女子跳馬冢原直體后空翻轉體720°運動學分析

王 嶸，王 崢，姚俠文

女子跳馬冢原直體后空翻轉體720°運動學分析

王 嶸1，王 崢2，姚俠文3

運用運動生物力學方法分析揭示了我國優秀跳馬運動員完成的女子跳馬冢原直體后空翻轉體720°的運動學規律和技術特點，重點分析了踏跳、推手和第二騰空等關鍵技術階段。踏跳階段要快速有力，蹬離角小于90°；快速撐馬，在側倒立部位推離馬，推離角在90°以內；推手后立即轉體，轉體動力是頭、肩帶動兩臂向胸腹前屈抱，轉體速度是完成該動作關鍵技術之一。

跳馬；女子；冢原直體后空翻轉體720°；運動學分析

2004年雅典奧運會以前，我國女子跳馬在世界體操大賽中一直處于落后狀態，最好成績是莫慧蘭在1996年亞特蘭大奧運會上奪得女子跳馬第2名。2005年以后，我國優秀運動員程菲在近幾年的世界體操錦標賽上多次奪得女子跳馬世界冠軍，使我國女子跳馬進入了世界體操大賽的優勢項目行列。要保持我國女子跳馬的優勢地位，一是，要大力培養像程菲這樣的跳馬尖子運動員；二是，要大力發展和創新高難前沿動作，像程菲那樣創新“程菲跳”，還可以創新其他類型動作。

從2008年北京奧運會女子跳馬單項決賽的統計情況來看，女子跳馬的發展趨勢仍然集中在3種類型動作上，即踺子類包括踺子后手翻類和踺子180°類、前手翻類、冢原類。雖然踺子類動作已經成為女子跳馬的發展主流，但其他兩種類型動作仍有較大的發展空間和潛力。在2009年濟南全國體操錦標賽女子跳馬單項決賽中有多名運動員使用冢原直體后空翻轉體720°.該類型動作是日本運動員冢原首先在男子跳馬比賽中創新的并奪得過跳馬世界冠軍，后被移植到女子跳馬中，先叫跳轉180°直體后空翻轉體720°，跳馬比賽器械改成長方形后（長1.20 m，寬0.90 m)，又叫側手翻直體后空翻轉體720°。目前，在世界體操大賽中（包括奧運會、世界錦標賽、世界杯賽)運動員使用該類型最高的難度動作就是冢原直體后空翻轉體720°，分值為6.0分，他的分值要高于踺子后手翻直體后空翻轉體720°（5.8分)0.2分。在該動作的基礎上還可以發展冢原直體后空翻900°，分值可達到6.70分。

目前，我國運動員能較好地掌握冢原直體后空翻轉體720°的運動員還不是很多，為了改進和開發這類型動作，本文主要通過運動力學分析揭示我國3名優秀跳馬運動員所完成的冢原直體后空翻轉體720°動作的運動力學規律和技術特點，為我國運動員改進和創新該類型動作提供理論依據和技術參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

均為我國女子跳馬高水平運動員，她們是楊婭紅、鄧少婕、張馨。

楊婭紅為北京籍運動員，曾為國家體操集訓隊運動員，多次參加全國體操比賽女子跳馬單項決賽并多次奪得冠軍。

鄧少婕為山西籍體操運動員，多次參加全國體操比賽女子跳馬單項決賽，取得過較好成績，在2009年濟南全國體操比賽女子跳馬單項決賽中獲得第2名。

張馨為上海籍體操運動員，參加過全國體操比賽女子跳馬單項決賽。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料調研

閱讀了有關文獻資料10余篇，對近10年來女子跳馬的發展歷史與研究現狀有了一個基本的了解和認識。

1.2.2 觀察法

觀看了2004年雅典奧運會和2008年北京奧運會以及2005年第38屆、2006年第39屆、2007年第40屆世界體操錦標賽女子跳馬單項決賽的電視轉播。還在現場觀看了2004—2008年5次全國體操比賽女子跳馬單項決賽，并對相關數據作了技術統計。

1.2.3 運動學研究法

在全國體操比賽現場用一臺日本產JVC 9800型攝像機從正側面定點拍攝了楊婭紅、鄧少婕、張馨3名優秀運動員完成的女子跳馬冢原直體后空翻轉體720°動作的全過程。拍攝速度為50幅/s，然后，對拍攝的原始材料通過美國ARIL運動生物力學高速解析系統解析了196幅畫面獲得18 000多個數據，用數字濾波法進行平滑截斷頻率為6。根據研究需要，采集了身體重心和各關節的位移、水平速度、垂直速度及各關節角度等數據，還采集了身體重心軌跡及特征畫面與棍圖等。

2 研究結果與分析

冢原直體后空翻轉體720°由助跑、上板、踏跳、第一騰空、推手、第二騰空和落地等7個階段組成。各階段技術互相聯系互相制約形成一個統一體，缺一不可。在這7個階段技術中，最關鍵的是踏跳、推手和第二騰空。本文重點分析以上幾個階段的技術。

3名運動員的動作圖片較多，本文只重點選擇了部分動作圖片。

2.1 踏跳階段技術

表1 楊婭紅、鄧少婕、張馨踏跳階段有關參數一覽表

踏跳階段是從兩腳踏上板瞬間至兩腳蹬離板的運動過程。楊婭紅、鄧少婕、張馨3名運動員在踏跳的過程中有以下幾個技術特點。

第一，兩腳觸板瞬間兩腳都踏在身體重心投影線前面，形成一定的制動角度，為順利完成踏跳技術創造條件。3名運動的上板角為60°～70°；下肢各關節均保持一定的彎屈度，左、右膝角平均為151°和145°，左、右髖角平均為121°和115°，左、右踝角平均為127°和118°；兩臂擺至肩水平上下，左、右肩角平均為81°和100°（表1、圖1、圖3、圖5、圖7)。在踏上板的過程中局部動作存在個體差異，例如，鄧少婕擺臂位置較低，肩角較小，左、右肩角分別為53°和77°，但不影響整個踏跳動作的完成。

第二，兩腳踏上板以后經過一定的緩沖立即快速有力地蹬直兩腿，直至腳尖離板。3人的踏跳時間平均為0.10 s。緩沖動作主要是通過膝、踝關節彎屈和踏跳板的下沉，根據生理學原理腿部肌肉彎屈拉長有利于發揮蹬腿時的肌肉爆發力，踏跳板下沉越大獲得的彈性勢能越大。

第三，由于蹬腿的作用力，身體重心水平速度明顯減小，垂直速度明顯增加。3人平均水平速度由上板時的5.13 m/s減小到離板時的4.27 m/s；垂直速度由上板時的0.82 m/s增加到離板時間3.6 m/s（表1)，這是運動員獲得向上垂直速度的主要動力來源。

第四，在兩腿蹬腿的同時，兩臂繼續揮擺并做好積極撐馬的準備。兩腳離板時上體略為前傾，身體略有轉動，兩臂一高一低，左臂前平舉右臂略高于左臂（圖2、圖4、圖6、圖8)。兩腳蹬離板時身體重心已越過腳支點投影線，3人的蹬離角都差不多為85°～86°之間（表1)，這樣就獲得了一個身體向前、向側的旋轉力矩，有利于身體向前向側翻轉到馬上手倒立的位置。離板時身體略為轉動是該類型動作踏跳技術的一個明顯特點，這是因為撐馬時身體向側轉動，左手先撐馬。在支撐情況下開始轉體能獲得初始的繞縱軸的轉體力矩，以便加快第一騰空和撐馬時的轉體力度。例如楊婭紅離板時轉體度數就比鄧和張要明顯大，這可能與楊踏板時左、右腳前后分開有一定的關系，這樣雖然對下面的轉體有利，但對楊充分發揮兩腿的蹬腿力量受到一定的影響。

2.2 第一騰空技術

第一騰空是從兩腳蹬離板至左手撐上馬的運動過程。它是踏跳階段與推手階段的銜接階段，其主要任務是快速轉體快速翻轉積極撐馬，為推手做好充分的準備。

兩腳蹬離板后第一騰空身體重心拋物線軌跡是逐漸弧形上升的，并延續到推手階段（圖4、圖6、圖8)。3人的重心拋物線騰起角均在45°以下，楊婭紅為42°，鄧少婕為37°，張馨為38°。說明運動員蹬離板后除了獲得向上的垂直速度外，仍保持較快的運動速度向前運動。

兩腳離板后繼續沿縱軸向右轉體并加速向后擺腿以便加快身體向前向側的翻轉速度，同時左手要積極撐馬。第一騰空不明顯，騰空時間極短，楊婭紅為0.08 s，鄧少婕為0.14 s，張馨為0.12 s。這是現代跳馬第一騰空技術最明顯的一個特點。因為現在跳馬難度動作的發展和創新主要集中在第二騰空，只有壓低第一騰空加快撐馬推手才能提高第二騰空的高度，更有利于發展高難度動作。

在擺腿過程中3名運動員出現分腿要扣姿態分，有待改進，今后年輕運動員發展該動作時要特別注意這一點。

2.3 推手階段技術

表2 楊婭紅、鄧少婕、張馨推手階段有關參數一覽表

推手階段是從左手撐馬至右手推離馬的運動過程。它是完成該動作最關鍵的技術之一，三名運動員都較好地完成了推手階段技術，有以下幾個特點：

第一，兩手依次撐馬依次推離馬。3名運動員都是左手先撐馬，撐馬時左臂彎屈，楊婭紅肘角為127°，鄧少婕為118°，張馨為139°。這是該類型動作最明顯的特點之一。因為，第一騰空時間較短，左手撐馬較快，左手撐上馬時身體重心位置還不是很高，所以，撐馬角都比較小。楊婭紅為18°，鄧少婕為21°，張馨為13°（表2、圖9、圖11、圖13、圖15)。這時身體都沒轉到90°，楊婭紅轉體度數多一些，其次是鄧少婕，張馨轉體少一些。3個人左手撐馬的位置基本上在跳馬器械的最后端，該區域位置稍為低一點。左手撐馬后左肘角繼續減小，身體繼續轉體的同時右手積極伸臂向前撐馬，左、右手撐馬的間隔時間較短，楊婭紅為0.08 s，鄧少婕為0.12 s，張馨為0.08 s，右手撐馬的位置有所不同，楊婭紅和張馨撐在跳馬器械的中后部，鄧少婕撐在跳馬器械的中前部，離跳馬前端約為0.50 m（跳馬器械長1.20 m，寬0.90 m)，鄧少婕左、右手間隔距離比楊婭紅和張馨要大一些。右手撐馬后先兩手同時推馬，身體基本轉完90°，然后左手先離馬，右手最后推離馬。

第二，快速有力頂肩推手，盡量推直兩臂頂開肩角。因為該動作是依次推手，比前手翻類動作推手時間要長一些，完成該動作的推手過程要盡量縮短快速用力，楊婭紅的推手時間為0.26s，鄧少婕為0.29s，張馨為0.28s。推手動作主要靠兩臂推直和頂開肩角。左手推離馬完全是屈臂到直臂的推離過程。在兩臂推直的同時肩角要盡量頂開，推離馬時肩角明顯大于撐馬時肩角。3人撐馬時左肩角平均89°，離馬時左、右肩角平均為156°和138°（表2)。經過推手重心水平速度繼續下降，3人撐馬時重心水平速度平均為3.24 m/s，離馬時重心水平速度下降到2.15 m/s。相反，重心垂直速度不但沒有增加反而有所下降，左手撐馬時重心垂直速度平均為2.23 m/s，右手離馬時重心垂直速度平均為2.05 m/s（表2)，說明兩個問題：第一，說明該動作推手時的作用力遠遠小于踏跳時兩腿蹬板的作用力及踏跳板的彈力；第二，說明3名運動員推手頂肩動作做得還不十分理想，特別是右肩角頂開的幅度還不夠充分。為了增加推手階段的垂直速度必須加大推手頂肩的力度，充分地推直兩臂頂開肩角。第三，在推手頂肩的同時，繼續轉體兩腿并攏繞矢狀軸向側向上運動，在側倒立部位結束推手動作。3人推離角均小于90°，楊婭紅為80°，鄧少婕為82°，張馨為85°（表2、圖10、圖12、圖14、圖16)。推離角過小、過大都會影響推手效果，推離角過小會較小人體向前的運動速度；推離角過大，特別是超過90°以上會降低騰空高度。從左手撐馬到右手離馬，從身體的水平位置翻轉到側倒立位置，身體重心明顯上升，楊婭紅上升了0.76 m，鄧少婕上升了0.68 m，張馨上升了0.70 m，說明身體重心軌跡在推手階段是逐漸向上運動的。

從以上推手技術的分析中可以明顯看出，3名運動員采用了側手翻類動作的推手技術，這是女子跳馬冢原類動作推手技術最明顯的變化之一。過去女子跳馬比賽采用橫跳馬，運動員做冢原類動作多半采用跳轉180°接后空翻類動作，自從跳馬比賽器械改為長方形以后，運動員采用側手翻類推手技術更有利于完成冢原類動作。

2.4 第二騰空技術

第二騰空是從右手推離馬至兩腳落地瞬間的運動過程，它是完成動作難度和評定動作質量的重要因素之一。第二騰空的主要運動學參數是由助跑、踏跳和推手等前面幾個階段決定的。

右手推離馬后身體重心拋物線軌跡在推手的基礎上繼續弧形上升，到了最高點重心垂直速度接近零，然后，在重力的作用下重心拋物線又逐漸下降直至落地為止。第二騰空拋物線的騰起角在45°左右，楊婭紅為44°，鄧少婕為44°，張馨為48°，這是由推離馬時的水平速度和垂直速度決定的。拋物線最高點至地面的高度楊婭紅為2.59 m，鄧少婕為2.36 m，張馨為2.36 m。第二騰空上升的絕對高度楊婭紅為0.40 m，鄧少婕為0.29 m，張馨為0.36 m。第二騰空運行時間，楊婭紅為0.86 s，鄧少婕為0.84 s，張馨為0.82 s（表2、圖17、圖18、圖19、圖20)。必要的第二騰空高度騰空時間和運動速度是完成好第二騰空動作的重要條件。

該動作第二騰空是在身體直體向后翻轉1周半的情況下繞縱軸轉體630°，因為有90°是在馬上完成的。身體翻轉角速度與身高、伸髖角度和推離馬角度等因素有關系。3名運動員翻轉角速度平均為11 rad/s（表3)。右手推離馬后立即開始向左轉體，轉體動力除了離馬前獲得的初始旋轉力矩外，主要靠頭肩帶動兩臂向胸腹前屈抱，以改變縱軸轉體半徑加快縱軸的轉體速度。在轉體過程中兩腿夾緊身體伸直對于加快縱軸轉體有重要作用，這方面楊婭紅比鄧少婕和張馨做得好。身體繞橫軸翻轉了約1周，繞縱軸轉體約540°時運動員兩臂開始離開身體，開始屈髖準備落地。3名運動員縱軸轉完630°大約在馬水平面上下，楊婭紅和鄧少婕在馬水平以上，張馨在馬水平面以下（馬高1.25 m)。3人平均轉體角速度為13.91 rad/ s，楊婭紅為14.09 rad/s，鄧少婕為 13.91 rad/s，張馨為13.74 rad/s，轉完630°以后兩臂繼續離開身體，增大繞縱軸的旋轉半徑減小旋轉速度，以便運動員平穩落地。落地前，兩腿盡量伸直去接觸墊子，以便延長落地緩沖時間。落地后，經過下肢各關節彎屈緩沖然后迅速站立結束落地動作。從3人視頻動作來看，楊婭紅落地較穩，鄧少婕和張馨落地不穩，分析原因可能與落地角過小，身體翻轉速度不夠，水平速度過小或過大等因素有關。

表3 楊亞紅、鄧少婕、張馨第二騰空階段有關參數一覽表

3 結論

楊婭紅、鄧少婕、張馨完成的冢原直體后空翻轉體720°是成功的，符合運動生物力學規律。

1.兩腿積極上板趕在重心投影線前踏上板，經短暫緩沖快速有力蹬直兩腿直至腳尖離板，3人踏跳時間平均為0.10 s，身體重心越過腳支點投影線后蹬離板，上體略為前傾，蹬離角平均為85°，離板時上體略有轉動，左臂前平舉，右臂高于左臂。

2.第一騰空重心拋物線逐漸上升，左手積極撐馬，第一騰空時極短，在0.08～0.14 s之間，積極撐馬同時加速擺腿，加快身體的翻轉并繼續轉體。

3.依次撐馬依次推離馬，左手撐馬時屈肘，右手伸臂向中前部撐馬，并立即快速有力頂肩推手，盡量推直兩臂頂開肩角，推手時間在0.26～0.29 s之間。在側倒立部位推離馬，推離角平均為82°。

4.右手推離馬后立即開始向左轉體，轉體動力主要靠頭肩帶動和兩臂向胸腹前屈抱，加快轉體速度，轉體過程兩腿夾緊身體伸直，大約在馬水平位置完成轉體動作，縱軸轉體速度平均為13.91 rad/s。第二騰空重心拋物線先逐漸弧形向上，到最高點后又弧形向下，重心最高點距地面高度3人各有不同，平均為2.44 m。中國武術文化必將取得長足進步，為提升中華民族在全球化時代文化競爭中的綜合實力發揮積極作用。

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Kinematical Analysis on Stretched Somersault with Two Twists in Women’s Vaulting Horse

WANG Rong1，WANG Zheng2，YAO Xia-wen3

With the method of spo rts biomechanics，this article studied the kinematic law s and the technical features of stretched somersault w ith two tw ists in Chinese elite female vaulting athletes，and mainly analyzed some key skill stages（tread-jump，hand-pushing，second flight， etc.).The result showed that during tread-jump，athlete should be sw ift and strong，tread-off angle is less than 90°，during hand-pushing，pushing horse fast and push away from the ho rse in lateral headstand position，push-off angle is less than 90°，during second flight，sw iveling immediately after push-off action，driven by the head and shoulders and the movement of folding arms in the turning direction，tw ist rate is the key of this action.

vaulting horse；w oman；stretched somersault w ith tw o tw ists；kinematical analysis

G832.2

A

2009-07-06；

2009-11-11

王嶸（1977-)，女，河北保定人，講師，碩士，研究方向為體操教學訓練理論與方法，E-mail：ro ro2009@163.com；王崢（1977-)，女，河北保定人，講師，碩士，研究方向為體育教育訓練學，E-mail：Zheng6686@163.com；姚俠文（1939-)，男，江西南昌人，教授，博士研究生導師，研究方向為體操教學訓練理論與方法，Tel：（010)62989697。

1.廣州醫學院體育教研室，廣東廣州510182；2.南京信息工程大學體育部，江蘇南京210044；3.北京體育大學，北京100084

1.Guangzhou Medical College，Guangzhou 510182，China；2.Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China；3.Beijing Spo rt U-niversity，Beijing 100084，China.

1002－9826（2010）01－0054－04