對優秀跳遠運動員李金起跳技術的運動學分析

王東陽，郭鳳勝，史 兵，史銀斌

跳遠是人體通過快速助跑和積極起跳，采用合理的姿勢和動作使身體騰躍水平距離的運動項目。快速助跑和積極起跳是跳遠過程中最重要的技術環節。三維攝像分析系統在競技體育中的應用已非常普遍，可將運動員的技術動作再現，發現技術中的細微變化，為改進運動員技術動作提供科學依據。本文主要從李金助跑最后兩步和起跳技術方面對其訓練技術進行分析討論。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

李金，男，國家一級運動員，陜西師范大學體育學院運動訓練專業學生，實驗選取李金訓練時跳遠最好成績7.55 m為研究分析對象。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料調查法

查閱分析國內外相關文獻資料，了解跳遠運動技術的研究現狀。

1.2.2 影片拍攝法

采用目前國際上使用較多、功能比較全面、能夠直接為競技體育運動服務的德國SIMI公司生產的SIMI motion 7.0三維運動錄像分析系統（包括拍攝率為100幅/s的三臺攝像機，12個標定點的三維運動框架）對李金進行定點拍攝。采用兩臺攝像機對運動員同時拍攝，其中一臺攝像機主光軸與助跑道中心線間的夾角在30°以內，另一臺攝像機位于踏板中心線上且其主光軸與助跑道中心線垂直，攝像機鏡頭中心距離地面高度為1.20 m，以與SIMI motion 7.0配套的三維運動框架作為標定框架，標定好后整個過程始終定點、定焦，拍攝范圍從助跑最后兩步到結束的全過程。

1.2.3 圖像解析法

多次拍攝，選擇運動員跳遠成績最好一次的影片，利用SIMI motion 7.0三維運動錄像分析系統分析，將所得數據進行平滑處理。

1.2.4 數理統計法

導出數據，利用Excel軟件對數據進行統計處理和分析。

2 研究結果與分析

跳遠過程包括助跑、起跳、騰空和落地四個階段。從生物力學方面分析，跳遠運動就是在一定初速度情況下開口方向向下的拋物線運動，而運動員跳遠成績則是拋物線開口的大小。根據拋物線的計算法則，拋物線開口的大小由物體的水平分速度和向上的垂直速度決定，垂直速度的大小決定了物體運動時間的長短，物體運動的距離就是物體水平分速度和時間的乘積，所以運動員跳起后的初速度和角度是很重要的因素。跳遠的四個過程中，助跑和起跳是最重要的兩個階段。助跑獲得較快的水平初速度，起跳獲得向上的垂直速度。根據尼格1974年的研究，水平速度和垂直速度與跳遠成績的相關系數分別為0.79和0.03，說明水平速度是影響跳遠成績最重要的因素，因此在跳遠時應采用盡可能保持水平速度的技術。

2.1 起跳腿著板階段分析

著地上板是跳遠的起始環節。在助跑最后一步，支撐的擺動腿積極后蹬，大腿抬得比短跑時稍低些，然后快速下壓，積極主動去觸板，這樣可減少觸地時的沖撞力，同時又可為快速前移身體做好準備。積極主動的起跳上板動作直接影響助跑與起跳的銜接，影響起跳效果［1］。運動員在著地瞬間，著板角的大小是反映運動員著板是否積極的一個指標。表1中李金的著板角是55.85°，世界優秀運動員的著板角一般在65°－70°之間，李金的著板角度明顯小于世界優秀運動員。一定程度上說明李金著板時不夠積極主動，重心距離支撐點較遠。較小的著板角同時還造成水平速度的過度損失，增加了起跳蹬伸的壓力、起跳時間和能量的損失。從力學角度分析，著板角小說明運動員著板時增大了沖擊負荷，加大了水平速度的損失。如圖2，當角A小時，力量的分力與速度方向相反，加速度是負值，速度減小；當角A變化至等于角B時，水平分力相應變小，向上的分力增加，雖然水平方向與速度方向相反，但整體速度的損失相對減少，同時垂直向上的分力增大，向上的加速度增加，提高了垂直速度。運動員在踏板階段是水平速度轉化成一部分垂直速度的階段，損失一部分水平速度是必然的，符合運動生物力學原理。從圖1看出，重心速度從助跑時9.77 m/s降到了緩沖結束時8.70 m/s。

表1 李金和世界優秀運動員在著板角和踏跳時間表

圖1 李金身體重心水平速度曲線

圖2 李金起跳著板角

2.2 起跳腿緩沖階段分析

緩沖是指踏跳過程從起跳腳著板開始到膝關節的最大彎曲環節。緩沖連接著助跑與起跳兩環節，直接影響助跑速度的發揮與利用及起跳效果的好壞。緩沖階段的目的是盡量將水平速度的損失降到最小，同時又要將水平速度轉為較大的垂直速度并為快速蹬伸創造有力條件。好的緩沖可使運動員水平速度損失降到最低，同時還可以為下一階段爆發性的起跳蹬伸的肌肉工作創造有利條件。運動員在高速助跑中通過起跳獲得的改變運動方向的垂直速度，必然會損失一定助跑水平速度，因此在起跳時盡可能減少水平速度的損失獲取大的垂直速度是當今跳遠運動員能否成功的技術關鍵［2］。運動員膝關節彎曲到最大彎曲時開始爆發式的蹬伸起跳，身體重心會下降，水平速度降低。如果起跳腿彎曲不夠可能導致制動作用太大，使起跳腿負擔過重，雖然跳得較高，但不很遠；如果起跳腿過分彎曲，起跳蹬伸過遲，騰起高度和跳遠都不足。所以起跳腿膝關節角度彎曲程度變化在一定程度上反映運動員水平的高低。

研究表明，起跳時膝關節的緩沖大小與提高蹬伸動作的幅度密切正相關。膝關節的彎曲度越大，起跳時間越長，身體重心下降越大，不利于完成爆發式的蹬伸動作，更不容易形成“起跳跑過板”技術，影響起跳效果。表2顯示李金在起跳腿著地時膝關節角度為157.55°，比鮑威爾著地時的膝關節角度小了13.45°，較劉易斯的小7.45°，說明李金著地時膝部彎曲較大，增加了起跳過程中前支撐時間的制動力和水平速度損失，同時給身體重心快速移動帶來壓力，給快速蹬伸造成不利因素。緩沖結束時李金膝關節達到最大彎曲139.24°，雖和劉易斯相差不大，但是和鮑威爾相差8°，說明李金在緩沖階段膝關節彎曲角度有些過大，造成深度下蹲，使起跳腿肌肉拉長的時間太長，引起儲存在肌肉中的彈性能量減少，起跳時伸直身體動作的遲緩消減了起跳效果。研究結果顯示，隨著訓練水平的提高和起跳技術的完善，起跳緩沖時膝關節的彎曲度趨于減小［3］。在蹬離地面瞬間起跳腿幾乎是伸直的，膝關節角度達到174.02°，說明李金蹬伸的比較充分，將存儲在肌肉中的能量有效釋放出來，為獲得良好的騰起角度提供了有利的動力支持。整個踏跳過程中要取得較好起跳效果，膝關節不能過度屈曲，較小的緩沖角度可減少身體中心下降，縮短工作時間，使起跳支撐力矩加大，提高著板時承受的壓力，有利于支撐用力，提高騰起垂直速度。

表2 李金在三個時刻起跳腿膝關節的角度

2.3 跳腿蹬伸階段分析

起跳腿蹬伸階段是從緩沖階段膝關節彎曲到最大程度開始到運動員離開踏板結束的過程。研究表明，起跳的蹬伸階段，垂直速度和水平速度與跳遠成績不相關（r＝0.10）［4］。蹬伸階段效果的好壞取決于起跳腿快速蹬伸動作能否與擺動動作協調配合。良好的配合可以使肌肉的退讓性與克制性工作結合得非常好，使起跳完成的即快又有效，否則反之。運動員在離地瞬間，人體有前旋的轉動動量。根據運動生理學中姿勢方向作用，運動員必然反射性地加大、加快擺動腿的擺動幅度和速度，已取得離板瞬間身體的動態平衡，從而提高擺動腿的擺動效果，有助于起跳腿肌肉的有力收縮［5］。

起跳腿的蹬伸階段是取得騰起速度的有效階段。起跳腿蹬伸得越快、越充分、越有力，獲得的騰起速度越大，成績越好。在著板緩沖和蹬伸后為的是要獲得適宜的騰起初速度和騰起角度，而在這諸多的環節中，踏跳后的騰起角度和騰起初速度是獲得良好成績的重重之重。騰起角是運動員在起跳離地瞬間，身體質心的垂直速度與水平速度所形成的角度。世界優秀運動員的騰起初速度一般為18°－24°之間，劉易斯和鮑威爾分別為這兩個角度的極端，專家將他們的技術歸結為“低跳躍”和“高跳躍”型跳遠技術。從表3中可看出李金的騰起角雖也是23°，但其重心的水平速度才8.23 m/s，與世界優秀運動員的差距還很大。

表3 李金與世界優秀運動員在助跑速度、重心水平和垂直速度和騰起角等運動學參數

2.4 時間角度分析

踏跳是整個跳遠技術中最為復雜的技術，其任務是在盡量減少水平速度損失的情況下，創造盡可能大的垂直速度，使運動員獲得較大的騰起初速度和適宜的騰起角。踏板階段包括著地、制動、膝關節彎曲緩沖、起跳腿蹬伸幾個階段，運動員要在0.10 s－0.13 s內完成這些技術動作，所以踏跳時間的長短在一定程度上反映了運動員跳遠技術的優良。

大量研究表明，時間因素對支撐緩沖最大肌力的獲得，對蹬伸時最大功率的發揮及支撐緩沖階段和蹬伸階段的緊密銜接具有非常重要的作用，是評價起跳效果的重要因素。在正確完成起跳動作的前提下，起跳時間與成績呈正相關，起跳時間與速度呈負相關［6］，說明助跑速度越快起跳時間越短，跳遠成績越好。跳遠時水平速度損失與支撐時間有關，支撐時間越長，水平速度損失越大。從時間曲線上可看出李金從0.87 s開始著板，1.02 s離開踏板，整個起跳時間為0.15 s，而世界優秀運動員的起跳時間基本在0.10 s－0.13 s之間。由于李金著板角偏小，著地時膝關節彎曲過大，導致起跳腿沒有積極著地，致使水平速度過度損失，延長了起跳時間，導致了起跳效果不理想。從重心水平速度曲線可看出，重心水平速度從助跑時的9.77 m/s下降到剛離開踏板時的8.23 m/s，速度損失1.54 m/s，垂直速度達到3.52 m/s。李金的初速度與世界優秀運動員相比相差還很遠，但起跳前和起跳后兩階段的速度差值與世界優秀運動員相差不多，說明李金在完成技術動作方面較好，總體實力還需加強。

3 小結

1）通過三維攝像分析系統對李金訓練技術進行再現分析，發現其助跑速度和速度利用率與世界優秀運動員的差距較大，且著板時起跳腳積應積極主動地用全腳掌觸地；2）查閱文獻過程中發現許多文獻描述踏板時都以“瞬間”形容時間短暫，隨著科學技術的發展，攝像設備的頻率已達到200幀/s，即在顯示圖像時可將時間精確到0.005 s，若仍用瞬間描述不妥；3）實驗發現部分學校并未將大型的、有助于運動訓練的精密儀器應用于實際。

［1］孫 璞，劉生杰.我國優秀男子跳遠運動員起跳過程中擺動腿技術的運動學研究［J］.中國體育科技，2006（1）.

［2］余丁友.影響我國男子跳遠運動員起跳技術的因素分析［J］.北京體育大學學報，2004（9）.

［3］孟 剛.田徑［M］.北京：北京師范大學出版社，2008.

［4］全國體育學院教材委員會.運動生物力學［M］.北京：人民體育出版社，2007.

［5］曹景川，李建英，白躍玲.我國優秀女子跳遠運動員在起跳過程中擺動腿技術分析［J］.北京體育大學學報，2009（7）.

［6］唐文兵，程志遠，劉 敏.跳遠助跑與起跳技術研究綜述［J］.遼寧體育科技，2005（6）.