背越式跳高起跳階段的生物力學(xué)分析研究綜述

□張鳳蘭（北京體育大學(xué)競技體育學(xué)院北京海淀100084）

背越式跳高起跳階段的生物力學(xué)分析研究綜述

□張鳳蘭（北京體育大學(xué)競技體育學(xué)院北京海淀100084）

背越式跳高技術(shù)的發(fā)展和理論的更新是提高背越式跳高運動成績的重要因素。半個多世紀(jì)以來，我國的跳高技術(shù)理論發(fā)生了很大的變化，本文采用文獻(xiàn)資料法從生物力學(xué)的角度對跳高起跳階段的問題進(jìn)行分析與總結(jié)，為推動我國跳高技術(shù)理論的發(fā)展提供依據(jù)，并根據(jù)理論分析的結(jié)果來指導(dǎo)運動訓(xùn)練，從而促進(jìn)我國跳高運動員水平的提高。

背躍式跳高起跳階段生物力學(xué)分析綜述

跳高作為一項競技運動項目至今已經(jīng)有一百多年的歷史。最早于1 8 6 4年在英國被列為田徑比賽項目，此后經(jīng)歷了跨越式、剪式、滾式、俯臥式和背越式的5次重大變革。研究技術(shù)也從二維平面發(fā)展到三維高速攝像。我國從9 0年代起也逐漸運用三維運動學(xué)對運動員跳高技術(shù)進(jìn)行分析，對跳高技術(shù)的研究已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。在這個階段我國運動員跳高水平達(dá)到巔峰，但此后無論是男子還是女子跳高水平都呈現(xiàn)一種停滯不前的狀態(tài)。本文對以往學(xué)者在跳高起跳階段的生物力學(xué)研究的理論知識進(jìn)行歸納梳理，以期為促進(jìn)運動員成績提高提供依據(jù)。

1、研究對象與研究方法

1.1、研究對象

以背越式跳高起跳階段的生物力學(xué)視角對中英文期刊數(shù)據(jù)庫中近十年的經(jīng)典期刊文獻(xiàn)、專著為研究對象。

1.2、研究方法

文獻(xiàn)資料法：通過中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，選取其中4 0篇較為有代表性的文獻(xiàn)進(jìn)行整理，以及E B S C O數(shù)據(jù)庫查找的相關(guān)外文資料，全面分析有關(guān)背越式跳高問題的研究成果。

2、結(jié)果與分析

2.1、背越式跳高起跳技術(shù)生物力學(xué)研究概述

體育學(xué)院專修通用教材《田徑》，技術(shù)上把人體向前水平移動轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛏线\動階段稱為起跳。起跳動作分為起跳腿的著地、緩沖和蹬伸三個階段。起跳過程是從起跳腳著地瞬間開始到起跳腿蹬伸離地瞬間結(jié)束。最早關(guān)于跳高技術(shù)理論研究的是蘇聯(lián)，提出：“依靠起跳腿在起跳時快速蹬伸所表現(xiàn)出的最大力量而使人體騰起，騰起速度的產(chǎn)生是由水平速度和垂直速度幾何綜合的結(jié)果，水平速度是在助跑過程中得到的，而垂直速度是在起跳中靠起跳腿的快速伸直產(chǎn)生的”這一理論，這對當(dāng)時的跳高技術(shù)發(fā)展起了很大的作用。而后，開始有人認(rèn)為，運動員想要跳得高，起跳時騰起的角度必須大，因此必須加大起跳的制動，形成了“制動性起跳”的說法。再后來，經(jīng)過不斷研究與完善，這種“力量加技術(shù)等于高度”的理論開始流傳，并有一定的影響力。

從2 0世紀(jì)6 0年代開始，人們就開始應(yīng)用科技手段對運動員跳高技術(shù)進(jìn)行了平面二維運動學(xué)分析，促進(jìn)了對運動員技術(shù)動作的研究。美國人詹姆士·海提出了3 H理論體系，也就是跳高成績由3個H來決定。

隨著科技的發(fā)展，到了2 0世紀(jì)8 0年代，三維高速攝影技術(shù)開始應(yīng)用。美國賈薩斯·佩納博士對1 9 8 7世界室內(nèi)田徑錦標(biāo)賽上的優(yōu)秀跳高運動員進(jìn)行分析，就是運用了三維攝像技術(shù)對跳高技術(shù)的助跑、起跳以及騰空階段做了全面的分析。

9 0年代以來，三維攝像技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，我國也逐漸引入這樣的技術(shù)，對運動員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)動作分析，為技術(shù)診斷和訓(xùn)練提供幫助。但總體而言，研究文獻(xiàn)主要集中在男子跳高運動員，而對女子跳高技術(shù)分析較少。

從由實踐得來的主觀經(jīng)驗，到現(xiàn)在利用高速攝像的方法對運動員技術(shù)動作進(jìn)行客觀分析，我國對于跳高起跳階段的生物力學(xué)分析還是比較全面的。但主要是對起跳的擺動腿進(jìn)行研究，對起跳腿研究相對較少。因此，本文整理已有的關(guān)于起跳階段生物力學(xué)研究的文獻(xiàn)，對起跳理論研究方面具有重大意義。

2.2、背越式跳高起跳階段的生物力學(xué)分析

運動生物力學(xué)中指出，起跳是依靠起跳腿的緩沖、蹬伸動作，以及全身整體動作（肢體的擺動和軀干的伸直）完成的。起跳是人體利用助跑的速度來改變運動的方向，使身體充分向上騰起，為過桿做好準(zhǔn)備。Milan在《Biomechanical characteristics of takeoff action in high jump-a case study》中認(rèn)為，運動員起跳時的質(zhì)心高度決定了過桿高度，而質(zhì)心的最大高度不僅取決于運動員的起跳技術(shù)，包括膝關(guān)節(jié)，踝關(guān)節(jié)以及髖關(guān)節(jié)的有效伸展，還跟運動員起跳時的水平速度，垂直速度以及騰空的時間有關(guān)。

（1）起跳腿的著地。

在起跳著地的技術(shù)上，大家的觀點比較一致。徐小金認(rèn)為，落地要快速主動，這樣不但可以減小腳對地面的沖擊力，還可以加快人體水平移動的速度，為下一步的快速蹬伸做準(zhǔn)備。汪麗華認(rèn)為，在起跳腿著地支撐階段，身體重心向下的垂直速度小，有利于保持起跳前的速度。吳勁松（2010）也持同樣的觀點。同時，由于擺動腿的快速擺動，身體由后仰變成了直立，重心升高。這時就產(chǎn)生了以支撐腳為支點繞運動員自身矢狀軸旋轉(zhuǎn)的角速度。擺動腿角速度的增大會使小腿與地面的夾角增大，這樣既可以幫助運動員儲存較大的彈性勢能，也能為接下來的蹬伸做好充分的準(zhǔn)備。趙清波在《我國男子跳高運動員王臣起跳過程的生物力學(xué)探討》中指出，我國優(yōu)秀男子跳高運動員王臣軀干后仰角小，髖角小，水平做功距離短，對后續(xù)緩沖階段能量的轉(zhuǎn)化不利。起跳過程中擺動腿擺動晚也是造成起跳不充分的重要原因。

（2）起跳腳的緩沖（以左腿為例）。

起跳腳落地以后，膝關(guān)節(jié)從開始彎曲到彎曲的最大程度稱為起跳的緩沖階段。在此階段，擺動腿和擺動臂的擺動速度以及助跑速度的高效結(jié)合都是降低水平速度損失的手段。運動員的擺動速度加快，緩沖過程的時間就短，能夠較早的進(jìn)入蹬伸階段。李俊驊在《背越式跳高不同等級運動員起跳過程的運動學(xué)對比分析》中運用影像測量法和數(shù)據(jù)處理對不同等級的8名運動員的起跳過程進(jìn)行拍攝，并將起跳過程中的影像數(shù)據(jù)整理進(jìn)行運動學(xué)分析，對比得出水平較高的運動員在起跳前都能保持較高的身體重心和跑速。他的分析也充分說明了垂直速度對于起跳效果的重要影響。而影響垂直速度的因素就包括了髖膝踝等關(guān)節(jié)角度的變化，他認(rèn)為髖關(guān)節(jié)在150°-160°較為合適。李厚林也持同樣觀點。

我國學(xué)者關(guān)于緩沖階膝關(guān)節(jié)合理角度的問題上存在很大的爭議。陳興勝認(rèn)為起跳著地緩沖階段膝關(guān)節(jié)的角度在140°-160°范圍內(nèi)能達(dá)到最好的起跳效果，而何國泉（2009），李俊(2014)，以及葉星理(2011)等卻認(rèn)為屈膝最佳角度為1 2 5°，因為這樣可以使伸肌群處于良好的狀態(tài)，就像彈簧一樣積攢了彈性勢能，能為肌肉發(fā)力提供有利條件。但是我認(rèn)為，起跳腿屈膝角度為140°左右時蹬地力量最大，既能使起跳腿膝關(guān)節(jié)充分伸展，又能保證一定的做功距離。踝關(guān)節(jié)角度為9 7°-1 0 2°之間時，起跳腿的肌群才能更好的發(fā)力。

（3）起跳腿的蹬伸（以左腿為例）。

蹬伸是起跳技術(shù)中的一個重要的環(huán)節(jié)，是影響起跳效果的主要因素，蹬伸的目的是創(chuàng)造向上騰起的初速度。黃昌華認(rèn)為，這一環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，因為在這個階段，實現(xiàn)了水平速度向垂直速度的轉(zhuǎn)化。運動員蹬伸的距離和動作完成的時間都是身體重心騰起高度的影響因素。依據(jù)牛頓第三定律，動員起跳的垂直速度取決于地面給運動員的支撐反作用力，要提高運動員的蹬地力量，就要增加運動員受到的合外力。因此，在伸展髖膝踝等部位時，速度必須快，力量必須集中。同樣，Juha、Mikko等在《Biomechanical analysis of thehigh jump at the 2005 IAAF WorldChampionships in Athle -tics》中，對2005年世界田徑錦標(biāo)賽決賽冠軍進(jìn)行了拍攝和分析，發(fā)現(xiàn)運動員起跳蹬伸階段的垂直速度和高度決定了其過桿時的高度。呂雪梅（2012）認(rèn)為蹬伸速度越快，蹬伸幅度越大，起跳離地的垂直初速度就越大。因此，運動員在在掌握好緩沖技術(shù)時，在起跳瞪伸階段還需要努力的加大起跳蹬伸力量練習(xí)，此外還要適當(dāng)?shù)膲埓篚钻P(guān)節(jié)蹬伸幅度的練習(xí)，這樣有利于運動員起跳后身體垂直速度的增加。

3、總結(jié)

通過以上背越式跳高起跳技術(shù)研究現(xiàn)狀分析可以看出，科學(xué)技術(shù)和成果在不斷的發(fā)展，研究跳高技術(shù)的目的就是使運動員在遵守場地器材，比賽規(guī)則以及人體發(fā)展規(guī)律的前提下，能最大限度的發(fā)揮運動員的水平，不斷提高運動成績。但是在研究當(dāng)中，也有不少的問題及爭議存在。自2 0世紀(jì)末以來，我國運動員跳高成績不再有進(jìn)步，跳高技術(shù)的理論研究更是在逐年減少。尤其是關(guān)于起跳階段的研究，僅占跳高研究里的百分之十幾。我們都知道，成績的創(chuàng)新離不開技術(shù)的創(chuàng)新，對于動作的每一個階段都應(yīng)該注重。希望我們能站在巨人的肩膀上，在以往學(xué)者積累下來的寶貴資料的基礎(chǔ)上，對被忽略的起跳技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，以適應(yīng)如今跳高的發(fā)展。

[1]體育學(xué)院專修通用教材.田徑[M].北京:人民體育出版社, 1988.

[2]紀(jì)仲秋.運動生物力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3]Milan.Biomechanical characteristics of take off action in high jump-a case study[J].Serb J Sports Science,2010,4(4).

[4]徐小金.背越式跳高起跳技術(shù)運動生物力學(xué)分析與專項訓(xùn)練研究[D].陜西:陜西師范大學(xué),2015.

[5]汪麗華.對我國優(yōu)秀男子背越式跳高運動員起跳技術(shù)的三維運動學(xué)分析[J]中國體育科技,2001,8.

[6]吳勁松.背越式跳高助跑最后一步和起跳階段擺動腿技術(shù)的特征及其動能變化研究[J].山東體育學(xué)院學(xué)報,2010,26(4).

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[8]李俊驊.背越式跳高不同等級運動員起跳過程的運動學(xué)對比分析[D].西安:西安體育學(xué)院,2014.

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[11]何國泉.背越式跳高起跳階段的生物力學(xué)分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2009,17.

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[13]葉星理.背躍式跳高起跳階段的生物力學(xué)分析[J].科教文化, 2011,14.

[14]黃昌華.背越式跳高運動員起跳技術(shù)訓(xùn)練研究[J].專業(yè)研究, 2015,4.

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A

1006-8902-2017-（02）-ZQ

張鳳蘭（1994-），女，漢族，廣東惠州人，北京體育大學(xué)2016級體育教育訓(xùn)練學(xué)專業(yè)在讀碩士研究生，研究方向：體育教學(xué)與訓(xùn)練。