以增加“扒地力”和扒地效果。本研究一級運動員前4次落地時刻支撐腿膝關(guān)節(jié)角度分別為135.22°±26.29°、119.16°±6.29°、145.38°±23.82°和126.88°±6.72°，二級運動員為 120.00°±15.47°、131.50°±15.34°、132.69°±12.62°和138.54°±16.83°；前4步支撐從著地時刻到離地時刻，一級運動員平均伸膝36.54°、44.93°、20.77°和32.36°，二級運動員平均伸膝51.19°、38.98°、34.71°和30.77°；一級運動員前4次落地時刻支撐腿髖關(guān)節(jié)角度分別為118.31°±9.24°、120.2°±20.64°、124.3°±15.49°和120.5°±10.14°，二級運動員為118.8°±11.77°、128.2°±12.20°、127.73°±7.22°和128.87°±8.93°；前4步支撐從著地時刻到離地時刻，一級運動員平均伸髖 50.35°、52.15°、43.85°和49.77°，二級運動員平均伸髖 50.68°、39.46°、41.55°和37.92°。本研究結(jié)果表明，支撐腿伸膝特征方面，除第2步支撐腿膝關(guān)節(jié)伸展幅度一級運動員大于二級運動員外，其余各步支撐髖關(guān)節(jié)伸展幅度二級運動員均大于一級運動員；支撐腿伸髖特征方面，除第1步支撐腿髖關(guān)節(jié)伸展幅度一級運動員略小于二級運動員外，其余各步支撐髖關(guān)節(jié)伸展幅度二級運動員均大于一級運動員。一、二級運動員在著地支撐階段伸髖幅度要大于伸膝幅度，因此起跑加速階段運動員主要是通過伸髖來進行加速，而優(yōu)秀運動員表現(xiàn)出了伸膝幅度更小而伸髖幅度更大的趨勢。較小的膝關(guān)節(jié)伸展角度有利于髖部力量與地面之間的傳遞，減小支撐腿的支撐時間，加大整條腿在身體下方的擺動速度，有利于運動員跑速的提高（見表5）。

2.4 起跑加速階段重心水平方向上時間百分比與位移百分比研究

通過研究表明，運動員起跑加速階段的時間百分比和位移百分比可以了解起跑加速過程的節(jié)奏。本研究結(jié)果顯示，一級運動員各階段身體重心水平位移百分比第4步支撐〉第3步支撐〉騰空4〉第2步支撐〉蹬離起跑器〉第1步支撐〉騰空3〉騰空2〉騰空1，一級運動員各階段時間百分比蹬離起跑器〉第1步支撐〉第2步支撐〉第3步支撐〉第4步支撐〉騰空4〉騰空3〉騰空2〉騰空1，二級運動員各階段身體重心水平位移百分比第4步支撐〉第3步支撐〉第2步支撐〉第1步支撐〉蹬離起跑器〉騰空4〉騰空3〉騰空2〉騰空1，二級運動員各階段時間百分比蹬離起跑器〉第1步支撐〉第2步支撐〉第4步支撐〉第3步支撐〉騰空4〉騰空3〉騰空2〉騰空1。表明，一級運動員身體重心水平位移百分比蹬離起跑器〉第1步支撐；二級運動員第1步支撐〉蹬離起跑器。一、二級運動員最主要的技術(shù)差異存在于蹬離起跑器與第1步支撐階段，一級運動員蹬離起跑器階段支撐時間百分比小于二級運動員，而一級運動員位移百分比大于二級運動員，說明一級運動員蹬離起跑器技術(shù)更好，用更短的時間讓身體重心通過更大的位移，起動速度更快。一級運動員的第1步支撐時間百分比與位移百分比，相對二級運動員均較小，分析原因可能是因為一級運動員第一次落地時支撐腿膝關(guān)節(jié)角度更大，而擺動腿膝關(guān)節(jié)角度更小，身體重心與支撐腿腳趾間水平距離更大，從而使第1步加速節(jié)奏更快（見圖1～圖2）。

圖1 一級運動員水平方向各階段時間百分百與位移百分比Figure1 Percentage and Displacement Percentage of Each Stage of the First Class Athletes in the Horizontal Direction

圖2 二級運動員水平方向各階段時間百分百與位移百分比Figure2 Percentage and Displacement Percentage of Each Stage of the Second Class Athletes in the Horizontal Direction

研究結(jié)果表明，一、二級運動員從蹬離起跑器到第4步支撐加速過程中，支撐階段位移百分比和時間百分比要大于騰空階段，說明起跑加速主要是通過支撐階段來進行加速，從第1步支撐到第4步支撐，支撐時間逐漸縮短而位移距離逐漸增大，說明起跑加速前4步節(jié)奏逐漸加快。一、二級運動員在蹬離起跑器階段時間百分比和位移百分比存在差異，一級運動員在蹬離起跑器過程中時間百分比更小，而位移百分比更大，說明一級運動員起跑蹬離起跑器過程中蹬伸加速效果更好。

3 結(jié)論

（1）一級運動員預備姿勢時，后腿膝關(guān)節(jié)角度顯著，高于二級運動員（一級為139.68°±27.35°，二級為118.85°±11.26°，P〈0.05）。經(jīng)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，后腿膝關(guān)節(jié)角度與后腿擺動過程中屈膝角速度峰值之間呈顯著正相關(guān)（r=0.857，P〈0.01），運動員后腿屈髖角速度峰值與后蹬起跑器階段平均水平速度呈顯著正相關(guān)（r=0.573，P〈0.05）。因此，預備姿勢較大的后腿膝關(guān)節(jié)角度對提高后蹬起跑器階段的水平速度是有利的。

（2）從第1步到第4步支撐腿蹬離地面瞬間，優(yōu)秀運動員重心水平速度更大，而重心垂直速度更小。前4步起跑加速過程中，運動員重心水平速度不斷增加，每一步加速都較明顯，但前4步起跑加速每一次離地時刻重心垂直速度卻相對穩(wěn)定，說明起跑加速后蹬過程主要是為了快速獲得運動員重心水平速度的增長而保持相對穩(wěn)定的垂直速度的技術(shù)規(guī)律。

（3）一、二級運動員前4步蹬離地面時的支撐腿髖關(guān)節(jié)角度介于166.45°～172.35°之間，一、二級之間差異不存在顯著性。不同運動員在蹬離地面時髖角存在較大的個體差異性，但是與國內(nèi)外優(yōu)秀運動員數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，世界級優(yōu)秀短跑運動員前3步蹬離地面時支撐腿髖關(guān)節(jié)角度比其他水平運動員要小。

（4）前4步支撐從著地時刻到離地時刻，一級運動員平均伸膝20.77°～44.93°，二級運動員平均伸膝30.77°～51.19°；一級運動員平均伸髖 43.85°～52.15°，二級運動員平均伸髖 37.92°～50.68°。一、二級運動員在著地支撐階段伸髖幅度要大于伸膝幅度，因此起跑加速階段運動員主要是通過伸髖來進行加速，而優(yōu)秀運動員表現(xiàn)出了伸膝幅度更小而伸髖幅度更大的趨勢。

（5）一、二級運動員從蹬離起跑器到第四步支撐加速過程中，支撐階段位移百分比和時間百分比要大于騰空階段位移百分比和時間百分比，從第一步支撐到第四步支撐，支撐時間逐漸縮短而位移距離逐漸增大，一級運動員在蹬離起跑器過程中時間百分比更小，位移百分比更大，說明支撐階段是起跑加速主要動力來源階段，而且起跑加速前四步加速節(jié)奏逐漸加快，一級運動員在蹬離起跑器過程中蹬伸加速效果更好。