增加助跑步數(shù)對男子跳遠(yuǎn)運動員踏跳動作運動學(xué)指標(biāo)的影響

李志遠(yuǎn)，王 相，張 宇

(1.浙江大學(xué) 公共體育與藝術(shù)部，杭州 310058；2.上海體育學(xué)院 體育教育訓(xùn)練學(xué)院，上海 200438)

跳遠(yuǎn)是將助跑所獲得的速度利用踏跳方式進行方向轉(zhuǎn)換的身體投射運動，跳躍距離代表著運動員成績的好壞[1-2]。想要獲得較遠(yuǎn)的跳躍距離，除了獲得較高的水平速度外，還要在踏跳過程中盡可能減少水平速度損失的同時獲得較大的垂直速度[3-5]。因此，在訓(xùn)練和比賽中要注意助跑和踏跳的有效結(jié)合。

在跳遠(yuǎn)專項訓(xùn)練中，通常采用少于比賽的助跑步數(shù)進行助跑踏跳練習(xí)[6]。運動員減少助跑步數(shù)可以在調(diào)整水平速度的同時，集中注意力進行踏跳動作練習(xí)。一般而言，短助跑跳躍練習(xí)能夠?qū)φ奖荣愔?長距離)跳躍產(chǎn)生正面效果。目前，很多學(xué)者已經(jīng)對助跑步數(shù)與助跑速度和跳躍距離的關(guān)系開展了研究。結(jié)果表明，助跑步數(shù)與助跑速度和跳躍距離間存在顯著性正相關(guān)關(guān)系[7-9]。然而實踐中，也存在增加助跑步數(shù)但跳躍距離未隨之增加的情況，短距離助跑時所跳出的成績并不能保證一定可以在全程助跑中發(fā)揮出來。在這種情況下，短距離助跑作為專項訓(xùn)練手段的意義和價值就有待進一步探討，也有必要探索在增加助跑步數(shù)情況下增加跳躍距離的訓(xùn)練手段。

目前，以助跑步數(shù)作為分析對象探討其對踏跳技術(shù)動作影響的研究較少，短距離助跑對全程助跑踏跳產(chǎn)生哪些影響也未被深入探討[7]。分析研究從短助跑到長助跑過程助跑步數(shù)變化對助跑速度和踏跳動作的影響，對科學(xué)選擇跳遠(yuǎn)專項技術(shù)訓(xùn)練手段，合理安排訓(xùn)練負(fù)荷具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

募集12名一級以上跳遠(yuǎn)運動員(身高為1.78±0.07 m，體重為65.6±4.9 kg，年齡為22.7±0.07歲，最好成績?yōu)?.04±0.27 m)參加本研究的實驗測試。實驗前向運動員說明本研究的目的并詳細(xì)介紹實驗條件，提醒運動員在感到危險的情況下，可以隨時中止測試活動，運動員均簽署知情同意書。

1.2 實驗流程

實驗跳躍按照訓(xùn)練模式進行，分別進行6步、8步、10步、12步、14步和16步的助跑跳遠(yuǎn)練習(xí)，各組跳躍之間安排充分的休息以消除疲勞影響。每個助跑步數(shù)跳躍1—3次，取最好成績作為分析對象。本研究的受試者在正式比賽中一般采用18—20步的助跑步數(shù)，訓(xùn)練中多采用12步或14步的助跑步數(shù)，采用12步以上的助跑可以產(chǎn)生足夠高的助跑速度進行跳躍。為此，12步助跑以上的跳躍可以作為長助跑跳躍。短助跑跳躍成績分別為6步、8步和10步助跑跳躍的平均值，長助跑跳躍成績分別為12步、14步和16步助跑跳躍的平均值，將二者作為分析對象。

1.3 數(shù)據(jù)的分析方法和指標(biāo)計算

在正對踏跳板20 m處架設(shè)一臺高速攝像機，攝像機放置在跑道前進方向右側(cè)，主光軸垂直于助跑跑道，以250 fps進行拍攝(圖1)。截取范圍為踏跳腳著地前10幀到離地后10幀間的圖像，采用Frame-DIASⅡ(DHK公司制)對運動員身體上的23個點進行數(shù)字化處理。

圖1 拍攝現(xiàn)場示意圖

二維空間坐標(biāo)值采用由殘差分析法所決定的10.0—22.5 Hz的最佳阻斷頻率，并用Butterworth Digital Filter 進行平滑處理。重心位置及各自慣性特征采用美國Dempster人體模型解析獲取[10]。

助跑速度為踏跳著地時身體重心的水平速度。踏跳時間利用解析圖像中踏跳離地時的幀數(shù)值減去最初著地時的幀數(shù)值獲取。將離地時垂直速度作為踏跳質(zhì)量指標(biāo)，通過離地時垂直速度除以水平速度損失量計算踏跳指數(shù)。跳遠(yuǎn)項目需要盡可能地減少水平速度損失并獲得較大垂直速度。因此，踏跳指數(shù)增加需要通過減小水平速度的損失與增大垂直速度兩方面予以衡量[10]。

采用Jacobs模型[11]將踏跳過程中身體重心速度變化分為身體前旋和伸展2個階段。踏跳過程中速度的變化用以下公式進行表示：

(1)

(2)

圖2 運動員踏跳過程示意圖

(1)身體重心前旋的平均角速度(足部支撐點與身體重心連線與水平面形成的夾角的角速度)。

(2)蹬伸速度(足部支撐點與身體重心連線在踏跳階段蹬伸期的最大伸長速度)。

(3)踏跳腿著地角和離地角。

(4)踏跳腿著地時刻到離地時刻的角度變化量。

另外，通過長助跑與短助跑的比值來比較和分析短助跑到長助跑過程中各相關(guān)參數(shù)的變化。

1.4 統(tǒng)計

各測量項目結(jié)果用M±SD表示，在不同助跑步數(shù)下各指標(biāo)采用單因素方差分析進行差異性檢驗，并采用LSD法進行多重比較。各測量項目和計算指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)采用Pearson法進行計算，顯著性水平為p<0.05。

2 研究結(jié)果與分析

表1顯示，隨著助跑步數(shù)的增加，跳躍距離和助跑速度增加，踏跳時間縮短。跳躍距離方面，16步和14步助跑的跳躍距離與12步、10步、8步和6步助跑的跳躍距離存在著顯著性差異，且6—12步各步數(shù)間的跳躍距離也存在顯著性差異。助跑速度方面，從6步到16步助跑速度逐漸增大且各步數(shù)之間均存在顯著性差異。踏跳時間方面，長助跑踏跳時間與短助跑踏跳時間存在顯著性差異。表1的實驗結(jié)果已證實，隨著助跑步數(shù)增加，助跑速度和跳躍距離也增加。

表1 各助跑步數(shù)條件下的跳躍距離、助跑步數(shù)和踏跳時間

表2顯示，長助跑與短助跑跳躍距離比與助跑速度比之間未存在顯著性相關(guān)關(guān)系(p>0.05)，而跳躍距離比與踏跳時間比之間存在顯著性負(fù)相關(guān)(p<0.05)，與踏跳指數(shù)比之間存在顯著性正相關(guān)(p<0.05)?？梢姡S著助跑步數(shù)增加，踏跳時間明顯縮短。因此，通過增加助跑距離增加助跑速度時，還應(yīng)盡可能在短時間內(nèi)完成踏跳動作，但在這種條件下，需要在短時間內(nèi)發(fā)揮出最大踏跳力量。Huang等[12]發(fā)現(xiàn)，在跳遠(yuǎn)踏跳過程中短時間內(nèi)發(fā)揮出極大爆發(fā)力尤為重要。另外，表2結(jié)果顯示，從短助跑到長助跑，助跑速度比與跳躍距離比無相關(guān)關(guān)系，表明提高助跑速度并不是提高跳躍距離的決定因素，踏跳動作質(zhì)量才是助跑速度能否有效轉(zhuǎn)化為跳躍距離的關(guān)鍵因素。

表2 “長—短”助跑的跳躍距離比與助跑速度比、踏跳時間比、踏跳指數(shù)比的關(guān)系

表3顯示，長助跑的踏跳指數(shù)顯著小于短助跑(p<0.05)，踏跳時垂直速度相當(dāng)，水平速度損失顯著大于短助跑(p<0.05)。同時，圖3顯示，16步和長助跑均值踏跳指數(shù)(r=0.891，p<0.01)與跳躍距離比之間存在顯著性正相關(guān)(r=0.847，p<0.05)，6—10步助跑情況下二者相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，12—16步二者相關(guān)系數(shù)變?yōu)檎登抑饾u增長，表明在高速助跑情況下，為增加跳躍距離，需在縮短踏跳時間的同時盡量減少水平速度損失，同時加大腳的蹬伸力量以獲得較大的垂直速度。

表3 不同助跑步數(shù)條件下的踏跳指數(shù)、垂直速度和水平速度損失量

圖3 各助跑步數(shù)中踏跳指數(shù)與跳躍距離比的相關(guān)系數(shù)

表4顯示，踏跳時間比與踏跳角度變化量比之間存在顯著性正相關(guān)(p<0.05)，而與平均前旋角速度比之間存在顯著性負(fù)相關(guān)(p<0.05)。進行幾何學(xué)特征分析得出，為縮短踏跳時間，應(yīng)減少踏跳過程中的前旋角度，適當(dāng)增加前旋角速度。Jacobs等[11]研究得出，短跑起跑時前旋角速度平均增加25.3%，暗示要縮短起跑時間，需最大限度地增加起跑時身體前旋角速度，本研究中的觀點與Jacobs等研究較一致。然而，本研究中平均前旋角速度的增加量，最小為106%，最大為119%。出現(xiàn)以上差異的原因是，與短跑不同，跳遠(yuǎn)運動員在長距離助跑中可能存在水平速度增加而踏跳時前旋角速度未發(fā)生變化的情況。

表4 “長—短”助跑的踏跳時間比與踏跳時身體重心軌跡的關(guān)系

表5顯示，長助跑過程中水平速度損失量與平均前旋角速度之間存在顯著性負(fù)相關(guān)(p<0.05)，而短助跑中，水平速度損失量與踏跳時身體平均前旋角速度間未存在相關(guān)關(guān)系(p>0.05)。表明在長助跑提高助跑速度的情況下進行踏跳動作，對運動員的體力和技術(shù)有著較高的要求。具體而言，在長距離助跑中，要采用使身體前旋角速度增加的踏跳，這是運動員在延長助跑距離時需關(guān)注的重要技術(shù)。

表5 “長—短”助跑的平均前旋角速度與水平速度損失量的關(guān)系

前人相關(guān)研究中曾提示水平速度損失增大而垂直速度隨之增加的情況[3,13,14]。Hay等[2]發(fā)現(xiàn)，在踏跳過程的緩沖階段，應(yīng)在盡可能減少水平速度損失的同時，獲得較大的垂直速度。Bae等[15]認(rèn)為，運動員為獲得較大的垂直速度，需使踏跳腿在身體重心前方著地[14]。另外，Lisa等[7]也指出，踏跳時踏跳腿著地角與踏跳緩沖階段的水平速度損失之間未存在相關(guān)關(guān)系，而與垂直速度之間存在顯著性正相關(guān)，踏跳腿的著地角約為61°。Mackenzie[16]發(fā)現(xiàn)，踏跳腿的著地角在35—40°范圍時，可使跳躍距離最大化。Seyfarth等[17]運用數(shù)學(xué)模型進行研究發(fā)現(xiàn)，較小的著地角會導(dǎo)致運動員在踏跳階段損失水平速度，進而導(dǎo)致跳躍距離減小，而要達(dá)到最佳的跳躍距離，踏跳腿的著地角要接近60°。由此可以認(rèn)為，在短助跑情況下，踏跳腿在身體前方的著地范圍即使增加，下肢也能夠承受住地面的沖擊負(fù)荷；但在長助跑情況下，為保持較高水平速度而將踏跳腿過度超越身體重心著地，下肢將難以承受地面沖擊負(fù)荷，導(dǎo)致踏跳腿過度彎曲。所以在長助跑過程中，為減小踏跳腿負(fù)荷，踏跳時身體前旋角度應(yīng)該控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，利用較高角速度的身體前旋來完成踏跳動作。

身體前旋的作用是在踏跳緩沖期通過身體前旋而獲得垂直速度。但是，在前旋時身體會受到水平方向的強大制動力，同時在踏跳蹬伸期會產(chǎn)生垂直速度。為有效抑制水平速度損失和獲得較大的垂直速度，應(yīng)提高踏跳蹬伸期的下肢蹬伸速度。表6顯示，長助跑條件下的踏跳指數(shù)與蹬伸速度之間存在顯著性正相關(guān)(p<0.05)，但與身體平均前旋角速度之間不存在相關(guān)關(guān)系(p>0.05)。相關(guān)研究也顯示，優(yōu)秀運動員在踏跳時下肢肌群能在短時間快速伸縮，產(chǎn)生較強的爆發(fā)力[18-19]。

表6 “長—短”助跑的踏跳指數(shù)與踏跳時身體重心軌跡的關(guān)系

綜上所述，助跑速度隨助跑步數(shù)的增加而增加，為使較高的助跑速度有效轉(zhuǎn)化為較大的跳躍距離，運動員需要縮短踏跳時間，在減少水平速度損失的同時，獲得較大垂直速度。另外，減小身體前旋角度是縮短踏跳時間的關(guān)鍵，而提高踏跳蹬伸期的下肢蹬伸速度是獲得較大垂直速度的重要因素。

3 結(jié)論

在6—16步助跑范圍內(nèi)，隨助跑步數(shù)增加，助跑速度呈現(xiàn)增長趨勢，但與跳躍距離的增加之間存在非相對應(yīng)關(guān)系；在進行12—16步長距離助跑時，為增大跳躍距離，需在踏跳時縮短踏跳用時，在減少水平速度損失的同時，有效提高垂直速度。另外，在踏跳過程中減小身體前旋角度可以有效縮短踏跳用時，而提高下肢蹬伸速度可以獲得較大的垂直速度。本研究僅討論了增加助跑步數(shù)對運動員踏跳動作運動學(xué)指標(biāo)的影響，而未對下肢肌群力量及所做功率進行測定，今后有必要對此展開實驗研究。