第13屆全運會優(yōu)秀男子撐竿跳高運動員助跑階段的運動學(xué)研究

王濤 宋廣林

摘?要：運用現(xiàn)場拍攝、運動錄像解析、數(shù)理統(tǒng)計等研究方法，以13屆全國運動會男子撐竿跳高進入決賽的5名運動員（成績在5.30 m及以上）的技術(shù)特點為研究對象，對運動員持竿助跑過程中的步長、步速、撐竿傾角、擺動幅度（左右）進行生物力學(xué)解析，探討現(xiàn)階段我國男子撐竿跳高運動員助跑階段的技術(shù)特征，揭示持竿助跑的節(jié)奏和規(guī)律，為更好地促進撐竿跳高技術(shù)的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：全運會;撐竿跳高;助跑;技術(shù)分析

中圖分類號：G823.2?文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006-2076（2019）04-0094-06

Abstract：With field shooting， sports video analysis， mathematical statistics and other research methods， the technical characteristics of 5 male pole vaulters （with scores of 5.30 m or above） who entered the finals of the 13th National Games were studied.The biomechanical analysis is carried out on the step length，step speed，pole angle and swing range （left and right） of the athletes. It discusses the technical characteristics of Chinese male pole vaulters in the run-up stage， and reveals the rhythm and rule of pole holding run-up， so as to provide scientific basis for promoting the development of pole vaulting technology.

Key words：National Games;pole vaulting;run-up;technical analysis

撐竿跳高“人-竿”協(xié)同的技術(shù)原理要求在撐竿跳高完整技術(shù)動作的過程中，“人”和“竿”在時間和空間位置上做到協(xié)調(diào)一致和統(tǒng)一運動，持竿助跑階段最主要的任務(wù)就是在保證順利插竿起跳的同時盡可能多地獲得更多的能量，為了達到此目需要良好地發(fā)揮“人-竿”系統(tǒng)的整體性，以便形成穩(wěn)定的助跑，在達到最大可控速度后以良好的步態(tài)銜接完成插竿起跳動作。

近年來我國男子撐竿跳高出現(xiàn)以薛長銳、丁邦超、姚捷等為代表性的運動員不斷刷新全國紀(jì)錄，但由于撐竿跳高完整技術(shù)動作本身特點，橫向距離較長、縱向空間距離較大，國內(nèi)對該項目研究較少。本研究以第13屆全運會中我國優(yōu)秀男子撐竿跳高運動員的技術(shù)特點為研究對象，反映現(xiàn)階段我國男子撐竿跳高運動特點與技術(shù)水平，填充該項目科學(xué)研究數(shù)據(jù)，對現(xiàn)階段各運動員的技術(shù)診斷與今后的訓(xùn)練等都具有重要參考價值。

1?研究對象與方法

1.1?研究對象

本研究以2017年9月7日在天津舉行的中華人民共和國第13屆全國運動會（以下簡稱13屆全運會）男子撐竿跳高進入決賽的前5名運動員（成績在5.30m及以上）的技術(shù)特點為研究對象，以5名運動員助跑階段的技術(shù)參數(shù)為研究內(nèi)容。

1.2?研究方法

1.2.1?文獻資料法

本研究以“撐竿跳高”“助跑”“技術(shù)分析”為關(guān)鍵詞，通過國家圖書館、中國知網(wǎng)、山東師范大學(xué)圖書館、國際田聯(lián)官方網(wǎng)站、中國田徑協(xié)會查閱有關(guān)數(shù)據(jù)、書籍及文獻，檢索文獻時間段為2007年—2017年，總共收集相關(guān)中文文獻17篇;以“Pole vault”為英文關(guān)鍵詞通過EBSCO等檢索工具收集外文文獻12篇，以其中8篇為主要參考，進而獲得與本研究相關(guān)的各項理論依據(jù)及信息。

1.2.2?運動生物力學(xué)拍攝測量法

1.2.2.1?影片拍攝

本研究使用4臺同型號JVC攝像機（型號為GC-PX100）進行拍攝，攝像機拍攝頻率為50 Hz，在13屆全運會男子撐竿跳高決賽前，以資格賽進行預(yù)先拍攝，從而達到了預(yù)實驗的目的。決賽時對進入決賽的12名運動員進行現(xiàn)場拍攝，起拍高度為5.30 m，最終拍攝數(shù)據(jù)保留下前5名運動員的全部比賽現(xiàn)場視頻。

采用定點視頻拍攝（如圖1），1、2、3號機位機身固定，其中1號機位于起跳點附近，主光軸垂直于運動平面，用于拍攝運動員倒四步至起跳完成的完整過程;2號機位于1號機右側(cè)，主光軸與運動平面垂直，用于拍攝運動員倒四步到倒九步助跑過程;3號機正對于助跑道前行方向，主光軸落在助跑道的中線與運動平面平行;4號機位于1、2號機之間，掃描運動員助跑起跳全部過程。

1.2.2.2?錄像解析

視頻圖像解析采用北京體育大學(xué)開發(fā)的視訊錄像分析，解析頻率為50 Hz，對所得的數(shù)據(jù)通過數(shù)字濾波進行平滑處理，截斷頻率10 Hz，得到原始數(shù)據(jù)。

比例尺設(shè)置：以運動員助跑的行進方向標(biāo)定為X軸正值，以與地面垂直向上為Y軸建立坐標(biāo)軸，比賽結(jié)束后在助跑道內(nèi)進行標(biāo)尺拍攝，側(cè)面（1、2號機）比例尺標(biāo)尺橫桿與地面及攝像畫面平行，豎竿垂直于地面，標(biāo)定位置分別為0 m（穴斗后沿）、2 m、4 m、6 m、8 m、10 m，3號機比例尺標(biāo)尺橫桿水平方向與攝像平面平行，豎竿垂直于地面，以穴斗后沿為基點2 m為單位在助跑道內(nèi)標(biāo)定得到行進比例尺標(biāo)定個數(shù)為15個，得到橫縱向長度比例標(biāo)尺。

1.2.3?數(shù)理統(tǒng)計法

運用Spss19數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件對原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析。

2?結(jié)果與分析

在持竿助跑的過程中，運動員通過合理的步幅節(jié)奏，在控制好撐竿的情況下，達到自身的最大可控速度完成起跳動作[1]。隨著撐竿的不斷降落，前翻力矩所產(chǎn)生的力逐漸增大，迫使運動員必須采用保持身體直立、加快步頻及高抬腿的身體形式，形成一種“追竿”的跑動方式來降低由于撐竿下降而產(chǎn)生的對速度的影響，具體特征如下。

2.1?步長特征

在本研究中，5名運動員的全程助跑的平均步數(shù)為17.2步，研究數(shù)據(jù)顯示，在全程助跑過程中運動員的步長節(jié)奏大致可分為三個階段：步長增大期（1～4）、步長穩(wěn)定期（5～12）、步長調(diào)節(jié)期（13～17）?，F(xiàn)有的文獻中對步長特征的研究主要集中在對倒數(shù)三步的研究，本研究對現(xiàn)階段我國男子撐竿跳高運動員倒數(shù)三步步長及步長差值的研究數(shù)據(jù)如表2所示。

我國優(yōu)秀男子撐竿跳高運動員倒數(shù)三步的步長節(jié)奏呈現(xiàn)步長逐漸減小的趨勢，倒數(shù)三步步長差值總體呈現(xiàn)“大-小”模式，與世界優(yōu)秀撐竿跳高運動員相一致，這表明在最后兩步的助跑中，運動員均采用了減小步幅從而加快步頻的方式，符合撐竿跳高的助跑的技術(shù)特征和要求。最后幾步的助跑步幅節(jié)奏對起跳時水平速度的保持和損失有著重要的影響，謝慧松[3]和張軍霞[4]等的研究均指出，世界優(yōu)秀運動員助跑的最后兩步步長規(guī)律為，倒二步長于倒一步，差值為10～20 cm，表2中①為前世界紀(jì)錄保持者布勃卡在意大利塞斯特列雷6.14 m時的步長數(shù)據(jù)。但從步長縮短的幅度來看，只有薛長銳（5.30 m）張偉（5.50 m）與楊雁盛（5.30 m）三跳較為合理，總體縮短幅度較小。

從數(shù)據(jù)反映的情況來看，我國男子撐竿跳高運動員在助跑的最后兩步的銜接存在相同的問題，在合理調(diào)整和控制倒二步的步幅方面有待于改善和提高。但步長的變化幅度與運動員的助跑支撐以及身體重心的保持有著密切的關(guān)系，步幅差值小也是運動員積極起跳的一種體現(xiàn)，沒有因為臨近起跳點而采取的刻意技術(shù)動作變化，同時運動員的步長與其本身的身體形態(tài)有重要的關(guān)系。這種數(shù)據(jù)差異與運動員比賽時的競技狀態(tài)有關(guān)，也會隨著時間與環(huán)境的變化而發(fā)生改變。

2.2?步速特征

為起跳后能夠良好地進行懸垂擺體、拉轉(zhuǎn)推桿以及后續(xù)動作，撐竿跳高運動員必須在助跑過程中達到身體最大可控速度的情況下獲得最大的動能。理論層面上來說，拋出其他因素的影響，運動員水平速度越大成績就越好[5]。謝慧松等人的研究顯示，撐竿跳高成績與助跑過程中的水平速度相關(guān)系數(shù)r=0.72[6]（P<0.05），這說明較高的水平速度是獲得較大動能的基礎(chǔ)，同時也是創(chuàng)造優(yōu)異成績的必要條件[7]。

前期平穩(wěn)的助跑如何保持并逐漸加速至自身最大可控速度直至完成穩(wěn)定的起跳是助跑過程的關(guān)鍵。我國優(yōu)秀男子撐竿跳高的助跑步數(shù)為18±2步，從助跑至起跳完成整體表現(xiàn)為加速狀態(tài)（如圖3），加速助跑與起跳之間的銜接，其中以最后三步的助跑速度變化最為關(guān)鍵，倒一步的速度變化率最為突出。本研究的數(shù)據(jù)顯示，我國優(yōu)秀男子撐竿跳高運動員最后三步助跑的水平速度表現(xiàn)為逐漸增加，助跑平均速度與世界優(yōu)秀運動員差距不大，資料顯示布勃卡在跳過6.14 m時倒一步水平速度為9.77 m/s，倒二步水平速度為9.64 m/s，從這一指標(biāo)來看，我國運動員最后三步助跑平均速度與世界優(yōu)秀運動員（9.39±0.32 m/s）[2，8]相差并不明顯，但最后兩步各步平均速度與其相差較大，這說明我國運動員在助跑最后三步助跑中對于最后兩步的減少步長加快步頻積極蹬地的能力有待于提高與改進。但從個案的角度來看，薛長銳最后三步助跑平均速度最高可達9.68 m/s，與世界優(yōu)秀運動員助跑水平齊平，倒一步平均速度高達10.

26 m/s，從該數(shù)據(jù)反映的指標(biāo)來看該名運動員的助跑速度保持能力已位于撐竿跳高項目的世界前列。

步速差值方面，良好的步態(tài)銜接的直接表現(xiàn)就是兩步之間的步速差值，在起跳前形成高速、穩(wěn)定的步速是順利起跳的必要條件，因此在助跑最后階段理應(yīng)不出現(xiàn)較大的步速波動。世界優(yōu)秀運動員倒四步速度平均差值為0.117±0.112 m/s[9]，我國優(yōu)秀運動員平均差值為0.210±0.017 m/s，從數(shù)值的角度看，整體差值幅度較大，平均差值約為世界優(yōu)秀運動員兩倍，薛長銳、丁邦超兩名運動員差值幅度較為合理，張偉、姚捷、楊雁盛三名運動員倒數(shù)兩步的速度起伏較大。因此助跑的速度也并非越快越好，過度注重速度的提升勢必會影響到插竿起跳的效果，良好的步態(tài)銜接必須建立在速度逐漸增大并保持穩(wěn)定的基礎(chǔ)之上，我國運動員在以后的訓(xùn)練中應(yīng)在發(fā)展運動員最大可控速度的同時注意最后三步的節(jié)奏控制。

2.3?持竿助跑中撐竿傾角的變化特征

持竿助跑中的撐竿傾角：在持竿助跑過程中運動員持竿與界定水平面之間的夾角。本研究界定所有與水平面之間的夾角，水平面之上為正值，水平面之下為負值，以運動員每一步落地瞬間時撐竿的狀態(tài)測量角度（圖4）。

從助跑起動方式來看，本研究的研究對象均以靜止-身體前傾（撐竿傾角61.72°±2.65°）-起動的方式來擺脫靜止?fàn)顟B(tài)，隨著步頻的逐漸加快撐竿傾角也逐漸降低。葛蘊等的研究曾指出，助跑的速度、步頻也并非越快越好，只有在運動員可控的速度之內(nèi)配合良好的降竿節(jié)奏，才能達到較好的起跳效果[10]。表4數(shù)據(jù)顯示，運動員的降竿幅度隨著步頻的加快而增大，且步頻越快降竿幅度也越大，同時撐竿在降低過程中產(chǎn)生前翻的拉力增大運動員前進的動力，促使步頻的增加。整體數(shù)據(jù)指標(biāo)來看（圖5）運動員在倒三步之前基本處于平穩(wěn)期，即助跑速度穩(wěn)步增大同時伴隨撐竿的平穩(wěn)降落，進入倒三步后，伴隨高速的助跑運動員進行舉竿與插竿，從折線圖的趨勢可以明顯看出，我國優(yōu)秀男子撐竿跳高運動員均在最后兩步完成，其中最大降竿幅度為丁邦超22.7°（5.30 m）。在高速的助跑環(huán)境下，降竿幅度越大，技術(shù)難度越大，這就要求運動員控制高速的持竿助跑速度與平穩(wěn)并且較小的降竿幅度。姚捷、楊雁盛兩名運動員的相比世界優(yōu)秀運動員最后兩步撐竿的平均降竿幅度（18.67°±4.135°[2]）較小，分別為16°、16.2°，薛長銳最后兩步降竿幅度平均為18.95°、從數(shù)據(jù)上看與世界運動員基本持平，而張偉與丁邦超兩名運動員最后兩步平均降竿幅度較大，分別為20.68°、22°。

從本研究的數(shù)據(jù)來看，我國運動員持竿助跑最后兩步降竿幅度整體偏高，與世界優(yōu)秀運動員相比，只有薛長銳一名運動員與世界優(yōu)秀運動員持平，這表明在持竿助跑訓(xùn)練過程中，除了要保證較高的助跑速度之外，還要對降竿的節(jié)奏與速度增加的配合加以控制。持竿助跑過程中運動員在增大速度的同時還要合理地控制撐竿帶來的前翻動力，達到最大可控速度的同時要配合撐竿的快速降落，從而產(chǎn)生較好的起跳效果。

2.4?持竿助跑撐竿擺幅特征

撐竿擺幅：運動員在持竿助跑過程中撐竿左右擺動的距離。本研究通過對3號機收集的視頻信息進行處理，以助跑區(qū)跑道中軸線為基礎(chǔ)線定位Y軸，以與助跑區(qū)跑道垂直的水平線為X軸建立坐標(biāo)系，以0.04秒為一個單位進行擺動幅度撐竿標(biāo)志標(biāo)定，以賽后場地比例尺拍攝中3號機特定比例尺進行數(shù)據(jù)分析標(biāo)定，截取行進比例尺15個（圖6）。

撐竿跳高“人-竿”協(xié)同的技術(shù)原理要求在撐竿跳高完整技術(shù)動作的過程中，“人”和“竿”在時間和空間位置上做到協(xié)調(diào)一致和統(tǒng)一運動，從而以良好的動作方式和相互控制達到最佳的運動效果[11]。持竿助跑則是“人-竿”系統(tǒng)獲得起跳后動能的前提和保證，在此階段最主要的任務(wù)就是在保證順利插竿起跳的同時盡可能多地獲得更多的能量，為了達到此目的需良好地發(fā)揮“人-竿”的協(xié)同作用。

在助跑過程中由于撐竿的降落及擺動會產(chǎn)生不同方向的翻轉(zhuǎn)力矩，理論上講若撐竿的前進方向（背后觀測）為直線或與運動員的前進軌跡相吻合，則撐竿的正常下降產(chǎn)生向前的前翻力矩，促進運動員助跑速度的增加，即通常所稱之為（追竿跑）;但在實際的助跑加速過程中由于運動員的助跑軌跡并非直線而且擺臂勢必會產(chǎn)生向前后及左右的撐竿擺動，從而產(chǎn)生擺動幅度，左右擺動幅度越大，產(chǎn)生的側(cè)翻力就越大，不利于助跑節(jié)奏的控制和水平速度的增加，影響助跑結(jié)束后插竿起跳的效果。因此在助跑時手持撐竿并在逐漸加速的過程中使撐竿平穩(wěn)降落，要求運動員在提高助跑速度的同時控制撐竿的擺動及變化特征。

本研究數(shù)據(jù)顯示，我國優(yōu)秀男子撐竿跳高運動員持竿助跑擺幅個體差距較大，其中薛長銳與丁邦超擺幅較小，均值分別為55.06 cm、52.38 cm，這表明兩名運動員在助跑過程中對撐竿的控制較為穩(wěn)定，由于撐竿的擺動對助跑的影響相對較小;相比之下張偉與楊雁盛的擺動幅度較大，達到了1 m以上，楊雁盛的撐竿上頭運動軌跡已經(jīng)越過了助跑區(qū)的跑道寬度，如此較大的擺動幅度，分析其原因有以下方面：第一，助跑時對撐竿的控制較差;第二，持竿助跑加速過程不穩(wěn)定，導(dǎo)致“人-竿”系統(tǒng)遭到破壞，人竿速度分離使擺動幅度增大;第三，撐竿磅數(shù)較小則彈性小韌性不穩(wěn)定，持竿助跑過程中撐竿本身的擺動幅度大;第四，比賽競技狀態(tài)因素的影響。

通過觀察研究對象技術(shù)數(shù)據(jù)與慢動作下視頻對比還發(fā)現(xiàn)，成功過桿的前提是穩(wěn)定且有節(jié)奏的持竿助跑。以運動員個案分析，助跑時的擺動幅度隨起跳高度的升高而增大，因此持竿助跑撐竿的擺動幅度與比賽環(huán)境及運動員臨場的心理也有重要的相關(guān)性。

3?結(jié)論

3.1?合理的步長調(diào)節(jié)期應(yīng)為隨步頻與速度增大而步長逐漸減小，減小比例均勻且適中。現(xiàn)今我國優(yōu)秀男子撐竿跳高運動員助跑階段的倒數(shù)兩步步長差值總體呈現(xiàn)“大-小”模式，步長比例整體態(tài)勢與世界優(yōu)秀運動員有較大差距。

3.2?全程助跑的水平速度表現(xiàn)為逐漸增加狀態(tài)，薛長銳倒一步平均速度為10.26 m/s，高于現(xiàn)階段世界優(yōu)秀運動員數(shù)據(jù)水平，但我國運動員總體步速起伏較大，不利于形成良好的起跳動作。

3.3?全程助跑降竿幅度隨著步頻的加快而增大，且步頻越快降竿幅度也越大，前14±2步助跑中降竿幅度較為合理，最后兩步降竿幅度整體偏高，只有薛長銳一名運動員與世界優(yōu)秀運動員相持平。

3.4?持竿助跑過程中撐竿擺動幅度個體差距較大，良好的跑動、擺臂節(jié)奏有利于持竿助跑節(jié)奏的控制和助跑速度的保持。

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