自由式滑雪空中技巧運動員出臺技術、下肢力量與落地穩(wěn)定性關系研究

馬 毅，閆紅光，鄭 凱，婁彥濤

自由式滑雪空中技巧項目屬難美類項目，動作結構由四部分組成：助滑、起跳、空中動作和落地。運動員不但要很好地完成空中動作，還要穩(wěn)定地完成落地動作。穩(wěn)定的落地動作不僅能為運動員的參賽動作贏得高分，也會為運動員的安全提供保障。因此，落地穩(wěn)定性成為自由式滑雪空中技巧運動員動作完成質量最基本和最重要的衡量標準。

雖然，自由式滑雪空中技巧項目在第20屆冬奧會取得了我國雪上項目的歷史性突破，但是與世界強隊、強手相比，我國運動員在該項目上的優(yōu)勢并不明顯，尤其在動作的難度上更沒有優(yōu)勢。因此，我國女子運動員要想達到世界最高水平，應該提高2周臺的難度并沖擊3周臺動作；男子運動員應注重細化各個環(huán)節(jié)的動作質量，進一步提高3周難度動作的整體質量。而要解決好提高運動員落地穩(wěn)定性問題，是實現(xiàn)上述目標的基本保證和核心問題。

目前，關于自由式滑雪空中技巧運動的出臺技術、人體環(huán)節(jié)的肌肉力與人體落地瞬間受到的沖擊力及與動作穩(wěn)定性之間的關系，在國內外的文獻中并鮮見相關研究報道。因此，根據(jù)自由式滑雪空中技巧國家隊備戰(zhàn)第21屆冬季奧運會的實際需要，本研究以日常技術攻關服務為切入點，以力量測試為著眼點，全線貫穿對運動員的技術監(jiān)控和評價，以進一步認識項目的內在規(guī)律為核心，探討影響運動技術的更深層次的原因，在實現(xiàn)出臺速度、角度、擺臂技術對不同軸的初始轉體速度分布等影響因素的研究基礎上，對出臺技術、沖擊力及動作穩(wěn)定性的聯(lián)系進行深入的研究，揭示運動員出臺技術動作、環(huán)節(jié)肌肉力、落地沖擊力與落地穩(wěn)定性的關系。以此為運動員提高落地穩(wěn)定性，進而提高動作質量提供理論依據(jù)和可行的技術方案。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以自由式滑雪空中技巧國家隊備戰(zhàn)第21屆冬奧會9名重點運動員為觀察和實驗對象。其中，男運動員5人，女運動員4人，平均年齡23.2歲，最大年齡28歲，最小年齡18歲；平均訓練年限10.4年，最長14年，最短6年。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗測試

1.2.1.1 肌力測試

運動員的髖關節(jié)、膝關節(jié)等速測試。

實驗儀器：選用德國生產(chǎn)的ISOMED 2000等速測試系統(tǒng)，額定力矩750 Nm、峰值力矩1 950 Nm、速度范圍0.1°／s～560°／s。

測試條件：根據(jù)項目特點，選擇測試條件參數(shù)，髖、膝關節(jié)60°／s為慢速，240°／s為快速。

測試指標：最大力矩、單位體重的最大力矩、最大力矩出現(xiàn)的角度、屈伸最大力矩比、總功、平均功率、關節(jié)活動范圍。

1.2.1.2 身體平衡能力測試測試設備：采用芬蘭生產(chǎn)的METITUR平衡測試系統(tǒng)。測試指標：平衡能力的測試分為靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡兩種。

動態(tài)平衡能力的測試指標通過落地成功率來體現(xiàn)。靜態(tài)平衡能力的測試指標：1）測試曲線主軸（Y軸）移動距離：人體重心投影點在前后方向移動的距離；2）左右（X軸）移動的距離：人體重心投影點在左右方向移動的距離；3）上下（Z軸）移動的距離：人體重心在垂直方向移動的距離；4）速度矩：重心在3個軸的合擺速度的大小。

1.2.1.3 沖擊力測試

運動學定點拍攝：使用日本索尼攝像機，采樣頻率為50 Hz／s，在內蒙古阿爾山和長春蓮花山滑雪場進行多次現(xiàn)場定點拍攝，運用美國APAS圖像解析系統(tǒng)進行圖像解析，獲得1周臺和2周臺騰空的絕對高度數(shù)據(jù)。

絕對高度L是指運動員在空中的最高點到落地點的距離。是根據(jù)運動學圖像解析求得運動員在空中最高點到臺上沿的距離L1和出臺上沿到落地點的距離L2。故絕對高度L＝L1＋L2。

足底壓力分布測試：采用比利時生產(chǎn)的足底壓力分布測試系統(tǒng)（Footscan insole system），采樣頻率為500 Hz／s，測量時長8 s。每只壓力鞋墊裝有199個壓力傳感器，可以記錄足底不同部位的壓力、壓強等相關數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過Footscan insole 2.40分析軟件進行處理。提取在整個測試中的測量數(shù)據(jù)，在整個動作中，分別找出左右腳受到的最大壓力數(shù)值（以合成結果最大值為依據(jù)）。

測試指標：騰空高度范圍、落地沖擊力范圍、單位體重平均沖擊力。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計

利用統(tǒng)計方法對部分測試結果進行差異檢驗及相關性檢驗，利用回歸方法對落地沖擊力進行估計。

2 研究結果與分析

2.1 下肢環(huán)節(jié)力量測試結果

分析表1數(shù)據(jù)，運動員左、右下肢力量基本對稱，但髖關節(jié)和膝關節(jié)的伸肌力量均比較強大，說明受試者髖膝關節(jié)屈伸肌群發(fā)展良好，這在一定程度上對運動員在落地時的穩(wěn)定性有很大的幫助，可以有效地避免在左右方向上出現(xiàn)失衡的現(xiàn)象。自由式滑雪空中技巧在落地階段髖關節(jié)為了緩沖沖擊力處于由伸到屈的狀態(tài)，隨后為了完成比賽動作，運動員的髖關節(jié)需要進行伸展，恢復到站立姿勢，這就要求運動員有很強的伸肌力量，從數(shù)據(jù)中可以觀察到，髖關節(jié)伸肌群的最大肌力在屈肌群的2倍以上，膝關節(jié)接近2倍。測試結果體現(xiàn)了該項目的運動特點。

表1 本研究自由式滑雪空中技巧男運動員下肢髖、膝關節(jié)240°／s屈 伸肌群等速測試結果一覽表

2.2 下肢環(huán)節(jié)力量測試結果與靜平衡相關分析

速度矩可以判斷運動員重心變化的速度，以此來判斷受試者的平衡能力［5］。又由于運動員在完成落地動作時處于睜眼雙腳支撐狀態(tài)，所以，選取該狀態(tài)下的速度矩與下肢屈伸肌群單位體重的峰力矩進行相關性分析。檢驗結果顯示，運動員的下肢屈伸肌力與靜態(tài)平衡測試指標速度矩，P值均小于0.05，相關性顯著（表2）。

2.3 穩(wěn)定著陸動作角度分析

表3給出了通過運動影像分析得到的運動員成功著陸時的髖膝關節(jié)角度分布范圍，可以看出，成功動作的膝角度的分布范圍與等動的測試結果一致；而髖關節(jié)不一致，這可能是由于髖關節(jié)的測試因設備的安裝原因采用的是坐姿測試。

2.4 落地沖擊力的相關分析

2.4.1 騰空高度和落地沖擊力之間的關系

運動員在平臺、1周臺和2周臺落地動作中騰空高度與落地沖擊力的關系如表3所示。由表4中數(shù)據(jù)可以看出，自由式滑雪空中技巧女子運動員在做平臺、1周臺和2周臺落地動作時，其絕對高度和單位體重均力數(shù)值基本呈正增加。因此，可以考慮利用曲線擬合建立曲線回歸方程。根據(jù)數(shù)據(jù)分布形態(tài)，擬合過程中分別選擇復合模型、增長模型、指數(shù)模型和二元線性回歸模型四種模型進行擬合。結果得出，復合模型、增長模型和指數(shù)模型的擬合效果基本相同，二元線性回歸模型效果較差（圖1）。

表2 本研究運動員正常睜眼的速度矩與下肢屈伸相關性檢驗一覽表

表3 本研究自由式滑雪空中技巧運動員落地瞬時最佳髖、膝關節(jié)角度一覽表 （°）

表4 自由式滑雪空中技巧運動員騰空高度與落地沖擊力的關系一覽表

圖1 騰空高度與單位體重壓力曲線擬合圖

指數(shù)函數(shù)回歸方程為：Y＝c×bx（其中，b＝1.069，c＝27.938）。

再依據(jù)定點解析出的3周臺絕對騰空高度最小取值范圍為13.59 m，最大絕對高度為15.71 m。計算結果如下：

最大體重均力：

Y＝27.938×1.069xY＝27.938×1.06915.71

Y＝27.938×2.853＝79.707（N／kg）

最小體重均力：

Y＝27.938×1.069xY＝27.938×1.06913.59

Y＝27.938×2.476＝69.183（N／kg）

再把沖擊力的單位轉換成千克力，轉換后3周臺的單位體重均力大約是人體體重的7.06～8.13倍。

2.4.2 測力鞋墊和測力平臺力值之間的關系

對于女子自由式滑雪空中技巧項目，運動員在落地過程中是由滑雪板直接和著陸坡相接觸的，所受的外界沖擊力是來自著陸坡。所以，有必要對來自外界的沖擊力——測力平臺上的沖擊力和測力鞋墊的沖擊力進行比較。

根據(jù)對比分析結果，人體落地過程中，鞋墊最大壓力（1 624.87±102.32）N，平臺最大壓力（1 202.34± 77.21）N，鞋墊數(shù)據(jù)為測力平臺數(shù)據(jù)的1.35倍。由此可推算出，運動員在測力平臺完成3周臺動作時承受的沖擊力相當于人體體重的5.22～6.02倍。

通過相關文獻資料和近兩年來的近千例實驗，在人體受到?jīng)_擊力作用時，健康青年可以承受的安全載荷約為人體體重的15～16倍。

結合以上研究結果，運動員在完成3周臺動作時所承受的沖擊力沒有超出人體所能承受的正常載荷，故可得出，自由式滑雪空中技巧運動員在以合理的技術完成3周臺動作落地時是安全的。因此，出臺技術成為制約落地穩(wěn)定性的關鍵因素。

2.5 運動員出臺技術與落地穩(wěn)定性的關系

利用日本索尼常速攝像機，在阿爾山現(xiàn)場針對每名運動員的3周臺動作進行定點拍攝，然后利用美國APAS圖像解析系統(tǒng)進行解析。得出3周臺不同動作的助滑速度、出臺速度、騰空高度、人體體位角度、落地距離的分布范圍。

阿爾山場地寬度為20～25 m，著陸坡度38°，助滑坡度22°～25°，測速位置距離著陸坡上沿距離為27.5 m（標準值為28 m），切光器間距為3 m。

2.5.1 助滑速度、出臺速度、出臺高度分布范圍與落地穩(wěn)定性的關系

由表5可知，運動員在做LTF動作中，出臺瞬間的速度最大值為15.7 m／s，騰空高度分布為15.94～11.02 m；LFF動作出臺瞬間的速度最大值為16.17 m／s，騰空高度分布為16.63～11.45 m；FFF動作出臺瞬間的速度最大值為16.54 m／s，最大垂直速度為14.52 m／s，騰空高度分布為17.05～12.01 m；LFF動作臺瞬間的速度最大值為16.61 m／s，騰空高度分布為17.07～12.44 m；FdFF動作出臺瞬間的速度最大值為16.78 m／s，最大垂直速度為14.70 m／s，騰空高度分布為17.43～12.44 m；dFFF動作出臺瞬間的速度最大值為16.85 m／s，最大垂直速度為14.82 m／s，騰空高度分布為17.61～12.72 m。在以上速度內加上合理的出臺技術均能達到穩(wěn)定的落地動作。

2.5.2 出臺體位角、著陸距離分布范圍與落地穩(wěn)定性的關系

落地穩(wěn)定性不僅和助滑速度、出臺速度和騰空高度有關，還與運動員出臺瞬間的體位角和著陸距離有關。體位角大小決定了運動員出臺后空翻中繞橫軸轉動速度的大小，體位角大，運動員出臺后將獲得較大的橫軸轉動速度，反之則較小。通過表6可以看出，在FdFF動作中，體位角的分布范圍最小，最大為178°，最小為175.5°；dFFF動作體位角分布范圍最大，最大為186.5°，最小為182°。

表5 本研究助滑速度、出臺速度、出臺高度分布范圍與落地穩(wěn)定性關系一覽表（3周臺）

表6 本研究出臺體位角、著陸距離分布范圍與落地穩(wěn)定性關系一覽表

著陸距離也是影響落地穩(wěn)定性的一個較為重要的因素，著陸距離較大時，水平方向速度和騰空時間較大，勢必會使垂直速度變小，從而導致騰空高度的降低，影響空中動作的質量，導致落地失敗；同時，水平速度增大，水平飛行距離隨著增大，使落地的高度增大，增大運動員著陸時受到的沖擊力，容易造成運動損傷。

2.5.3 下肢環(huán)節(jié)肌力特點與落地穩(wěn)定性關系的分析

落地穩(wěn)定性不僅與出臺技術有關，還與運動員的下肢肌力配部有關，運動員在完成最后1周轉體過程中，在著陸時繞橫軸的轉動較大，即運動員的重心方向落在運動員支撐面的后方，會出現(xiàn)臀部、背部或雙手觸雪的現(xiàn)象，此時，如果運動員下肢肌力較好，可以通過下肢和軀干的肌肉力量來有效地彌補。因為下肢的肌肉拉力線比較長，肌力矩比較大，運動員落地時強大的沖擊力完全由肌肉力矩來克服，這樣就對下肢肌肉群提出更大的挑戰(zhàn)，特別是控制軀干屈伸的髂腰肌、豎棘肌、腹直肌、腹內斜肌和腹外斜肌，控制髖關節(jié)的髂腰肌和股四頭肌以及控制膝關節(jié)的小腿三頭肌，一定要加強這些肌肉離心收縮時的肌肉力量，如果下肢肌力較好，配部得較為合理，對于落地穩(wěn)定性的提高會起到非常有效的作用。

3 研究成果在備戰(zhàn)第21屆冬奧會中的應用

1.沖擊力測試結果，為女子運動員沖擊3周臺動作的安全性提供了科學依據(jù)，消除了運動員上3周臺的心理顧慮。

2.根據(jù)力量的測試結果，建議強化郭心心的軀干前群的肌肉力量訓練，并對其進行必要心理訓練，消除其對3周臺的恐懼，提高了動作成功率。

3.針對2009賽季初期徐夢桃的康復情況，根據(jù)測試結果提出該運動員已經(jīng)完全有能力完成3周動作，但要保持體型，控制體重，以保證空間轉動的能力，使其在落地時能旋轉到位，保持合理的落地姿態(tài)的系列訓練建議。做出了在出臺技術規(guī)范的情況下，如能較好地完成空間轉體，就能達到3周的穩(wěn)定著陸的提示，提前實現(xiàn)了徐夢桃的3周臺的訓練。

4.根據(jù)對李妮娜新動作dFdF動作的成功與失敗的分析，提示出臺速度和轉動速度的控制是完成動作的關鍵，轉動速度的控制能達到提高dFdF動作的成功率，其出臺速度應大于dFF和FdF，在不破壞出臺速度的情況下，增加滯空時間，使其轉動到位。進行針對性訓練后，在2010年冬奧會上使用該動作，并取得成功。

5.針對韓曉鵬小腿屈腿的特點，提出了加強小腿前群肌肉能力的訓練建議，并在出臺瞬間增加膝關節(jié)的伸展動作，提高空中動作的質量，提高了動作的成功率。

6.運動員要想提高落地穩(wěn)定性，應采取適度的緩沖，屈髖、屈膝，降低重心，同時還達到了延長時間、減小沖擊力的作用，提倡運動員采用順勢的落地方式，增加滑出的穩(wěn)定性，得到了國家隊的充分肯定。

4 結論

1.自由式滑雪空中技巧運動員下肢有很強的伸肌力量，髖關節(jié)伸肌群的最大肌力在屈肌群的2倍以上，膝關節(jié)接近2倍。

2.運動員的下肢屈伸肌力與靜態(tài)平衡測試指標速度矩相關性顯著。

3.膝關節(jié)的角度分布范圍與等動測試的最大峰力矩吻合，既膝關節(jié)的最大峰力矩值與穩(wěn)定著陸的膝關節(jié)角度一致。

4.自由式滑雪空中技巧運動員在以合理的技術完成3周臺動作落地時是安全的。因此，出臺技術成為制約落地穩(wěn)定性的關鍵因素。

5.落地穩(wěn)定性與運動員助滑速度、出臺速度、騰空高度、出臺瞬間的體位角和著陸距離密切相關。要實現(xiàn)穩(wěn)定落地必須合理控制速度、高度、角度和距離，并且隨著動作難度的改變進行必要的調整。

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