跳馬前手翻上板類運動學分析

宋麗霞

（北京體育大學，北京 100084）

1 總體評價

跳馬完整的技術動作過程由7個連續的階段組成，包括助跑、上板、踏跳、第一騰空、推手、第二騰空和落地階段組成。這7個階段是相輔相成的，每一階段的動作質量都會對后一階段的動作質量，甚至整個跳馬動作的質量有著直接或間接的影響。助跑的目的是為了獲得身體向前的水平速度，助跑的節奏和水平速度將會制約上板的水平速度。通過生物力學能量的轉換定律可知，上板的水平速度將影響踏跳時身體向上的垂直速度，從而影響第一騰空的高度。推手階段要快速有力，從而使第二騰空獲得較大的徑向速度，為各種空中翻轉動作創造有利條件。本文重點對上板、踏跳、第一騰空、推手和第二騰空這5個階段進行運動學技術分析。

2 各階段的技術分析

2.1 上板階段的技術分析

上板是助跑階段結束后單腳蹬地至雙腳踏板瞬間的身體騰空過程。此階段主要是使水平動能轉換為垂直勢能的承接階段，能夠為后面連接的各種騰起、翻轉動作提供動力學和生物學條件。通過對20世紀80年代世界頂級體操運動員羅歇完成的高質量的跳馬前手翻空翻2周半的動作進行運動學技術分析，并對我國當時優秀體操運動員完成的最高質量的跳馬動作運動學指標進行對比分析得出，上板技術的質量主要受水平速度和上板制動角的影響較大。上板水平速度和制動角的增大能夠增加身體的切向速度，增加人體繞支撐點轉動的角速度。分析相關指標得出，制動角度的增大能減小水平速度的損失，減輕板對腳踝和膝關節的被動沖擊力，減少運動損傷的發生。除了水平速度和上板制動角2個影響因素外，保持較大的髖角（一般保持在120°～130°）有利于獲得較大的第一騰空的水平速度。

助跑上板是一個連貫的技術動作，助跑是選擇腳尖稍內扣的姿勢有利于腳掌發力，自然擺臂重心起伏不能太大以便降低水平速度的損耗。

2.2 踏跳階段的技術分析

踏跳時助跑和第一騰空階段的銜接，是指從雙腳踏上踏板的一瞬間到踏板不在對人體有作用力，分為上板后的制動緩沖階段和積極起跳階段。踏跳階段的主要作用是能量的轉換，將助跑獲得的動能轉換為第一騰空向上的垂直勢能，從而得到繞身體額狀軸翻轉和繞身體垂直軸轉體的轉動慣量。現在的運動員主要采用“搓跺”相結合的踏板方式，“搓跺”相結合的踏板方式能夠增加踏跳的制動角，增大踏板的彈性勢能（踏板彈性勢能的增大能使運動員獲得更大的垂直速度）。兩腳踏跳的位置應在重心投影線的前面，為能量的轉化和獲得更大的轉動慣量創造有利條件。

姚俠文對我國優秀跳馬運動員陸斌完成的高質量跳馬技術動作進行分析得出，根據力學原理可知，人體要獲得更大的向前的翻轉力矩，踏跳時的蹬離角度要小。雖然重心的垂直速度會受到影響，但是重心的水平速度的損失會小，這就為運動員完成下面的翻轉動作提供了有利條件。在踏跳階段身體的重心應快速地向前移動，利用快速有力的蹬腿，增大肩、髖、膝、踝等關節的角度，以便縮短踏跳的時間，減少水平速度的損耗。

踏跳階段是整個跳馬過程中至關重要的一個階段，高質量的踏跳使助跑階段獲得的動能、踏跳階段獲得的彈性勢能能夠完美銜接，為第一騰空階段創造有利的條件。這一階段中是通過人體和器械相互作用來進行能量的轉換，所以除運動員自身的影響因素外，踏跳階段還受踏板這一器械質量的影響。隨著跳馬項目中對器械的調整，適合運動員發揮其最高運動能力的技術也會發生相應的改變，合理的動力學影響因素也會改變，踏跳階段的動力學分析也應該與時俱進，不僅要分析運動員主體對動作質量的影響，也要考慮運動器械對動作質量的影響。

2.3 第一騰空階段的技術分析

第一騰空階段是指從兩腳踏離踏板到兩手掌撐馬瞬間的身體無支撐狀態。第一騰空階段主要是借助于先前兩腳有力的蹬伸，以及踏跳時踏板給人體的反作用力使重心升高，為后面積極主動的“撐馬”階段做好充分的準備。

通過觀看比賽視頻和對專家進行訪談得出，“撐馬”時間越早，第一騰空過程中的垂直速度損耗量就會越小，越有利于推手和第二騰空。分析指出，第一騰空動作要求快速擺腿，踏跳騰空后加速擺腿使其形成的背弓可以縮短身體翻轉的半徑，以便增大身體的翻轉角速度，進而縮短第一騰空的時間；同時利用增大的背弓加大軀干的反彈急振的強度，有利于頂開肩角做出強有力的推手，進而取得最佳的推手效果。

在跳馬動作力學分析中根據公式VY=Vy-gt （ t是第一騰空的時間，Vy是離踏板時重心的垂直速度，VY是觸馬時的垂直速度）可以得出，t越小即越早撐馬，則第一騰空獲得的垂直速度損耗就越小，觸馬時的垂直速度越大越有利于完成推手和第二騰空的動作。腳蹬離踏板時重心的騰起角決定了第一騰空階段的拋物線，在空中時人體的內力不能改變重心的拋物線軌跡，但是人體可以通過肌肉內力改變其在空中的姿勢，從而改變人體沿橫軸翻轉的速度。根據力學原理可知，上肢運動速度的減小有利于加快下肢的運動速度，加速下肢的擺動獲得更大的翻轉速度，使身體能翻轉到理想的高度并獲得較完美的“撐馬”的身體姿態。這就為下面的推手和第二騰空階段的轉體創造有利條件。

第一騰空階段的主要任務就是借助先前雙腳的有利的蹬伸和蹬板的反作用力實現重心的升高和身體向前的翻轉。第一騰空的時間要短以保證水平速度和垂直速度不會有太多的耗損，要求快速擺腿從而加快身體的翻轉速度。第一騰空階段和推手階段要很好地銜接才能達到較好的能量間的轉換。

2.4 推手階段的技術分析

推手階段是指在第一騰空階段結束后雙手支撐跳馬，并利用前3個階段獲得的能量、跳馬給的反作用力使身體進入第二騰空。充分利用推手可以使前幾個階段獲得的能量充分地進行轉換，對完成高質量的第二騰空動作起到至關重要的作用。

按照生物力學規律對該階段技術動作進行分析得出，扶馬時身體重心的位置較高，這對推手“扒馬”和第二騰空翻轉是十分有利的。扶馬瞬時重心在第一騰空所獲得的水平速度Vx1，一方面轉換為重心繞支撐點轉動的切向速度，另一方面產生重心趨向支撐點的徑向速度，由于人體是在重心上升階段去扶馬，所以此時重心在第一騰空所獲得的垂直速度Vy1，不僅可以增大重心繞支撐點轉動的切向速度，而且還產生離心分速度，這便減小了對肩、肘關節的沖擊力，減輕了肩帶肌肉的負擔，有利于做快速頂肩推馬的動作。研究指出，運動員扶馬時的角度增大，扶馬時的重心位置就較高，這在獲得更好的推撐效果的同時也減少了對肩帶的負擔，減少了運動損傷。扶馬時身體較高重心位置的支撐姿勢，能減小推撐時重力的阻力作用，有利于保持較大的初始翻轉速度和重心水平速度。可用推撐時髓角變化率來衡量推撐效果。

通過以上的分析可知，在跳馬推手階段，由于反映的是水平速度損失的量與身體翻轉角速度增加的量的關系，其相關程度更高，且相關具有極大的可靠性。推離時重心支撐轉動角速度與下肢和軀干角速度的相關分析和實測數據也表明重心支撐轉動角速度與身體翻轉角速度的相關程度很低。由圖1可知，快速有力的推手產生了徑向速度Vr，減小了橫向速度Ve。如果在相同的推手時間內，經向的推手力度越大那么重心獲得的經向速度的值也就越大，橫向所受到的力值增大。第二騰空的身體初角速度的值將比扶馬緩沖結束時的角速度的值有較大的提高，這對完成前手翻空翻類和帶有轉體類的動作都是十分有利的。

圖1 跳馬推手圖

2.5 第二騰空階段的技術分析

從兩手推離馬至兩腳落地瞬間的運動過程為第二騰空階段， 它是完成動作難度和評定動作質量的重要階段。第二騰空重心拋物線軌跡先弧形上升，到最高點后弧形下降，第二騰空階段時間和空間條件都是由前幾個階段決定的。

跳馬第二騰空決定著跳馬動作完成的整體質量，是評判跳馬技術的主要標準，它是前面各技術階段完成情況的綜合結果。高質量的第二騰空要求較快的翻轉角速度，在推離馬進入第二騰空瞬間，重心獲得了支撐轉動速度。在推離角一定的條件下便獲得騰空的垂直速度和水平速度，要獲得較高的高度就必須有較大的垂直速度，垂直速度的增大必然會影響水平速度的發揮。為了不影響水平速度的明顯下降，可以在推馬速度和轉動速度及其相互比例確定后適當的減小推離角。

第二騰空階段的技術是跳馬項目中最重要的一個環節，這個階段與前面幾個環節的關系密切。但其關鍵作用的環節還是踏跳和推手階段，此階段身體的上升高度決定了重心的最高點與地面的距離和第二騰空的時間。第二騰空動作技術完成的質量還要受運動員時空感覺的敏感程度以及空中身體姿態控制程度有很大的關系。

3 結 語

高質量的跳馬技術要求踏跳階段速度要快，踏跳要有力，重心水平速度較大。第一騰空階段動作技術要求快速擺腿，騰空時間要短，重心低平向前，使得第一騰空時垂直水平速度損耗較小有利于推手和第二騰空。推手的一瞬間要快速有力，有利于獲得較大的重心經向速度，橫向所受的力加大有利于第二騰空階段增加轉動的角速度，有利翻滾和轉體動作的完成。第二騰空技術是運動員完成跳馬動作的技術，是評分的主要標準。高質量的第二騰空要求有較大的翻轉角速度，所以姿態控制特別重要，團身要緊。