我國優秀女子跳遠運動員起跳時下肢關節的運動學分析

張 鵬

(山東交通學院 體育教學部，山東 濟南 250023)

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

參加2013 年全國田徑大獎賽廣東肇慶站的8 名優秀女子跳遠運動員，以其起跳時的髖、膝、踝技術為研究對象，運動員信息見表1。

表1 2013 年全國田徑大獎賽肇莊站女子跳運項目前8 名

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料

利用網絡資源，獲得相關中英文資料50 余篇，以對目前的技術研究狀況進行全面了解和把握。

1.2.2 專家訪談

就拍攝技術有關事項，于2013 年3 月請教了上海體育學院生物力學教研室張勝年教授、伍勰博士，咨詢他們對本研究的意見與建議，確保研究的科學性、可行性。

1.2.3 拍攝

使用山東大學運動人體科學實驗室的一臺JVC9800 高速數碼攝像機對參加2013 年廣東肇慶站田徑賽的優秀女子跳遠運動員進行了現場拍攝。拍攝時主光軸對準起跳板后側60 cm 處，垂直于運動員運動平面，機器距助跑道中心線為26 m，機高為1.05 m。并對整個比賽過程始終進行定點定焦拍攝，拍攝頻率為100 幀/秒，根據需要在賽后拍攝了比例尺。

1.2.4 生物力學解析及數理統計

采用山東大學運動人體科學實驗室的SBCNS2 人體運動解析軟件對影片進行解析處理;獲取的數據采用Excel 軟件分類處理，根據所需指標確定數據，再用SPSS 軟件對數據進行統計處理、顯著性檢驗和相關性分析。

2 結果與分析

從表1 可以看出，起跳上板瞬間，我國優秀女子跳遠運動員起跳腿髖角平均值為150.72±7.01 度，起跳著地時相髖角最小為張雪精的140.62 度，此時相蔣艷飛、王蓉、王烏品、陳虹羽的髖角分別為147.36、148.04、148.02、149.57 度，與其余三名隊員相比，這五名隊員的髖角在著地時相均小于平均值，說明她們在起跳腿上板瞬間髖前伸不夠積極，從而造成了她們較小的著板角和較大的大腿夾角(表1)。

表1 著地時相起跳腿髖、膝、踝、軀干角統計表 單位:度

通過對數據的統計也表明，著板角與起跳腿著地時相髖角呈顯著性正相關(R=0.72P ﹤0.01)。可見上板著地瞬間，起跳腿髖的積極前伸能加大著板角，降低兩大腿夾角，從而加快著板速度，加快重心迅速前移到支撐點的上方，減少水平速度損失。

在積極伸送髖的同時，還要注意軀干的姿勢。根據運動生物力學原理，轉動半徑與轉動慣量成正比，轉動的速度與轉動半徑成反比，轉動半徑大則轉動慣量大，轉動速度慢。據此可知，隨著髖角的增大，上體著板時不可避免的后傾，使人體的重心投影點到支撐點的距離相應增大，加大了上體前旋半徑，導致轉動慣量增大，上體前旋動作遲緩，一定程度對人體重心的迅速過渡產生了阻礙。我國優秀女子運動員軀干傾角均值為5.88±2.92 度，其中軀干傾角最大值為姚佳佳10.59度，陳虹羽7.59 度，兩人均超過均值，這對重心的迅速過渡產生了負面影響，因此建議兩人在今后訓練中上板瞬間加大起跳腿髖角的同時，一定要控制好上體，注意軀干的及時跟進，防止身體出現較大的后傾。

表2 起蹬時相起跳腿髖、膝、踝、軀干角統計表 單位:度

由于助跑速度的慣性和身體重力的作用對起跳腳產生了很大的壓力，在巨大沖量作用下，起跳腿的屈膝緩沖是必然的動作特征。這一動作減緩了起跳的制動力，減少了助跑速度的損失，為積極的前移身體進行蹬伸創造了有利的條件。相關原理也要求緩沖時起跳腿的伸肌群做退讓性收縮，提高肌肉與肌腱的彈性位能，以增大肌肉的總收縮力。但如果想取得理想起跳效果，膝關節就不能過度屈曲，有關力學實驗表明:當起跳腿緩沖時膝關節角度低于130 度時，肌肉的彈性就會下降百分之十到百分之二十。

從表1、表2 發現，我國優秀女子運動員起跳腳著地瞬間膝關節角度平均為165.36±5.18 度，最大彎曲瞬間(起蹬時相)膝關節角平均為147.91±4.91，從表5 看出緩沖階段膝角變化均值為17.39±5.65 度;從整體看，我國8 名優秀女子跳遠運動員緩沖結束時(起蹬時相)膝角均大于有關研究的130 度膝角，說明起跳緩沖階段起跳腿離心收縮能力很強。從個案分析發現，與其它運動員相比，在起跳緩沖階段許小令的膝關節角度變化最大為27.82 度，這反映出她的起跳腿支撐能力相對較差，膝關節角變化過大的結果就是增加了身體重心的下降程度，理論上會致使起跳蹬伸時機較晚，從而不能使起跳腿在合適的時機和時間進行蹬伸，進而影響蹬伸的效果。然而事實上，從解析的結果發現，許小令的起蹬夾角大于均值，說明她的蹬伸時機與其它隊員相比還是比較早，但由于較大的緩沖幅度的確會使身體重心下降幅度增加，從蹬伸工作距離方面考慮，這一重心下降幅度又成為增加蹬伸幅度，提高騰起垂直分速度的有利因素之一。另外，陳虹羽相關情況與許小令很相似。為了改善這種緩沖能力較差的狀況，建議兩名隊員需要加強下肢力量的發展主要是肌肉離心收縮的能力，多進行超等長練習，使速度與下肢支撐能力同步提高。

表2、表3 顯示，我國優秀女子跳遠運動員在緩沖階段起蹬時相、垂直支撐時相起跳腿髖角平均值分別為163.89±7.87 度、173.6749±4.98 度。而且8 名隊員起跳腿髖角數值從上板瞬間開始數值逐漸增大，最小的起跳腿髖角數值出現在著地瞬間(見表1)，這說明我國優秀運動員在著地瞬間重心已處于起跳時的最低點，同時也說明起跳腿髖關節從著地開始一直處于伸展狀態，并且在緩沖階段起跳腿髖關節前移迅速，在此階段伸展幅度均值為13.17±3.02 度。8 名隊員起跳腿膝關節角度在著地時、緩沖結束時(起蹬時相)均值分別為165.36±5.18 度、147.90±4.91 度，兩者之差即膝關節在緩沖階段的緩沖幅度均值為17.39±5.65 度，該值在生物力學原理的合理范圍，也說明起跳腿膝關節在緩沖階段緩沖幅度小，轉入蹬伸的時機較早。所以可以說，在緩沖階段，起跳腿髖關節積極快速前伸，可以加快重心前移到支撐點上方的速度，減少緩沖階段的水平速度損失，減小助跑慣性和身體重心對起跳腿產生的壓力，從而使起跳腿彎曲較小，轉入蹬伸的時機提前。

表3 垂直支撐時相起跳腿髖、膝、踝、軀干角統計表 單位:度

表4 離地時相起跳腿髖、膝、踝、軀干角統計表 單位:度

由表4 可以看出，我國優秀女子跳遠運動員起跳離板瞬間起跳腿髖角均值為208.15±1.47 度，說明運動員在蹬伸階段，起跳腿一側髖前移速度快，蹬地充分，從而也促使起跳腿膝角在離板瞬間也較大，均值為l71.48±2.9 度。在蹬伸階段積極前送髖可以加大L1的距離，跳遠成績可以用L= L1 +L2 +L3 表示，其中L1，即踏板前沿至起跳離地時重心在水平面投影點間水平距離，它的大小取決于踏板準確性、身高和騰起瞬間身體姿勢，所以在離地瞬間積極伸展、前送髖可以增加L1，使蹬伸的髖、膝、踝關節成一直線，因為當腳的一端固定于地面，要使髖、膝、踝三關節充分蹬伸，就勢必促使蹬地腿的另一端充分前移，這樣不但可以利用髖關節屈伸力量，也可以有效減少力在傳遞過程中的損耗和分解。同時，由于髖部前移充分拉長了工作距離，故其肌肉張力也隨之加大，并強化蹬地動作的牽張反射，刺激中樞神經系統高度興奮，使其爆發式用力，加大了蹬伸肌群收縮力值，從而能提高起跳力量。

表5 支撐期起跳腿髖角、膝角、踝角變化統計表 單位:度

從表5 可看出，我國8 名優秀女子跳遠運動員起跳各階段髖角變化情況，緩沖階段髖角平均增量為13.17±3.02 度，過渡階段平均增加了9.78±3.77度，蹬伸階段平均增加了34.48±4.74 度，表6 中髖角變化與騰起垂直分速度相關情況:緩沖階段顯著相關(r=0.48，P ＜0.05)、過渡階段無意義(R=0.23，P ＞0.05)、蹬伸階段顯著相關(R=0.58，P ＜0.05)，說明了除了沒有統計學意義的過渡階段，在緩沖與蹬伸階段隨著髖角的增大，起跳騰起垂直分速度也會隨之變大，表5 中張雪精的髖角在各時相幾乎是最大，她的騰起(離地時)垂直分速度也相應的是最大，這進一步證明了髖角在兩個時相的變化對起跳騰起垂直分速度的影響。總的來說起跳整個過程中髖角是逐漸變大，盡管在緩沖階段起跳腿膝角減小會影響到重心的高度，但從整體上看還是反映出了隨著髖角的增加重心始終是上升的趨勢。

表5 中，緩沖階段膝角平均減小值為17.39±5.65 度，過渡階段平均增加值為3.22±1.6 度，蹬伸階段平均增加值為20.31±4.57 度，表6 中膝角變化與騰起垂直分速度相關情況:緩沖階段顯著相關(r=－0.45，P ＜0.05)、過渡階段無意義(R=0.28，P ＞0.05)、蹬伸階段高度相關(R=0.83，P ＜0.01)，說明緩沖階段膝角減量越小，起跳騰起時的垂直分速度明顯增大，起跳時膝角緩沖幅度小反映出緩沖能力強，也就是起跳腿的退讓性收縮能力強，相應緩沖時間短，減小了水平速度的損失，加快了水平速度向彈性勢能的轉化，為蹬伸階段能量的釋放作好了準備，故而對垂直的獲取產生了積極影響，這就進一步說明了緩沖階段膝角變化是影響起跳效果的重要因素之一;蹬伸階段膝角的變化對起跳騰起垂直分速度有重大影響，隨著膝角的增加，垂直速度亦隨之變大，起跳蹬伸時幅度(膝角增量)大，說明起跳腿的蹬伸力量強，也就是起跳腿的克制性收縮能力強，能在伸展膝關節時將緩沖階段儲存的勢能快速釋放，并迅速轉化成一定比例的垂直分速度，這一能量的快速釋放與轉化是騰起垂直分速度產生的途徑之一，因此，蹬伸階段膝角的變化是影響起跳效果的又一重要因素。

現代高水平跳遠運動員起跳緩沖時的緩沖幅度表現出(膝角減小值)較小的趨勢，這就意味著在蹬伸階段膝關節的伸展幅度潛力不會太大，這會或多或少地會影響起跳時蹬伸用力的工作距離，因此，蹬伸階段起跳腿踝關節盡可能大幅度的伸展顯得非常重要，表6中，蹬伸階段踝角變化與騰起垂直分速度的顯著相關(R=0.72，P ＜0.05)就可以得到驗證。

表6 支撐期髖、膝、踝變化與騰起垂直分速度相關性統計表

結合助跑倒一步中所涉及到的有關踝關節的人體解剖學、運動生理學知識，可以說，在起跳時緩沖階段踝關節背屈幅度越大，或者說緩沖結束時的踝關節背屈角度越小(同一個體)，在進行趾屈運動時(蹬伸階段)發揮出的力量就越大。表5 中在緩沖階段踝角變化最大的是王蓉的19.97 度，許小令為18.61 度，說明王蓉、許小令兩人在起跳緩沖階段踝關節背屈幅度較大，為蹬伸階段踝關節的趾屈運動打下了較好的基礎。過渡階段踝角變化均值為1.39±2.97 度，變化(增量)最大是許小令的6.21 度，周小雪為3.95 度，在此階段還有踝角值減小的隊員，按照減小幅度分別是王烏品1.57 度，蔣艷飛1.39 度，張雪精1.37 度，姚佳佳的0.25 度，這些數據反映出許小令、周小雪兩名隊員的踝關節相關肌群力量相對較強，下肢遠端支撐剛性有力，并開始了有效的伸展，而王烏品、蔣艷飛、張雪精、姚佳佳，這四名隊員則與之相反。蹬伸階段踝角變化(增量)最大是張雪精的43.26 度，王蓉為38.64 度，最小是蔣艷飛的24.13 度，其中許小令小于平均值為26.89 度，結合踝角變化的三組數據，可以看出，王蓉的踝關節工作情況最為理想，許小令雖然在緩沖階段踝關節背屈較大，踝關節的相關肌群也比較有力，但在蹬伸階段的伸展幅度卻比較小，一定程度上會影響離地時相地面反作用力的傳遞;張雪精雖然在過渡階段表現出踝關節肌群力量相對較差，但在蹬伸階段她的踝關節伸展幅度卻是最大，說明張雪精的踝關節柔韌性較好;蔣艷飛的踝關節在緩沖階段表現為背屈較小(小于均值)，過渡階段表現為踝關節的相關肌群力量幾乎最差，蹬伸階段的伸展幅最小，說明蔣艷飛的踝關節柔韌性差，并且有關肌群力量也較弱。建議隊員根據個人情況，進行踝關節柔韌性及其相關肌群力量方面的練習。

3 結論與建議

整體上8 名隊員起跳緩沖階段起跳腿支撐能力較強，表明她們的技術實效性比較理想;然而部分隊員存在起跳時上體姿勢不夠合理、蹬伸力量不足、踝關節柔韌性等問題。建議隊員根據個人情況進行針對性訓練。

3.1 姚佳佳、陳虹羽軀干跟進不夠及時，建議兩人在今后訓練中上板瞬間要控制好上體姿勢，防止上體出現較大后傾。

3.2 陳虹羽、許小令兩人緩沖能力表現較差，建議兩名隊員加強下肢力量的發展，主要是肌肉離心收縮的能力，應多進行超等長練習，使助跑速度與下肢支撐能力同步提高。

3.3 蔣艷飛的踝關節柔韌性較差，且相關肌群力量較弱，建議進行踝關節柔韌性及其相關肌群力量的強化訓練。

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