（体育教育训练学专业论文）世界优秀男子400m运动员步态变化对速度结构的影响.pdf

摘要 4 0 0 m 跑最佳的速度分配模式是取得优异成绩的重要因素。短跑的速度是由运动员的 步频与步幅这两个最重要的因素决定的。4 0 0 m 跑时，步幅和步频这两个决定跑速的主要 因素，实际上是处于一个不断组合，不断变化的动态过程中。这种不断组合和变化的步 态对4 0 0 m 跑的速度结构有着非常重要的影响。本文通过研究4 0 0 m 运动员在运动过程中 步频与步幅的变化规律及对速度结构的影响，从而为运动训练实践提供理论依据。本文 采用的研究方法包括：文献资料法、专家访谈法、数理统计分析法、逻辑分析法。在数 理统计分析法中，对第六届、第七届世界田径锦标赛的4 0 0 m 决赛八名运动员的各分段 速度、步频、步幅等运动学参数的数据进行统计学分析，寻找出在各分段速度下步频与 步幅变化规律及其对速度结构的影响。通过相关和因子分析，论述了4 0 0 m 全程速度结 构中各阶段速度问的相关关系及其影响速度结构的主要速度因子和步频与步幅因子，并 指出( 1 ) 4 0 0 m 全程跑一般于5 0 一1 0 0 m 之后即转入减速状态，且呈直线下降状态，后 程的跑速较之前半程的跑速对全程跑成绩影响更大，也就是说，在后程，跑速下降幅度 较小、能保持较高跑速将有利于创造好成绩；( 2 ) 步频对4 0 0 m 全程速度的贡献比步幅 大，4 0 0 m 全程跑过程中步幅变化幅度不大，造成4 0 0 】i 】跑减速现象的最主要的直接原因 是运动员在后程无法保持较高的步频；( 3 ) 起跑疾跑过度加速是影响全程速度结构的主 要因素，而这种过度加速又与其步频过快有关。建议在不影响起跑加速动作和速度的情 况下，有控制地适当增加前5 0 m 加速跑的步幅，以便改善和消除因起跑加速步频过快引 起过度加速所造成的不利影响。( 4 ) 步频和步幅组合在速度保持阶段趋于合理，并在速 度达到次最大速度时形成更为协调合理的步态组合，但这种协调合理的步态组合在2 5 0 一3 5 0 m 段( s f 6 、s f 7 和s l 6 、s l 7 ) 没得到持续和发展，致使3 5 0 4 0 0 m 段( s f 8 ) 不能继 续保持较高步频，从而引起该段落速度( s 8 ) 的快速滑落。这充分说明协调合理的步态组 合比单方面强调步频与步幅更加重要。 关键词：4 0 0 m 跑、跑速；步频；步幅 滞后因素”中指出有效地提高短跑速度能力和无氧代谢能力水平，确立“以速度为中心” 的训练指导思想应是我国4 0 0m 跑训练的方向。房冬梅( 2 0 0 2 ) ”1 从生物化学的角度分 析了4 0 0 m 跑的主要疲劳因素，在4 0 0 m 跑能量供应中，糖酵解系统占有较大比例，是4 0 0 m 跑运动中的主要供能系统，但这并不意味其他的供能系统就可忽视，尤其是磷原供能系 统供能能力在4 0 0 m 跑中的作用更应该受到非常重视，c p 的储备量的多少会影响到乳酸 积累出现的时间以及累积幅度的大小，从而关系到4 0 0 m 跑疲劳出现的时间。提出速度对 4 0 0 i i i 跑的成绩起着重作用，没有高水平的速度能力储备，就不可能有高水平的速度耐力。 因此，在4 0 0 m 的专项训练中，在重视速度耐力训练的同时，必须同样重视速度的训练，将 速度训练和速度耐力训练作为4 0 0 m 训练的核心内容贯穿于整个训练过程。 男子4 0 0 m 运动员完成比赛基本需要4 0 一5 0 秒的时间，其所需时间较之1 0 0 m 、 2 00 1 1 1 跑跨度更大、人体供能及代谢更为复杂，这些因素都使得4 0 0 m 跑不可能是一个全 速跑项目，运动员的速度分配将直接影响该项目的专项成绩。在4 0 0 m 跑运动员全程速 度分配模式研究中，施海滨( 2 0 0 2 ) 。3 等在“高水平4 0 0 m 跑运动员全程速度分配的灰色 关联分析”中，认为起跑对4 0 0 m 运动员成绩影响不是很大，而具有较高的速度、4 0 0 m 全程速度均匀与有比较高的峰值速度( 最高速度) ，具有较长时间保持最高速度的能力、 前后半程用时差较少是最佳4 0 0 m 比赛速度分配模式。庄明谦( 2 0 0 2 ) ”1 在“4 0 0 皿比赛 全程速度分配的研究”中，通过数理统计分析得出：4 0 0 m 比赛各分段成绩百分率模式为 第一个1 0 0 m 为2 5 0 5 ，第二个1 0 0 m 为2 3 ，4 1 ，第三个1 0 0 m 为2 4 4 9 ，第四个1 0 0 m 为2 7 0 5 。第一、第四个百米段内的速度低于4 0 0 m 的速度平均值，第四个百米段的成 绩对总成绩的影响最大，第一个百米段的成绩其次。夏崇德( 2 0 0 2 ) i ”在“4 0 0 m 跑竞赛成 绩与1 0 0 m 跑分段相应速度回归分析”一文中，通过定量分析得出与4 0 0m 竞赛成绩关 系最为密切的是第四跑段、第三跑段、第一跑段、相关系数分别为( r = o 9 2 ，o 7 8 ， o 5 6 ) 。孙志坚等在“4 0 0 m 跑与各分段1 0 0 m 成绩相互关系的分析”中，统计分析得出： 决定4 0 0m 成绩的两个关键跑段是第一与第四个1 0 0 m 段落，其相关系数分别为( r = 0 6 5 与0 8 3 ) 。王坦1 、殷立泉( 1 9 9 9 ) “”均认为4 0 0 m 跑前、后2 0 0 m 之间的成绩 差值越小，成绩越好。布吕格曼( 1 9 9 8 ) ”认为4 0 0 i i 】跑最快的5 0 m 和最慢的5 0 m 分 段成绩之间差值越小，成绩就越好。尾戆贡( 1 9 9 8 ) “4 1 研究表明4 0 0 m 跑运动员的最快 跑速与疲劳时( 4 0 0 m 跑的3 6o f f l 处) 的跑速呈负相关。廖冠群( 2 0 0 5 ) “将4 0 0 m 运动 员按照技术类型划分为均衡型和前快型跑法，是评定运动员技术特征和个体特点差异的 依据，是建立不同技术类型组4 0 0 m 最佳化时控区间标准评价的基础。匀速节奏的跑法是 世界优秀男子4 0 0 m 跑运动员所具有的显著技术特征。优秀4 0 0 m 运动员前后半程2 0 0 m 跑成绩相差2 o 一3 o 秒。大量统计数据显示，运动员训练水平与前后半程差数呈较高 正相关关系，温科波洛里的研究资料表明：优秀4 0 0 米运动员前后程2 0 0 m 跑的速度差 值应很小，时间差在1 秒左右最为合适。4 0 0 m 跑运动员之间的表现在优秀的4 0 0 m 跑运 动员能用较快速度跑完后半程，这种能力反映出优秀4 0 0 m 运动员应具有较高的非乳酸 无氧代谢能力和较高的乳酸无氧代时能力，以及全程跑的体能与合理的速度分配。这种 前后半程速度分配均匀的特征，也正是他们取得成绩的重要因素之一。 1 2 24 0 0 m 跑的供能特点 众所周知，人体组织细胞中存在着三个不同途径的能量生成来源，所组成的能量 供应体系，就是我们所说的三个供能系统，即a t p - c p 系统( 也称磷酸原供能系统) 、无 氧糖酵解供能系统和有氧氧化供能系统。这三个供能系统并不是互不相关各自独立的， 而且紧密相联互相协调，共同组成的一个完整能量供应体系。 肌肉活动时，肌肉中的三磷酸腺苷( a t p ) 在酶的催化下，首先迅速分解二磷酸脓苷 ( a d p ) 和无机磷酸，同时释放能量。这种能量是肌肉收缩时的唯一直接能源。但是肌肉 中的三磷酸腺苷( a t p ) 的储备很少，供能只能维持卜3 秒，所以必须边分解边重新合成 才能使肌肉活动得以持久。事实上，a t p 被分解，就立即重新合成。肌肉中的另一种高 能磷酸化物的磷酸肌酸分解成磷酸和肌酸，释放出的能量不断地把a d p 和磷酸再合成为 a t p 。但肌肉中磷酸肌酸的含量也是很有限的，也必须在分解之后不断地重新再合成。 人骨骼肌细胞贮存的a t p ，c p 数量很少，只能维持最大功率运动的时间不到1 0 秒。为 补充磷酸原供能的不足，必须由糖酵解生成乳酸的代谢过程继续提供a t p 。在超过数秒 的极量运动中，随着a t p ，c p 的消耗，细胞内a d p ，a m p ，p i 和肌酸的含量逐渐增多。它 们能够激活肌糖原分解，使糖酵解速度大大加快，大约在运动3 0 6 0 秒达到最大糖酵解 速度，肌乳酸迅速增多，直至运动结束。 美国学者格拉德罗( 1 9 8 3 ) 戴利( 1 9 7 8 ) 和莱克( 1 9 8 8 ) 等人长期对4 0 0 m 跑的研究表 明，4 0 0 m 跑时，其能量来源于：1 高能磷酸化合物的分解( 占3 0 一3 5 ) ：2 无氧糖醉解 过程产生的a t p ( 占5 5 一6 0 ) ：3 有氧代谢过程产生的a t p ( 5 1 0 ) 。由此可以看出， 运动员在4 0 0 m 跑时需要最多的是无氧糖醉解过程所产生的能量，这可从运动员在4 0 0 n l 比赛后发生明显的乳酸中毒现象中得到证据。 德国学者盒德曼和柯尔( 1 9 7 7 ) 的研究表明，4 0 0 m 跑成绩在4 5 5 秒以内的世界水平 的运动员，其跑后的最高血乳酸浓度同其他各种方式活动相比是最高的，达2 4 9 7 毫摩 尔升，同时p h 值降至6 9 2 3 ( p h 值降低意味着氢离子浓度上升) 。奥斯诺斯等人也曾 报道，4 0 0 m 跑的成绩在4 7 ，8 秒以内的运动员，其乳酸浓度和p h 值与上述值相同。国内 亦有报道说，4 0 0 m 跑的血乳酸浓度可达1 9 8 士2 7 9 毫摩尔升( 冯炜权，1 9 9 0 ) 。 h i r v o n e nj 等在1 9 9 2 年用肌肉活检法测定4 0 0 m 跑程中1 0 0 】i 】、2 0 0 m 、3 0 0 m 、4 0 0 m4 个 段落间肌肉a t p ，c p 和血液中乳酸的变化。在4 0 0 m 跑中，跑完2 0 0 m 、3 0 0 m 时，c p 己达 到较低水平，到4 0 0 m 结束时最低。肌肉和血液乳酸在1 0 0 一2 0 0 m 和2 0 0 一3 0 0 m 跑段中积 累系数最高，肌肉中为0 3 8 0 4 m m o l k g s 血液中在0 2 2 m m o l k g s 范围内，c p 下降 和肌肉及血液中乳酸上升是引起2 0 0 3 0 0 m 下降的主要原因( 图3 、4 ) 。m a u g h a n ( 1 9 9 9 ) “”研究表明如果以世界最好成绩4 3 2 9 秒( 约翰逊，1 9 9 9 年) 的强度完成4 0 0 m 跑， 无氧供能应占7 0 、有氧供能占3 0 的比例。n u m m e l a ( 1 9 9 2 ) 认为4 0 0 m 跑运动员在 4 3 结果与分析 3 。14 0 0 m 分段速度及步频与步幅等参数的描述性统计分析 3 1 1 加速阶段( 起跑到5 0 m 的距离) 由于该阶段速度( s 1 ) 快速增长，有人称之为快速加速阶段。“”在该加速阶段步频 ( s f l ) 和步幅( s l l ) 均同步快速增长，但步频的增幅大、强度高，在5 0 m 分段处已高 达最高步频的9 6 3 ( 个别运动员已达到其最高步频) ，而步幅地增长相对较小且比较平 稳，( 仅为最大步牺的8 1 4 ) 。在该段落中运动员的加速能力较强，达8 2 3 米秒，这一 方面由于第l 阶段为弯道，起跑预备时蹲位，马上进入到全力快速弯道跑有两个方面的弊 端：一是运动力学的适应障碍：二是神经自控的适应障碍。因此，尽管起跑后尽力跑，也不 能达到极限速度。相反，利用8 5 强度来完成第1 阶段，刚好能够克服以上两个弱点，虽然 运动成绩下降，却保留了更充沛的体能。另一方面从能量供应来看，n u m m e l a ( 1 9 9 2 ) 认 为4 0 0 m 跑运动员在1 0 0 m 后即开始减速的直接原因是单步支撑时间逐步延长，这是由于 供能由乳酸能系统取代c p 系统并产生乳酸堆积，从而影响中枢、肌肉系统的功能造成 的。这一研究表明在起跑阶段首先供应能量的是磷酸原供能系统。众所周知，磷酸原储 备的储备水平将直接影响人体短时、大强度运动时的运动能力，但并没发现磷酸原储备 水平高的运动员在o 一5 0 m ( 5 1 0 秒之间) 分段表现出较高的速度。这种现象不排除水 平较高的运动员往往有在起跑阶段有控制跑速的战术意图的可能。尾怒贡( 2 0 0 3 ) ” 与于川茗( 2 0 0 5 ) 。”在研究中对受试对象采用w i n g a t e 测试方法测得下肢无氧功率下降 率并求其与全程跑过程中o 一6 0 m 、6 0 一1 6 0 m 、1 6 0 一2 6 0 m 、2 6 0 3 6 0 m 的相关性。得 出下肢无氧功率下降率与全程跑过程中6 0 1 6 0 m 、1 6 0 2 6 0 m ( r = 0 2 8 、r = o 1 4 ) 两分 段间所下降速度的幅度之间没有具有显著性的相关性，而与起跑的0 6 0 m 分段盼速度 上升幅度呈负相关( r 一0 7 1 ，p o 0 5 ) ，与后程2 6 0 一3 6 0 m 分段的速度下降幅度呈正 相关( r = o 7 0 ，p o 。0 5 ) ；同时，这种相关性随运动时间的增加而增加，后程跑速下 降幅度与无氧功率下降率呈正相关的结论。从这一结论可以看出，相对减慢人体的运动 速度，降低人体的运动强度，能够有效的降低人体体能中磷酸原系统供能的消耗速率， 延长能量的使用时间，增加能量输出最大功率值处人体跑过的距离，为全程跑人体体能 的合理分配奠定基础。 同时也部分反映出步频和步幅在共同促进该阶段速度发展的过程中，前者起着主导 作用( 表1 ) 。 4 讨论 研究结果表明，优秀短跑运动员具有相对合理的步态组合和步态调节能力，但因其 在加速阶段步频过快，也对后程速度结构产生了一定的不利影响。这主要表现在其影响 了后程速度结构中步态的合理组合，使步频的作用减弱。从而导致因疾跑加速过快进而 影响后程各阶段速度的进一步发挥。如s f l 对s l l 负面影响( r = 一o 7 1 ，p o 0 5 ) ，由于 s l l 与s l 6 、s l 7 呈明显正相关( r = 0 8 2 、o 6 5 ：p o 0 1 0 0 5 ) ，又进一步引起对s l 6 、 s l 7 的负面影响，致使4 0 0 m 后程步态比例失调，同时s f l 对s 6 、s 8 的负面影响( r = 0 7 l 、 0 6 8 ；p o 0 5 ) 不利于4 0 0 m 速度重要的因子s 5 、s 6 、s 7 、s 8 的充分发挥。根据计算， 若将合理步态组合产生的合理速度保持到终点4 0 0 m 成绩将有一定幅度的提高。因此就 本研究而言，我们认为4 0 0 m 起跑疾跑过度加速主要是由于起跑疾跑开始阶段步频过快 引起的。从生理和心理的观点出发4 0 0 m 起跑疾跑步频过快的不利影响主要有如下几个 方面，其一是导致中枢神经系统过早疲劳，降低神经肌肉交替转换灵活性，使技术动作 僵硬不协调；其二是造成能量物质过早和过度消耗( 有研究表明，肌肉收缩速度所消耗 的能量与收缩速度成立方比，肌肉收缩速度提高l 倍，其能量的消耗和需养量将增加7 倍) ：其三是造成心理状态的过度应急和失控。简而言之，4 0 0 m 起跑疾跑步频过快，影 响了4 0 0 m 全程步态和速度结构的“整体优化”，不利于持续加速和获得更大的最大速度， 不利于后程继续高速跑进。同时相对于2 5 0 3 0 0 m 段、3 0 0 一3 5 0 t ! l 段( s l 6 、s l 7 ) 这两段 步幅调整的不到位，致使在最后冲刺阶段( s f 8 ) 不能继续保持高步频，从而使冲刺阶段 速度快速下降，对4 0 0 m 后程速度结构造成不利影响，不利于运动员取得更好的成绩。 6 5 结论与建议 5 1 结论 通过对世界优秀男子4 0 0 m 运动员全程速度结构变化规律以及步念变化对全程速度 结构变化的影响进行的分析。得出主要结论如下： ( 1 ) 相关分析表明，由于起跑疾跑步频过快对后程速度结构产生了一定的不利影响， 因此适当