國內(nèi)優(yōu)秀男子跳板跳水運(yùn)動員起跳技術(shù)的運(yùn)動學(xué)分析

郭梁，鄒亮疇

●研究報道Short Comunications

國內(nèi)優(yōu)秀男子跳板跳水運(yùn)動員起跳技術(shù)的運(yùn)動學(xué)分析

郭梁1，鄒亮疇2

目的：進(jìn)一步探討立定跳板跳水起跳技術(shù)的生物力學(xué)規(guī)律。方法：采用影像分析法、數(shù)理統(tǒng)計法等方法，對何沖等7名國內(nèi)優(yōu)秀男子跳板跳水運(yùn)動員起跳緩沖技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析。結(jié)果：與其他6名運(yùn)動員相比，何沖緩沖時間最長（0.08 s），蹬伸壓板時間最短（0.2 s），壓板末肩關(guān)節(jié)角度最大141°。結(jié)論：髖、膝、踝在緩沖末較小的關(guān)節(jié)角度可以增加身體重心下降的高度，有利于壓板；相關(guān)肌群肌肉力量是影響緩沖能力和蹬伸速度的決定因素。

跳板跳水；起跳；緩沖；運(yùn)動學(xué)

國內(nèi)跳水的研究大多集中在走板起跳技術(shù)方面，而立定跳板跳水作為跳板跳水運(yùn)動不可或缺的一部分，也是比賽中爭分的重點(diǎn)，卻很少有人問津。本文從運(yùn)動學(xué)的角度對2008年奧運(yùn)會冠軍——何沖及其隊友的205B動作技術(shù)進(jìn)行分析，總結(jié)立定跳板跳水起跳技術(shù)的生物力學(xué)規(guī)律，對于未來奧運(yùn)戰(zhàn)略有著深刻的實(shí)踐意義。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

廣東省體育運(yùn)動技術(shù)學(xué)院2008年現(xiàn)役健將級跳水運(yùn)動員7名。

表1 研究對象基本情況Table 1 Tab le of the objectives In forma tion

1.2 研究方法

1.2.1 影像分析法使用日本NAC牌高速攝像機(jī)（100 Hz）及SONY DSR-PD190P常速攝像機(jī)（50 Hz）在比賽或訓(xùn)練現(xiàn)場從跳板的正側(cè)面進(jìn)行平面定點(diǎn)定焦拍攝，拍攝距離為15 m，主光軸與運(yùn)動平面垂直，在跳板以上1.2 m，比賽前后將自制標(biāo)尺立于跳板上，拍攝標(biāo)尺完整圖像。根據(jù)裁判打分或教練員評價，選取運(yùn)動員較好動作進(jìn)行解析。使用APAS軟件和漢納范人體模型對圖象進(jìn)行解析，原始數(shù)據(jù)平滑處理采用低通濾波平滑方法，截斷頻率為8.0 Hz。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計法對所收集的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和解析數(shù)據(jù)運(yùn)用Microsoft Office Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 起跳緩沖運(yùn)動特征

緩沖運(yùn)動是指從膝關(guān)節(jié)屈曲開始到膝關(guān)節(jié)最小的運(yùn)動[1-2]。本文把跳水起跳緩沖階段定義為從人體加速下蹲開始，到膝關(guān)節(jié)最小為止。

2.1.1 緩沖過程時間、重心等參數(shù)變化把開始壓板的時間定義為零時間，緩沖結(jié)束時刻的時間值即壓板開始到緩沖結(jié)束的時間。表2數(shù)據(jù)顯示，7人之中，何沖壓板緩沖時間最長為0.08 s，潘兆偉最短0.01 s，何沖較長的壓板緩沖時間與其較小的身體緩沖角度有關(guān)（見圖1、表2）。

2.2 起跳蹬伸運(yùn)動特征

2.2.1 起跳蹬伸壓板人體重心參數(shù)分析表4數(shù)據(jù)顯示，身體重心水平速度在7名運(yùn)動員之間存在很大差異，何沖最小0.01 m/s，而且方向向前，其他6人都比較大，方向向后，其中廖俊鼎、何超分別為0.75m/s、0.7 m/s，壓板結(jié)束時刻過大的水平速度降低了壓板效果。

7名選手的身體重心垂直速度變異較大，變異系數(shù)達(dá)到10%。最小的何沖為1.67m/s，最大的吳浩鈿達(dá)到2.22m/s。何沖的彈起角最大，為89°，其他六人都在70°～80°之間，與何沖的彈起角度有較大差異。何沖較大的彈起角是其較小的水平速度引起的，較大的彈起角對彈板是個有利因素。彈板初期較大的彈起角，有利于板彈性勢能向人體垂直方向動能的有效轉(zhuǎn)化，增加騰空高度。

在重心高度方面，何沖最小0.03 m，幾乎達(dá)到原點(diǎn)水平位置。何沖身高最高，而在壓板末重心又達(dá)到最低，其在壓板過程中充分利用了重心的下降促進(jìn)壓板。板尖高度7人之中，林勁、何沖最低，分別達(dá)到-0.746m、-0.735m，何超最高，為-0.6m，過輕的體重和較弱的肌肉力量影響了何超壓板幅度，而林勁、何沖大的壓板幅度除了得益于其較大的體重和較強(qiáng)的肌肉力量外，其良好的合板技術(shù)也是增大壓板幅度的關(guān)鍵。

表4 7名運(yùn)動員起跳壓板結(jié)束時刻身體運(yùn)動學(xué)參數(shù)表Table 4 Parameters of7 players in the end ofpressing board

2.2.2 蹬伸壓板人體關(guān)節(jié)角度等指標(biāo)分析觀察圖2，在壓板結(jié)束時刻，何沖“腳尖、踝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)”3點(diǎn)幾乎在同一直線上，而且壓板結(jié)束瞬間何沖身體屈曲程度仍然高于其他3名運(yùn)動員，特別是髖關(guān)節(jié)，另外何沖前臂與上臂自然伸直，與軀干保持同一直線，整個身體表現(xiàn)出較強(qiáng)的“剛度”，此動作有利于壓板后彈板板彈性勢能向人體動能的轉(zhuǎn)化。而其他六名運(yùn)動員在壓板結(jié)束瞬間膝、髖關(guān)節(jié)伸展程度較大，特別是軀干已基本垂直，而且身體“剛度”較差。

圖2 7名運(yùn)動員壓板結(jié)束瞬間圖象Figure 2 Figure of7 players in the end ofboard pressing

表5顯示，壓板末何沖肩關(guān)節(jié)角度最大141°，廖俊鼎和馮琪也分別達(dá)到131°、132°，而其他運(yùn)動員都比較小，潘兆偉最小，只有93.3°。壓板結(jié)束接下來的動作就是伴隨著“膝關(guān)節(jié)蹬直”的彈板，所以此刻的擺臂應(yīng)該位于“快速擺臂”的后期，肩關(guān)節(jié)角度應(yīng)較大，手臂應(yīng)接近兩耳，在膝關(guān)節(jié)蹬直的一瞬間就可以迅速地連接動作[5]。

表5 7名運(yùn)動員起跳壓板結(jié)束時刻人體關(guān)節(jié)角度等指標(biāo)一覽表Table 5 Parameters o f jointangles of7 p layers in the end of take-off pressing

從表5數(shù)據(jù)同樣可以看出，壓板末人體膝關(guān)節(jié)角度在120°左右，何沖最小116.8°。髖關(guān)節(jié)何沖最小92°，而其他6名運(yùn)動員在130°左右，此時踝關(guān)節(jié)是3關(guān)節(jié)中最小的關(guān)節(jié)，只有90°左右，而何沖是74°，何沖壓板末的3個關(guān)節(jié)都小于其他6人。

表6數(shù)據(jù)顯示，壓板過程中，何沖蹬伸壓板時間最短0.2 s，其他6人都大于0.2 s，蹬伸壓板時間短，蹬伸速度快，產(chǎn)生更大的蹬伸壓板力矩，有利于壓板。林勁、潘兆偉、何沖、馮琪蹬伸壓板過程壓板幅度都達(dá)到0.6m以上，蹬伸壓板效果比較好。

表6 蹬伸壓板過程各參數(shù)變化一覽表Table 6 Parameters in extending board pressing

總體來看，該階段運(yùn)動員身體角度變化，肩關(guān)節(jié)＞膝關(guān)節(jié)＞髖關(guān)節(jié)＞踝關(guān)節(jié)，該階段運(yùn)動員主要通過加速擺臂和膝關(guān)節(jié)蹬伸來實(shí)現(xiàn)壓板。何沖髖、膝、踝3關(guān)節(jié)角度變化都最大，髖關(guān)節(jié)角度變化最小。與其他5人相反，何超、林勁踝關(guān)節(jié)角度在減小，可能是由于其踝關(guān)節(jié)蹬伸力量不足，肌肉被動拉長，產(chǎn)生被動“背曲”。

何沖、潘兆偉、林勁3人身體重心高下降最大（見表6），同時其板尖高下降也較大，大的身體重心下降幅度有利于壓板。而身體重心下降的幅度與緩沖結(jié)束瞬間垂直速度和身體“團(tuán)縮”程度有關(guān)，此3人緩沖結(jié)束瞬間身體“團(tuán)縮”程度都較大（見表2、圖1），而最大緩沖幅度（最大緩沖膝角）受身體下肢力量的制約，最終還是體能的問題。

2.2.3 “二次蹬伸”問題的分析觀察圖3，膝、髖、肩3關(guān)節(jié)起跳過程角度變化圖，何沖有兩個明顯的拐點(diǎn)，中間存在一個平臺期，而其他運(yùn)動員不存在此現(xiàn)象，我們稱此現(xiàn)象為“二次蹬伸”[6]。

何沖膝關(guān)節(jié)緩沖最大時刻為0.02 s，髖關(guān)節(jié)緩沖最大時刻為0.06 s，相差0.04 s。膝關(guān)節(jié)在0.16 s進(jìn)入蹬伸平臺期，0.26 s結(jié)束，而髖關(guān)節(jié)在0.14 s進(jìn)入平臺期，也是0.26 s結(jié)束。即其平臺前期蹬伸的時間膝關(guān)節(jié)長于髖關(guān)節(jié)，而平臺期髖關(guān)節(jié)長于膝關(guān)節(jié)，在經(jīng)歷平臺期之后，膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)同時加速蹬伸，此時髖關(guān)節(jié)伸展曲線斜率更高，加速更明顯，蹬伸時間長于膝關(guān)節(jié)。馮、林二人亦表現(xiàn)出同樣特點(diǎn)，但是也有不同之處。對比3人角度關(guān)系曲線發(fā)現(xiàn)，除了馮、林二人髖關(guān)節(jié)緩沖最低點(diǎn)高于膝關(guān)節(jié)外，在蹬伸過程中二人的兩條曲線基本重合，即其髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)蹬伸的角度都很接近，沒有表現(xiàn)出一定的主次性，而何沖兩條曲線中間有一定空間，即其髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)蹬伸角度變化在一定時間內(nèi)交替進(jìn)行。

結(jié)合視頻圖象進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，何沖在蹬伸前期主要通過膝關(guān)節(jié)蹬伸壓板，髖關(guān)節(jié)變化不大；而蹬伸后期（積極蹬伸以后）則是膝、髖同時蹬伸，以髖關(guān)節(jié)為主。而其他隊員則沒有此特點(diǎn)，其他6名隊員在蹬伸初期就以髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)同步積極蹬伸，同步進(jìn)入拐點(diǎn)間期，同步開始積極蹬伸。本文認(rèn)為何沖的技術(shù)比較合理，根據(jù)胡克定律，在彈性限度內(nèi)，物體的形變跟引起形變的外力成正比，所以在壓板初期，板彈性恢復(fù)力比較小，通過力量比較小的膝關(guān)節(jié)蹬伸足以壓板，力量較大的髖關(guān)節(jié)（核心力量）在壓板末期充分蹬伸發(fā)力，更有利于壓板。從另一角度分析，平臺前期的蹬伸（預(yù)蹬伸）主要處于調(diào)整身體姿態(tài)，準(zhǔn)備發(fā)力階段，髖關(guān)節(jié)過早的蹬伸影響了其在后期的做功效率（見圖3）。

圖3 3名運(yùn)動員膝、髖、肩3關(guān)節(jié)起跳過程角度、時間變化圖（°/s）Figure 3 Figure ofangle and time of 3 players'knees，hips and shoulders during taking off

本文建議，從技術(shù)上運(yùn)動員通過控制蹬伸的速度，調(diào)節(jié)蹬伸時機(jī)，使蹬伸過程中關(guān)節(jié)角度的變化更好地匹配跳板的形變，即力矩較大的角度對應(yīng)較大的跳板形變；或者調(diào)節(jié)跳板支點(diǎn)，適當(dāng)改變跳板的軟硬程度，使人體蹬伸速度與跳板固有頻率更好匹配。從身體素質(zhì)上運(yùn)動員應(yīng)加強(qiáng)力量訓(xùn)練，以提高蹬伸肌肉的絕對力量。

3 結(jié)論與建議

（1）髖、膝、踝在緩沖末較小的關(guān)節(jié)角度可以增加身體重心下降的高度，有利于壓板。但是影響3關(guān)節(jié)緩沖末角度的因素并不是其柔韌性，而是各伸關(guān)節(jié)肌群的肌肉力量。本文建議跳水運(yùn)動員從增強(qiáng)“核心力量”（core strength）出發(fā)，加大身體緩沖的幅度，提高壓板能力。

（2）壓板結(jié)束瞬間，肩關(guān)節(jié)角度應(yīng)在140°左右，手臂應(yīng)接近兩耳，以利于膝關(guān)節(jié)蹬直的一瞬間迅速連接動作。

（3）何沖蹬伸壓板時間最短0.2 s，蹬伸速度最快，建議跳水運(yùn)動員通過相關(guān)力量訓(xùn)練提高蹬伸速度，減小壓板時間。

（4）跳水運(yùn)動員可以通過控制蹬伸的速度，調(diào)節(jié)蹬伸時機(jī)，使蹬伸過程中關(guān)節(jié)角度的變化更好地匹配跳板的形變；或者調(diào)節(jié)跳板支點(diǎn)，使人體蹬伸速度與跳板固有頻率更好匹配。

[1]李世明，劉學(xué)貞.縱跳理論研究進(jìn)展[J].北京體育大學(xué)學(xué)報，2004，（1）：65-68.

[2]Nissen CW，WestwellM，Ounpuu S.A biomechanical comparison of the fastball and curveball in adolescent baseball pitchers[J].The American journal of sportsmedicine，2009，37（8）：1 492-8.

[3]劉卉，曲峰，劉學(xué)貞.我國優(yōu)秀男子跳板跳水運(yùn)動員走板起跳技術(shù)分析[J].中國體育科技，2007，（4）：121-125.

[4]王衛(wèi)星，李海肖.競技運(yùn)動員的核心力量訓(xùn)練研究[J].北京體育大學(xué)學(xué)報，2007，（8）：1 119-1 121.

[5]謝才明.跳水訓(xùn)練中的幾個技術(shù)問題[J].中國體育科技，1981，（7）：16-21.

[6]劉衛(wèi)國，李強(qiáng)，劉學(xué)貞.優(yōu)秀男子跳水運(yùn)動員跳板起跳積極蹬伸時機(jī)的運(yùn)動學(xué)分析[J].西安體育學(xué)院學(xué)報，2006，（23）：98-100.

K inematics Analysis of Take-off Techniques of Elite M ale Springboard Diving Athletes in China

GUO Liang1,ZOU Liangchou2
（1.Center for Scientific Research,Guangzhou Sport University,Guangzhou 510500,China;2.Exercise and Health Promotion Lab, Guangzhou Sport University,Guangzhou 510500,China）

Objective:To further explore the biomechanical rule of the take－off techniques of standing springboard diving.Methods:With themethods of literature,Image analysisand mathematical statistics,kinematics analysis on the buffer techniques during take－off of He Chong and other 6 elitemale athletes in China.Results:Comparingwith other 6 athletes,He Chong got the longest buffer duration（0.08 s）,the shortestextending duration during pressing the board（0.2s）and the biggestangle of shoulders in the end of pressing board（141°）.Conclusion:Smaller jointangles of the hip,knee and ankle in the end of buffering can increase the height of center of gravity（COG）decreasing,it is good for springboard pressing.Themuscles strength is very important for the ability of buffering and the extending velocity.

springboard diving;take-off;buffer;kinematics

G 861.2；G 804.6

A

1005-0000（2010）02-0158-04

2009-09-21；

2010-02-25；錄用日期：2010-02-27

郭梁（1983-），男，山東濱州人，廣州體育學(xué)院助教。

1.廣州體育學(xué)院科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，廣州510500；2.廣州體育學(xué)院運(yùn)動與健康促進(jìn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510500。

圖1 7名運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)最大緩沖時刻圖像
Figure 1 Figu re in the end of knee jointbuffering tim e

統(tǒng)計7人數(shù)據(jù)，緩沖末平均垂直速度為-3.41±0.18m/s，何沖垂直速度最大-3.68m/s，表現(xiàn)出其較強(qiáng)的能力。緩沖末垂直速度與身高有密切關(guān)系，身高越高下落距離越大，加速時間越長，速度越大。吳浩鈿身高與何沖相當(dāng)，但是其緩沖末垂直速度只有-3.37m/s，其緩沖技術(shù)還有待進(jìn)一步提高。何超身高較低，只有1.49m，其緩沖末垂直速度也較小-3.27m/s。

緩沖結(jié)束瞬間的水平速度是影響垂直速度的一個指標(biāo)，大的水平速度會影響垂直速度的增加，7人之間變異程度較大，變異系數(shù)為45%。潘兆偉緩沖末水平速度最大0.46m/s，垂直速度最小-3.21m/s，所以其下落角最小82°，其較大的水平速度影響了垂直速度的增加。

表2 7名運(yùn)動員起跳緩沖結(jié)束時刻人體關(guān)節(jié)角度等指標(biāo)一覽表
Talbe 2 The param eters of joint angles of 7 p layers in the end of take-offbuffering

注：肩角即肩關(guān)節(jié)角度，本文用上臂與軀干的夾角表示。

何沖馮何超廖林潘吳平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差cv%時間/s 0.08 0.05 0.03 0.03 0.04 0.01 0.06 0.043 0.023 53.4膝角/°41.4 69.7 83.9 75.5 64.3 56.3 65.5 65.2 13.7 21.0髖角/°59.3 85.5 89.2 88.8 80.6 83 78.2 80.7 10.3 12.7踝角/°58.7 85.5 99 92 92.9 104.3 91.4 89.1 14.7 16.5肩角/°73.3 46 23.8 60.7 62.8 109.1 101 68.1 29.8 43.7板尖高/m-0.096-0.099-0.088-0.066-0.091-0.052-0.161-0.093 0.034 36.9

緩沖結(jié)束瞬間的重心高反映了緩沖下落幅度，是影響身體垂直下落速度的主要指標(biāo)，一般與身高成正比例關(guān)系，身高越高，緩沖末的重心高也相對越高[3]。表3中重心高在7人之間變化不大，變異系數(shù)6%，統(tǒng)計7人值為（0.53±0.03）m，何沖相對其較高的身高來說，重心下降比較大，這是其重心垂直速度大的原因，而潘兆偉身高只有1.62m，其緩沖末重心高卻最大0.58 m，這是其垂直速度最小的重要原因。

表3 7名運(yùn)動員起跳緩沖結(jié)束時刻身體運(yùn)動學(xué)參數(shù)表
Table 3 Kinematic parameters in the end of take-off buffering of 7 p layers

注：下落角是指人體重心合速度與X軸的夾角。

何沖馮何超廖林潘吳平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差cv%時間/s 0.08 0.05 0.03 0.03 0.04 0.01 0.06 0.03 0.02 46 Vx/m·s-10.18 0.14 0.16 0.15 0.26 0.46 0.32 0.24 0.11 45 Vy/m·s-1-3.68-3.62-3.27-3.22-3.51-3.21-3.37-3.41 0.18 5下落角/°-87.2-87.7-87.2-87.3-85.8-81.9-84.5-85.9-1.9 2重心高/m 0.50 0.49 0.53 0.58 0.52 0.58 0.52 0.53 0.03 6

2.1.2 緩沖過程身體關(guān)節(jié)角度及板高變化特征觀察表2，比較肩關(guān)節(jié)角度發(fā)現(xiàn)，7人肩關(guān)節(jié)角度差異很大，潘兆偉、吳浩鈿兩人較大，分別為109.1°、101.0°，而潘、吳兩人的緩沖結(jié)束時刻水平速度也最大，分別為0.46m/s、0.32m/s，可能是其較晚的擺臂動作加大了向前的身體重心水平速度。

觀察圖1，在最大緩沖時刻，4人之中何沖身體收得最緊，而其他3名運(yùn)動員在髖、膝、踝等關(guān)節(jié)處都存在不同程度的曲屈空間，影響了其在緩沖末重心的下降距離，何沖由于緩沖幅度大，壓板緩沖時間長，使身體能量利用最大化，有利于壓板。從表2關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)分析，何沖踝、膝、髖3關(guān)節(jié)角度都遠(yuǎn)小于其他6人，其踝、膝、髖3關(guān)節(jié)角度分別為58.7°、41.4°、59.3°，反映出何沖較強(qiáng)的身體緩沖能力。觀察吳浩佃數(shù)據(jù)，3關(guān)節(jié)角度分別為91.4°、65.5°、78.2°，遠(yuǎn)大于此刻何沖3關(guān)節(jié)角度，這是其雖然身高與何沖相當(dāng)，但是垂直下落速度小于何沖的重要原因。潘兆偉三關(guān)節(jié)角度分別為104.3°、56.3°、83.0°，也是一組較大的數(shù)據(jù)，這樣的身體姿態(tài)影響了其緩沖末身體重心下降的幅度，從而造成了緩沖結(jié)束瞬間最小的身體重心垂直速度（見表2）。

影響關(guān)節(jié)緩沖結(jié)束瞬間角度的并不是膝關(guān)節(jié)的柔韌性，而是各伸關(guān)節(jié)肌群的肌肉力量，7人之中何超年齡最小，只有15歲，身體還處于生長階段，各器官系統(tǒng)還沒有發(fā)育完全，其肌肉力量與其他年齡較大的運(yùn)動員存在較大差距，所以其在緩沖末身體髖、膝、踝關(guān)節(jié)角度幾乎都最大（99°，83.9°，89.2°）。如果力量不足而盲目追求小的緩沖末關(guān)節(jié)角度，緩沖末就沒有足夠的力量對抗身體自身重力、板的反彈力以及由于身體加速下降而產(chǎn)生的向下慣性力，造成“打板”現(xiàn)象。本文建議跳水運(yùn)動員從增強(qiáng)“核心力量”（core strength）出發(fā)，加大身體緩沖幅度，提高壓板能力。

“核心通常指我們所說的軀干，包括脊柱和骨盆及其周圍的肌群。核心力量是提高身體力量的關(guān)鍵，所有體育動作都是以核心肌群為起始的運(yùn)動鏈，強(qiáng)有力的核心肌群對運(yùn)動中的身體姿勢，運(yùn)動技能和專項(xiàng)技術(shù)動作起著穩(wěn)定和支持作用”[4]。跳水運(yùn)動亦是如此，跳水的整個過程都是人體各環(huán)節(jié)相互配合、神經(jīng)肌肉系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作完成的，增強(qiáng)核心力量對跳水起跳和空中動作的完成有重要意義。