三級(jí)跳過程中運(yùn)動(dòng)員腿部肌肉力量特征研究

□于 恒 孫 桐（中南大學(xué)湖南長(zhǎng)沙410012）

三級(jí)跳過程中運(yùn)動(dòng)員腿部肌肉力量特征研究

□于 恒 孫 桐（中南大學(xué)湖南長(zhǎng)沙410012）

腿部肌肉力量直接影響到運(yùn)動(dòng)員的速度與力量情況，從而決定著其彈跳能力以及最終的跳遠(yuǎn)成績(jī)，是三級(jí)跳訓(xùn)練的核心內(nèi)容。對(duì)中南大學(xué)八名三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，深入研究了其腿部神經(jīng)肌肉功能與沖擊負(fù)荷之間的關(guān)系，最終發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員第二跳能夠?qū)Φ孛娈a(chǎn)生最強(qiáng)沖擊力，其腳掌壓力與最終的跳遠(yuǎn)成績(jī)呈正相關(guān)關(guān)系，腳后跟與前腳掌下出現(xiàn)最大壓力峰值，后腿伸張肌在高速運(yùn)動(dòng)中表現(xiàn)出高速率活化的特點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)員遵循此種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能夠最大化的提高三級(jí)跳訓(xùn)練質(zhì)量和效率。

三級(jí)跳腿部肌肉力量特征

三級(jí)跳的影響因素很大程度上來自于運(yùn)動(dòng)員腿部的力量、速度與控制能力。美國(guó)著名運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)專家詹姆斯?哈伊認(rèn)為：“三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員的身體特征不一樣，由此導(dǎo)致其跳躍技術(shù)存在鮮明差異，但無論采用什么樣的跳遠(yuǎn)技術(shù)均需要腿部肌肉在適當(dāng)方向上產(chǎn)生最大的力，并且要掌握好發(fā)力的時(shí)機(jī)與節(jié)奏。”這既強(qiáng)調(diào)了腿部肌肉在三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)過程中的重要作用；同時(shí)也展現(xiàn)了其肌肉運(yùn)動(dòng)的技巧性與生理學(xué)特征。目前，部分學(xué)者也對(duì)這一問題進(jìn)行了研究，但主要停留在對(duì)運(yùn)動(dòng)員腳部觸地垂直力、起跳垂直力、地面反作用力與足底壓力上，而很少能夠從生物學(xué)的角度來系統(tǒng)剖析運(yùn)動(dòng)員腿部肌肉力量與用力特征。這由此需要我們采用科學(xué)的方式來系統(tǒng)剖析其腿部肌肉運(yùn)動(dòng)特征，由此深化運(yùn)動(dòng)員對(duì)于自身腿部肌肉運(yùn)動(dòng)方式的認(rèn)識(shí)，為更加科學(xué)地進(jìn)行三級(jí)跳訓(xùn)練奠定基礎(chǔ)。

1、研究對(duì)象與方法

1.1、研究對(duì)象

本人選取中南大學(xué)的八名（男、女各四人）三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員作為研究對(duì)象，其平均年齡為20.1歲，平均身高為178.6厘米，平均體重為66.8千克，平均成績(jī)?yōu)?3.6米。

1.2、研究方法

本人主要采用運(yùn)動(dòng)測(cè)試的方式來統(tǒng)計(jì)分析八位運(yùn)動(dòng)員在三級(jí)跳過程中的腿部肌肉力量特征。具體來說，八位運(yùn)動(dòng)員在完成一個(gè)周期的訓(xùn)練之后，每人進(jìn)行3次試跳，在此過程中，本人采用J VC相機(jī)拍攝運(yùn)動(dòng)員助跑的最后5米過程，采用測(cè)力平臺(tái)（頻率為± 50H z）檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員正常行走時(shí)對(duì)地面的用力負(fù)荷以及在三級(jí)跳過程中踏板時(shí)對(duì)地面的用力負(fù)荷，對(duì)比分析，獲得運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)地面產(chǎn)生的反作用力情況。隨后，本人采用壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一方面檢測(cè)各個(gè)運(yùn)動(dòng)員腳部壓力分布情況；另一方面檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員腳部?jī)蓚?cè)肌電活動(dòng)情況，再采用傳感鞋墊（頻率為200H z）和肌電圖導(dǎo)線（頻率為800H z）鏈接到數(shù)據(jù)采集器上，再將數(shù)據(jù)采集器鏈接到運(yùn)動(dòng)員的腳背部位，以此來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員股外肌、臀大肌、腓腸肌的肌電圖，通過處理器獲取詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，獲得腿部肌肉、臀部肌肉在單足跳、跨步跳、跳躍運(yùn)動(dòng)過程中的作用方式。

2、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

在完成了運(yùn)動(dòng)測(cè)試之后，本人依據(jù)運(yùn)動(dòng)員觸地過程中對(duì)于踏板所帶來的觸地作用力的方向，將其觸地分為制動(dòng)與蹬伸兩個(gè)時(shí)間段，采用合力與合力方向來計(jì)算運(yùn)動(dòng)員觸地過程中的最大力度和平均力度情況。另外，在完成了對(duì)肌電信號(hào)的采集之后，本人分0-50毫秒的著地前階段、50-100毫秒的著地前預(yù)收縮階段、制動(dòng)階段和蹬伸階段來計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)肌電圖在不同階段的肌肉力量特征，并將其制成一個(gè)活動(dòng)圖，與運(yùn)動(dòng)員在正常行進(jìn)中的肌電圖進(jìn)行對(duì)比分析，獲得運(yùn)動(dòng)員在三級(jí)跳狀態(tài)下肌肉力量的作用特征。這些數(shù)據(jù)均采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS6.0進(jìn)行處理，由此形成有關(guān)特定指標(biāo)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差的準(zhǔn)確的調(diào)查結(jié)果。

3、運(yùn)動(dòng)測(cè)試結(jié)果

從三級(jí)跳最終成績(jī)的角度來說，4位男運(yùn)動(dòng)員的平均成績(jī)?yōu)?5.37米，4位女運(yùn)動(dòng)員的平均成績(jī)?yōu)?1.98米，8位運(yùn)動(dòng)員三級(jí)跳的總體平均成績(jī)?yōu)?3.7米。8位三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員的平均助跑速度為每秒8.8米，與成績(jī)之間的標(biāo)準(zhǔn)差為0.9，小于0.01，因此可以確定運(yùn)動(dòng)員助跑速度與跳遠(yuǎn)成績(jī)高度相關(guān)。另外，運(yùn)動(dòng)員在單足跳、跨步跳、跳躍三個(gè)階段的時(shí)間、速度分布情況直接決定著其跳躍狀態(tài)，并由此影響到其最終的跳遠(yuǎn)成績(jī)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，八位運(yùn)動(dòng)員單足跳的平均時(shí)間為0.14秒，跨步跳的平均時(shí)間為0.16秒，跳躍的平均時(shí)間為0.18秒，而且這三個(gè)階段的平均制動(dòng)時(shí)間分別為0.089秒、0.097秒和0.123秒，而這三個(gè)階段中所發(fā)生的蹬伸平均時(shí)間分別為0.05秒、0.067秒和0.071秒，均呈現(xiàn)出逐漸遞增的狀態(tài)。對(duì)比分析可以看出，運(yùn)動(dòng)員在跨步跳過程中所產(chǎn)生的垂直方向和水平方向的地面反作用力最大，而且制動(dòng)階段所產(chǎn)生的觸地作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蹬伸階段的地面作用力，而且在垂直方向所產(chǎn)生的觸地作用力分別為運(yùn)動(dòng)員平均體重的11.6、15.15、13.2倍，而在水平方向所產(chǎn)生的向前作用力分別為運(yùn)動(dòng)員平均體重的5.8、10.1、7.8倍，由此進(jìn)一步彰顯了運(yùn)動(dòng)員在單足跳、跨步跳、跳躍階段所產(chǎn)生的各不相同但卻都力度明顯的巨大制動(dòng)作用力情況。

在對(duì)運(yùn)動(dòng)員用力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析過程中，也生成出單足跳、跨步跳、跳躍三組力量曲線圖，運(yùn)用多元回歸分析之后發(fā)現(xiàn)，八位運(yùn)動(dòng)員在制動(dòng)階段所產(chǎn)生的最大觸地垂直力度和在蹬伸階段所產(chǎn)生的最大向前水平力度，對(duì)于三級(jí)跳最終的運(yùn)動(dòng)成績(jī)來說是最佳的反作用力。前者力度的比重為57.1%，而后者力度的比重則為26.2%。另外，八位運(yùn)動(dòng)員在腳后跟和前腳掌所產(chǎn)生的壓力值最大，是運(yùn)動(dòng)員正常行進(jìn)中壓力值的4倍之多，而腳部中間位置所產(chǎn)生的壓力值最小。這也充分說明，運(yùn)動(dòng)員在單足跳、跨步跳、跳躍三個(gè)階段腳后跟和腳前掌的最大壓力有顯著差異，而單足跳的壓力值在三個(gè)階段中最小。除此之外，測(cè)試發(fā)現(xiàn)八位運(yùn)動(dòng)員前腳掌后面部位的最大壓力值與跳遠(yuǎn)成績(jī)相關(guān)度比較高。另外，八位運(yùn)動(dòng)員前腳掌、腳中間、腳后跟三個(gè)部位所采集的最大壓力值與三級(jí)跳成績(jī)之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.71、0.87、0.90，由此說明運(yùn)動(dòng)員前腳掌的壓力值對(duì)于跳遠(yuǎn)成績(jī)的影響效果最為明顯。制動(dòng)階段股外側(cè)肌群肌電平均值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蹬伸階段的平均值，而且單足跳、跨步跳、跳躍階段大腿伸肌群具有高水平的制動(dòng)與預(yù)活動(dòng)能力，在劇烈運(yùn)動(dòng)過程中的參與度比較高。

4、結(jié)果與分析

通過對(duì)以上檢測(cè)結(jié)果的系統(tǒng)分析可以看出，三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員在單足跳、跨步跳、跳躍三個(gè)階段承受著較大的地面反作用力，在觸地過程中所產(chǎn)生的最大垂直力度和壓力情況分別是運(yùn)動(dòng)員身體重量的9倍和3倍之多，而且這三個(gè)階段所產(chǎn)生的向前水平力度也比正常行走時(shí)所產(chǎn)生的向前水平力度高出4倍之多。另外，由于四位女運(yùn)動(dòng)員跳遠(yuǎn)距離相對(duì)比較短，因此其前腳掌后部壓力呈現(xiàn)出散點(diǎn)分布的狀態(tài)，而且與跳遠(yuǎn)成績(jī)之間的關(guān)系接近“0”的位置，無法說明二者之間的相關(guān)性。隨后，本人選擇其中一名男運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了10次三級(jí)跳，其成績(jī)?cè)?3-15米之間，而其前腳掌后部壓力與三級(jí)跳成績(jī)之間的相關(guān)性為0.85，由此充分說明二者之間具有較高的相關(guān)性，也即是運(yùn)動(dòng)員前腳掌后部壓力直接影響到三級(jí)跳成績(jī)。除此之外，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員制動(dòng)階段合力的逐漸降低、合力方向的變化、著地時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，說明運(yùn)動(dòng)員在三級(jí)跳過程中所表現(xiàn)出的向前運(yùn)動(dòng)的水平速度在三個(gè)階段呈現(xiàn)出逐漸降低的發(fā)展趨勢(shì)，從而潛在地說明了運(yùn)動(dòng)員在跳躍階段的腳部著地時(shí)間最長(zhǎng)。為了保證在三級(jí)跳過程中創(chuàng)造最大限度的向前水平速度，運(yùn)動(dòng)員往往將制動(dòng)階段平均合力制動(dòng)角的傾斜度保持在90度左右，從而增強(qiáng)肌肉運(yùn)動(dòng)的節(jié)奏感與協(xié)調(diào)性。

通過對(duì)運(yùn)動(dòng)員臀大肌在單足跳、跨步跳、跳躍階段著地前50毫秒肌電活動(dòng)與跳躍成績(jī)之間關(guān)系的分析發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員如果能夠?qū)⒋笸壬旒∪悍€(wěn)定在一個(gè)高水平預(yù)期活動(dòng)能力和制動(dòng)動(dòng)作的狀態(tài)，能夠有效地降低制動(dòng)階段腿部的彎曲度，一方面能夠輔助運(yùn)動(dòng)員規(guī)范地完成各個(gè)階段的動(dòng)作；另一方面也能夠提高運(yùn)動(dòng)員水平運(yùn)動(dòng)速度，從而產(chǎn)生更大的向前運(yùn)動(dòng)力度，最終提高運(yùn)動(dòng)員的跳躍成績(jī)。這由此也說明運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)前適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行預(yù)先活動(dòng)，可以有效地提高制動(dòng)階段的肌電效能和觸地時(shí)的肌肉節(jié)奏，而且也進(jìn)一步說明預(yù)先活動(dòng)能夠提高α-β神經(jīng)元之間的相互作用，增大紡錘肌的柔韌性與靈活性，強(qiáng)化肌腱的堅(jiān)韌度，從而有效地調(diào)整腿部動(dòng)作的靈活性，增強(qiáng)腿部肌肉的力量感與柔韌性，對(duì)于補(bǔ)償高速運(yùn)動(dòng)過程中的力量衰竭具有重要作用。

在三級(jí)跳過程中，運(yùn)動(dòng)員會(huì)因?yàn)轶y部伸肌群無法有效地參與拉伸活動(dòng)而出現(xiàn)過度屈膝的問題，畢竟髖關(guān)節(jié)的伸展主要依賴于臀大肌的拉伸作用，其拉伸效果不好，自然會(huì)導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)向下過度移動(dòng)，從而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員外在形體過度屈膝的問題。而最終研究結(jié)果也充分說明，運(yùn)動(dòng)員通過屈膝來降低身體重心，能夠在一定程度上減少臀大肌的拉伸幅度，解決其運(yùn)動(dòng)參與度不夠的問題。然而，運(yùn)動(dòng)員在高速運(yùn)動(dòng)過程中的過度屈髖行為，也會(huì)帶來膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)的移動(dòng)，在潛移默化中造成跳躍動(dòng)作的變形，從而影響到其最終的跳躍成績(jī)。基于此，運(yùn)動(dòng)員需要預(yù)先鍛煉膝部伸肌和趾部屈肌來提高肌肉的硬度、柔韌性與靈活性，從而有效地規(guī)避三級(jí)跳過程中膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)不必要的動(dòng)作。另外，運(yùn)動(dòng)員神經(jīng)肌肉在部分情況下也會(huì)出現(xiàn)保護(hù)失靈的問題，諸如當(dāng)身體其他部分肌肉僵硬甚至出現(xiàn)肌肉受傷的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)員神經(jīng)肌肉則會(huì)在不自覺間出現(xiàn)協(xié)調(diào)性不夠、配合性不足的問題，從而影響到其他部分肌肉力度、柔韌性與靈活性的發(fā)揮，從而影響到運(yùn)動(dòng)員技術(shù)的表現(xiàn)以及最終的跳躍成績(jī)等等。而部分學(xué)者則通過一系列的實(shí)證研究之后提出三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員通過巨大的張力和力量峰值進(jìn)行身體機(jī)能、身體肌肉的訓(xùn)練能夠在一定程度上改變并增強(qiáng)骨質(zhì)排列陣式，提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力。

總體來說，通過對(duì)八位三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員的實(shí)證研究可以看出，運(yùn)動(dòng)員在跨步跳過程中能夠產(chǎn)生最大的觸地力度，另外我們可以通過運(yùn)動(dòng)員在制動(dòng)階段所產(chǎn)生的最大垂直力度和起跳過程中的最大水平力度來準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)員的在該運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的潛能情況。另外，三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員在單足跳、跨步跳、跳躍階段的前腳掌足底壓力與最終的成績(jī)具有高度相關(guān)性，而且可以說其前腳掌足底壓力越大，其最終的跳躍成績(jī)?cè)胶茫⑶疫\(yùn)動(dòng)員在腳后跟和前腳掌處出現(xiàn)最大的壓力峰值。除此之外，三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的柔韌性、力量性、靈活性能力對(duì)于雙腳著地部位具有顯性影響，而進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)活動(dòng)則可以提高肌肉的高速率活化性，增強(qiáng)腿部肌肉的離心收縮能力，從而提高神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的性能，為接下來單足跳、跨步跳、跳躍階段的劇烈運(yùn)動(dòng)奠定基礎(chǔ)。

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