我國優秀男子跳高運動員起跳技術的運動學分析

李厚林，王鵬，黃建民，許崇高

●成果報告Original Articles

我國優秀男子跳高運動員起跳技術的運動學分析

李厚林1，王鵬2，黃建民3，許崇高1

采用專家訪談法、三維高速攝像法、錄像解析法等研究方法，對我國4名優秀男子跳高運動員的起跳技術進行分析。研究發現：現代高水平背越式男子跳高運動員越來越重視起跳的速度，重心在起跳階段緩沖不明顯，騰起角度有減小的趨勢；在起跳階段我國男子跳高運動員起跳腿的緩沖幅度大于國外優秀運動員，髖、膝、踝3個關節的緩沖技術同起跳質量和運動員的傷病有很大聯系；上下肢擺動的協調配合可以幫助運動員獲得良好的起跳效果，建議教練員重視上下肢擺動比例的訓練。

運動學分析；男子跳高；起跳技術

男子跳高曾經是我國優勢項目，1983至1984年間，著名運動員朱建華連續3次打破男子跳高世界紀錄，但1986年后我國跳高運動的總體水平出現了下滑趨勢，與世界先進水平拉開了距離，并且在亞洲的優勢也逐漸喪失。面對這種現狀，本研究針對目前我國優秀男子跳高運動員的起跳技術進行系統分析，以幫助運動員更清楚地認識自己技術所存在的問題，旨在尋找制約我國男子跳高項目持續發展的癥結，為我國男子跳高運動員在技術訓練時提供較為準確的參考依據，提高實際訓練工作的針對性、合理性和科學性。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

研究對象為我國現階段優秀男子跳高運動員王臣、徐欣、張樹峰、黃海強，技術資料選用2008年全國田徑大獎賽杭州站每人最好一跳（見表1）。本文選用的國外運動員數據來自2005年世界田徑錦標賽男子跳高前8名運動員[1]（見表2）。

1.2 研究方法

1.2.1 專家訪談法對國家隊跳高教練員和運動生物力學專家就本研究進行訪談。

表1 研究對象基本情況表

表2 2005年世界錦標賽男子跳高前8名基本情況一覽表

1.2.2 三維高速攝像法（1）使用儀器：兩臺美國PULNIX公司生產的CCD高速像頭（TM-6710CL），高速采集卡為METEORIICAMERA-LINK；愛捷三維DLT輻射立體框架一套；同型號的三角架兩個。

（2）拍攝步驟：比賽前，兩臺攝像機分別置于起跳點左側和正后，主光軸垂直于運動平面，主光軸夾角約為90°（圖1）。攝像機距起跳點的距離均為14.5 m，機高1.2 m，拍攝頻率為120幀/s。比賽前后各拍攝一次立體框架，框架擺放：1號桿和2號桿的3號球中心連線為X軸，指向助跑方向；2號桿和7號桿的3號球中心連線為Y軸；Z軸為X、Y軸構成平面的垂直方向；0號短桿指向助跑方向（見圖2）。運動員開始助跑時啟動影像采集軟件，拍攝完整的技術錄像，中間不停機不碰機。

2 結果與分析

2.1 起跳階段重心高度參數的分析

起跳階段重心高度的變化較為復雜，重心高度同身高和技術有很大的關系。從表3可以看出，研究對象的平均身高低于國外運動員，說明我國運動員在身高上沒有優勢，只有王臣高于國外運動員的平均值。在起跳腳著地瞬間，中國運動員的重心平均高度為0.872 m，2005年世錦賽前8名的重心平均高度為0.93m，中國運動員HTD/身高的平均值為46.1%，國外優秀運動員為48.15%，我國運動員只有黃海強和王臣的值較接近，張樹峰的值最低。在排除由不同測量方法和手段產生誤差的情況下，可以看出我國運動員在起跳著地時重心較低，原因可能是我國運動員起跳腿的支撐力量弱于國外選手，在起跳著地時上體不能很快跟進。本文身體重心最大緩沖時的高度是指起跳著地瞬間到起跳離地瞬間重心的最低點，徐欣的重心最低點是起跳腿著地瞬間，不同于其他幾名運動員，其他幾名運動員起跳著地瞬間和最大緩沖兩時刻的重心差值也很小，最大的王臣也只有0.013m，比我們常識中的緩沖幅度小，說明現代高水平背越式跳高的起跳技術越來越注重起跳速度，這對運動員下肢專項能力有很高的要求，教練員在訓練中要把這個趨勢考慮進去。

H1是起跳腳離地瞬間身體重心的高度，它取決于運動員下肢長度以及起跳結束瞬間下肢的蹬伸幅度和身體舒展程度。分析表1、表2和表3可以看到研究對象的重心平均高度，H1/身高百分比的平均值均低于國外運動員，但差距并不是很大。造成這種差距的原因主要是我國運動員的身高條件以及起跳腿蹬伸時髖、膝、踝3個關節蹬伸不充分。值得一提的是4名運動員中王臣的72.9%比國外運動員平均值高，說明H1是王臣的技術優勢。

表3 起跳階段研究對象重心高度參數一覽表（m）

2.2 起跳階段角度特征的分析

2.2.1 騰起角度的分析跳高高度主要有3部分組成：一是H1，二是起跳后運動員的騰空高度H2，三是身體重心的最高點與橫桿的距離H3。其中最重要的高度是H2，因此要想獲得理想的跳高成績，H2最為關鍵，根據跳高原理：H2=V o2sinα/2g，（V o為騰起速度，α為騰起角度，g為重力加速度），可以看出H2的決定因素主要是騰起初速度和騰起角度。騰起角度是指起跳離地后身體重心運動軌跡方向與水平線的夾角，除了騰起初速度，主要影響H1的因素就是騰起角度。在運動學研究中，騰起角度是由重心水平分速度和垂直分速度通過數學公式計算得出的，因為起跳點和落地點不一致，需要一定的水平位移使身體依次越過橫桿，因此騰起角度要小于90°，背越式跳高騰起角度的范圍為50°～55°。

背越式跳高技術對助跑速度的要求越來越高，騰起角度也相應會出現一些變化。如表4所示，我國運動員和世錦賽前8名的騰起角度都要小于傳統認識的50°，說明由于助跑和起跳速度的提高，使離地瞬間重心的水平速度所占比例增大，這種變化使運動員更快過桿，有效的利用騰空高度。通過表4可以看出世錦賽前八名的平均騰起角度為45.52°，我國運動員的平均騰起角度為48.54°，除了張樹峰，中國運動員的騰起角度要大于國外優秀運動員，說明國外運動員通過提高重心水平分速度的比例來提高起跳效果和過桿的效率。僅僅從重心速度看，張樹峰起跳離地時的速度基礎最好，但是他的水平分速度比例過大，導致騰起角度較小，這可能會影響他起跳離地后身體的平衡和過桿技術。通過以上分析，筆者認為我國運動員需要通過調整離地瞬間重心水平分速度和垂直分速度的比例關系，獲得適合自己技術特點的騰起角度。

表4 研究對象騰起角度一覽表

2.2.2 起跳腿著地緩沖階段角度參數的分析在起跳階段，起跳腿的髖角可以在一定程度上反映髖關節的運動是否合理。髖角應處于一個適宜的范圍，髖角過大會導致助跑最后一步著地點太遠，影響最后起跳著地時能量的蓄積；髖角過小會使身體重心過早前移，不利于獲得較長的起跳距離。如表5所示，王臣的髖角最大為173.138°，可以認為王臣的送髖技術較好，但是在最大緩沖時髖角卻最小，髖角總的變化幅度最大，說明王臣需要加強伸髖肌群的力量。張樹峰的髖角最小是他重心高度最低的原因之一，黃海強的髖角變化幅度最小，因為他更多的依靠膝關節和踝關節進行緩沖。

表5 著地緩沖階段研究對象起跳腿的角度特征一覽表（°）

在起跳腳著地瞬間，膝關節保持一定的角度有利于著地緩沖技術的完成，減少地面的反作用力。如果膝關節角度過大，會使地面反作用力沖擊膝關節，增加受傷的幾率，黃海強起跳腿著地時的膝關節角度達到了178.620°，這是黃海強膝關節受重傷的原因之一。表5中研究對象在著地瞬間膝關節的平均值為（171.769±7.621）°，國外運動員平均值為（168.14±3.73）°比我國運動員的小，說明他們在起跳著地瞬間起跳腿沒有伸直有利于緩沖。我國學者認為：在最大緩沖瞬間，膝關節的角度應處于140°～ 150°之間。研究對象的（141±4.104）°和國外優秀選手的（143.72± 8.26）°都在關節范圍之內，但是我國選手的膝關節角度更小，整體緩沖幅度大于國外選手，說明中國選手在這個階段儲備了更多的能量，緩沖技術傾向于為更好的獲得垂直速度做準備。

前蘇聯學者認為[2]：“踝關節的屈伸能力在起跳過程中起著關鍵作用”。從表5可以看出，在起跳腳著地瞬間，我國運動員踝關節平均角度為（142.091±6.831）°，最大緩沖時刻為（116.137±14.287）°。說明我國運動員的踝關節緩沖幅度較大，尤其是黃海強的踝關節緩沖幅度居然達到了43.361°。說明他的踝關節屈伸能力較強，可以為髖關節和膝關節的蹬伸提供強有力的支撐。

不同運動員，髖、膝、踝3個關節緩沖幅度和比例是不同的，如圖3所示，研究對象3個關節變化幅度各不相同：王臣3個關節緩沖幅度較為平均，緩沖的總幅度最大，說明王臣在專項力量上有待加強；張樹峰的緩沖幅度是4名運動員中最小的，這和他最快的助跑速度有很大關系；黃海強總的緩沖幅度也較大，他的特點是髖關節緩沖較小，踝關節最大。當助跑速度達到7m/s，著地緩沖時人體和地面會產生很大的相互作用力，三個關節如果配合不好，會造成緩沖技術不能很好的完成或者關節出現運動損傷[3]，所以3個關節的緩沖技術需要教練員加強關注。

圖3 起跳緩沖階段研究對象髖、膝、踝的變化幅度

2.2.3 起跳腿蹬伸階段角度參數的分析起跳腿蹬離地面瞬間，髖、膝、踝3個關節的充分伸展有重要意義。蹬伸充分說明運動員很好的發揮了下肢力量，可以產生更大的支撐反作用力，獲得較高的H1。分析表6可見，研究對象在起跳腿離地瞬間，髖、膝、踝3個關節伸展動作都較充分，與國外運動員無顯著性差異，只有徐欣的膝關節角度要小些，需要加大蹬伸幅度。髖、膝、踝3個關節蹬伸幅度最大的是黃海強，其次是王臣、張樹峰和徐欣的蹬伸幅度較小，尤其是張樹峰的蹬伸幅度，只有62.939°。研究對象由于技術上的區別，3個關節蹬伸的比例存在差異，從表6可以看出，王臣和張樹峰膝關節占的比例較大，徐欣的3個關節比例平均，黃海強的踝關節占得比例較大。從黃海強的蹬伸幅度看出，我國其他運動員的關節蹬伸幅度還有很大潛力。

表6 蹬伸階段研究對象起跳腿的角度特征一覽表（°）

2.3 起跳階段擺動技術的分析

擺動技術是跳高技術中重要的環節。國外學者研究認為，在起跳階段，人體對地面的作用力擺動腿占20%，擺臂占60%，起跳腿占20%，擺動的整體作用可以占到65%～70%[4]。上海體科所關于擺動的實驗結果表明，模擬動作的擺動反作用力垂直分力高達114 kg[5]。擺動腿和雙臂的擺動在起跳開始、向上和突停時分別起著減輕制動、增壓和減壓的作用，對提高起跳效果有非常重要的意義[6-7]。

2.3.1 起跳階段擺動腿擺動技術的分析（1）擺動腿擺動方式的分析。擺動腿蹬離地面瞬間，擺動腿屈髖肌群開始收縮，以髖為軸帶大腿加速向前擺動，同時小腿體后自然折疊。起跳腳著地瞬間，擺動腿積極靠近起跳腿，大小腿折疊到最大程度。隨后膝關節角度稍微增大，加速上擺，帶動軀干繞身體額狀軸旋轉，直至突停[8]。擺動腿的擺動技術主要有折疊式和屈腿式兩種方式，擺動方式的區別主要取決于擺動過程中擺動腿膝關節角度的大小及變化，折疊型的膝關節角度要小，變化幅度大，屈腿型的膝關節角度大，變化幅度小[9]。從本文數據看，我國運動員擺動腿膝關節角度的變化趨勢主要有兩種，即大-小-小-大和大-小-小-小，說明背越式跳高技術越來越重視通過減小擺動腿的膝關節角度來加快擺動速度。

通過表7可以看出，研究對象K1、K2、K3的變化趨勢都是由大到小，王臣的K2、K3都是4名運動員最小的，說明他的大小腿折疊最好，有利于加快膝關節的擺動速度，提高擺動效果。在起跳腿離地瞬間4名運動員的K4出現了不同，徐欣和黃海強的擺動腿大小腿繼續折疊，而王臣和張樹峰都加大了擺動腿的膝關節角度，在沒有具體依據的情況下，不能說哪種擺動更好，只能說徐欣和黃海強髖部肌群的發力要好于王臣和張樹峰的，他們較小的膝關節角度使擺動腿的擺動速度相對來說更快，當然這和運動員上下肢的協調配合相統一。

（2）擺動過程中大腿夾角的分析。運動員兩大腿夾角的大小，可以充分說明運動員下肢的運動幅度和運動趨勢[10]。分析表8可以看出，研究對象在倒一步離地瞬間的兩大腿夾角都大于起跳腿著地瞬間的角度，說明4名運動員倒一步擺動腿一離地，擺動腿進行了積極的擺動。從圖4可以看出4名運動員大腿夾角的變化，黃海強的擺動腿擺動速度最快，王臣的擺動速度最慢，相對應的是兩名運動員在起跳腳離地瞬間擺動幅度不同，黃海強的大腿夾角最大，王臣的夾角最小。從髖角的大小也可以看出，黃海強擺動腿擺動幅度很大，王臣最大的髖角，說明他的擺動幅度還有潛力，需要加快擺動腿的擺動速度，加大擺動幅度，獲得更好的擺動效果。提高起跳階段擺動腿的擺動幅度，對于提高人體對地面的垂直作用力、H1以及起跳效果都有重要的意義。

表7 研究對象擺動腿的膝關節角度一覽表（°）

表8 研究對象擺動腿擺動過程中的角度參數一覽表（°）

圖4 研究對象大腿夾角在擺動過程中的變化

2.3.2 起跳過程中兩臂擺動技術的分析在起跳階段，雙臂的擺動可以提高起跳效果，跳高訓練中要求雙臂積極向上擺動，提高肢體環節的垂直速度，因此兩臂的垂直速度可以很好的反映運動員上肢的擺動效果。一般來說垂直速度越大越好，但是由于運動員擺臂方式的不同，具體數值會出現明顯的不同。通過表9研究對象左右臂垂直速度所占的百分比和圖5的技術圖片，可以看出兩種擺臂方式，即王臣和徐欣的雙臂擺動，張樹峰和黃海強的單臂擺動。王臣的上肢擺動速度最快，黃海強的上肢擺動速度最小，兩人分別是兩種擺臂方式的典型代表，單臂擺動可以是通過提高上肢的環節高度，從而提高身體重心高度，但是不能獲得較快的擺動速度，雙臂擺動則更有利于上肢發力。徐欣擺動方式和王臣相同，應該可以獲得較快的擺臂速度，但他較小的擺臂速度會影響他擺臂的效果，使他不能發揮雙臂擺動的優勢，因此提高擺臂速度是他需要努力的方向。

2.3.3 起跳過程中擺動腿和上肢垂直速度的比例關系背越式跳高在起跳時，除了起跳腿蹬地產生的反作用力，還有通過擺動腿和上肢垂直向上擺動產生的作用力，在起跳離地瞬間身體重心的垂直合速度有很大一部分是由擺動腿和上肢的垂直速度合成的[11]，因此擺動腿和上肢在起跳階段垂直速度的比例對擺動效果有重要影響。

表9 起跳階段研究對象兩臂擺動的垂直速度一覽表（m/s）

圖5 研究對象起跳著地瞬間擺臂方式示意圖

分析表10，研究對象的垂直速度比例都是上肢大于擺動腿，擺動腿的平均值為34.874%，上肢的平均值為65.127%，說明我國運動員的上肢擺動對重心垂直速度的貢獻大于擺動腿，當然這要考慮到擺動腿的環節重量。4名運動員尤其是王臣，他的擺動腿垂直速度只占到上下肢合速度的26.768%，比其他3名運動員都要小，上肢百分比卻占到了73.232%，說明王臣擺動腿的擺動幅度較小，這可以通過他起跳離地瞬間的大腿夾角和擺動腿的髖角佐證（見表8）。在技術層面上，上下肢擺動速度差過大會使身體失去平衡，可能會導致上體過早倒向橫桿。分析上下肢擺動的垂直合速度，可以發現王臣的合速度最快，黃海強的合速度最小，徐欣和張樹峰居中，王臣上下肢擺動的垂直速度差值最大，黃海強是最小的，他在起跳后身體可能會更平衡，雖然王臣肢體向上擺動的速度最快但是比例不平衡，擺動的實際效果并沒有體現出來，王臣如果能進一步加快擺動腿的擺動速度，他最快的肢體擺動垂直速度才能獲得真正的效果。

表10 起跳階段研究對象擺動腿和兩臂垂直速度的比例一覽表（m/s）

3 結論

（1）通過起跳階段重心高度的變化，可以看出現代高水平背越式跳高運動員重心在起跳緩沖階段下降幅度越來越小，這種變化對運動員下肢的專項能力及起跳技術的要求也更高。王臣的H1高于國外運動員的平均值，H1是王臣的技術優勢。

（2）分析起跳階段研究對象的蹬伸和緩沖技術，可以發現研究對象的髖、膝、踝緩沖幅度要大于國外優秀選手。王臣的著地緩沖技術較好，但是在蹬伸階段需要加大起跳腿的蹬伸力量，適當增大踝關節的蹬伸幅度。

（3）背越式跳高技術有減小騰起角度的趨勢，我國運動員需要通過提高重心水平分速度的比例來獲得適合自己技術特點的騰起角度。

（4）通過分析擺動技術，可以看出黃海強擺動腿的擺動技術較好，王臣大小腿折疊技術較好，但是擺動幅度較小，需要加強屈髖肌群的力量。徐欣和王臣屬于雙臂擺動，張樹峰和黃海強屬于單臂擺動，王臣的上肢擺動速度要快于徐欣，但是他上下肢垂直速度的比例不平衡，需要改進擺動腿和雙臂擺動的協調性。

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K inematics Analysison Take-off Techniqueof Chinese EliteMale High Jumper

LIHoulin1，WANG Peng2，HUANG Jianmin3，XU Chonggao1
（1.Xi＇an Institute of Physical Education,Xi＇an 710068,China;2.School of PE,Qujing Normal University,Qujing 655011,China;3.China Athletics Administrative Center,Beijing 100061,China）

This article adopted themethods of literature，expert interview，photography of three dimensional in high speed，andmathematic statistics etc to analyze the approach technique of four Chinese elitemale high jumpers.Research conclusion：At the present stage elitemale Fosbury flop jumper paymore attention on take-off speed；the CG at take-off phase has a notobvious amortization.The take-off angle has the tendency of diminution；the amortized extentof take-off leg of Chinesemale jumper is bigger than foreign athletes.The amortization technique of three joints hip，knee and ankle have a comparatively large relative to take-off quality and the injury of athletes；If the swing of upper and lower limbs have awell coordination，thatwill give a favorable take-off effect to athlete.So we need do a strict require to athlete for control the proportion relation of the upper and lower limbs swing.

kinematics analysis；male jump；take-off technique

G 804.66；G 823.1

A

1005-0000（2010）04-0297-04

2010-03-19；

2010-06-07；錄用日期：2010-06-10

國家體育總局備戰2008奧運會科研攻關與科技服務項目（項目編號：06012）。

李厚林（1977-），男，山東濟寧人，博士，西安體育學院講師。

1.西安體育學院，西安710068；2.曲靖師范學院體育學院，曲靖655011；3.國家田徑管理中心，北京100061。

圖1 比賽現場拍攝示意圖

圖2 三維解析坐標示意圖

1.2.3 影像解析法使用APAS解析系統對比賽錄像進行量化處理，采用日本松井秀治人體慣性參數模型，依據人體模型的標準和研究需要選取19個關節點，解析完整的跳高技術，使用低通數字濾波法對數據平滑處理，平滑系數為8，將獲取的原始數據保存到EXCEL中。

1.2.4 數理統計法使用SPSS12.0和Excel 2003對原始數據進行統計學分析和處理。

1.2.5 比較分析法對研究對象的運動學參數進行橫向比較與分析，同時和國外運動員的運動學指標進行對比。