（运动人体科学专业论文）太极拳旋风脚360°的运动生物力学分析.pdf

j i i ii ii iii i ii i i ii iiu 18 0 5 5 8 8 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究 工作所取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人 承担。 学位论文作者签名： 日期： 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的 复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 日 期： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名：丛整 日 期：盘独生7 电话： 邮编： 摘要 本文运用三维影像测量和三维测力的方法，以东北师范大学体育学院武术专 业一级运动员为研究对象，获取太极拳旋风脚3 6 0 。动作的运动生物力学参数， 旨在找出影响太极拳旋风脚3 6 0 。动作完成质量的主要因素，确立正确的技术概 念，为武术运动的教学与训练提供理论依据，避免传统的只凭借经验的训练方法， 根据具体理论制定科学的训练方法，进而提高教学的效果和学生的运动成绩水 平。 通过分析得出以下结论： l 运动员完成太极拳旋风脚3 6 0 。指定动作所需总时间为1 9 9 5s 0 0 6 6 ，腾 空时间为0 5 8 8 s 0 0 2 3 ，占总时间的比值为2 8 3 ，腾空时间占总时间 的比例越大便更有利于空中转体动作的完成和提高落地的平衡稳定性。 2在起跳过程的最大预蹲时刻，运动员重心高度和身高的比值平均为4 4 4 1 6 ，这个比值范围有利于提高起跳离地时刻重心的高度和垂直速度；起跳 离地时刻重心高度与身高的比值为6 7 2 1 7 ，肢体的摆动能增加起跳离地 时刻重心高度与身高的比值，有利于获得更高的腾起高度。 3在起跳阶段有四名运动员足下没有产生扭矩，说明在起跳阶段转体的动能更 多的来源于两臂的协调摆动。在两臂摆动的过程中，左右肩角的增加幅度都 很大，左肩角增加幅度明显大于右肩角增加幅度，左臂的摆动更多的是为了 提高重心的垂直速度，右臂的摆动侧重于转体角速度的产生。 4 腾空阶段重心最大高度和起跳离地时刻重心重心高度差为0 6 1 m 0 0 6 ， 击拍时刻重心高度和重心最大高度差为0 0 2 m 0 0 1 。差额不是十分明显； 髋关节平均扭转角速度大于肩关节平均扭转角速度，肩、髋关节在空中扭转 角度都不足3 6 0 。，髋关节扭转角度大于肩关节扭转角度。 5 运动员在完成单腿支撑落地的过程中，垂直轴上产生了很大的冲量和扭矩， 最大冲量峰值为1 0 3 4 7 9 2 9 8 4 0 ，最大扭矩峰值为1 2 5 7 0 5 1 0 9 8 4 2 ，极 易造成支撑腿膝、踝关节损伤；运动员有目的使重心前移来保持落地的平衡 稳定性。 关键词：太极拳；旋风脚3 6 0 。；重心；冲量；扭矩 a b s t r a c t t h i sp a p e ra d o p t sm e a s u r e m e n to ft h r e e - d i m e n s i o n a li m a g e sa n dt h r e e d i m e n s i o n a lm e a s u r i n gm e t h o dt on o r t h e a s tn o r m a lu n i v e r s i t y , i n s t i t u t eo fp h y s i c a l e d u c a t i o nw u s h ua t h l e t e sa tt h ep r o f e s s i o n a ll e v e la st h er e s e a r c ho b j e c t ，a c c e s st ot a i c h it o r n a d of o o t3 6 0 oa c t i o n s p o r t sb i o m e c h a n i c sp a r a m e t e r s ，t oi d e n t i f yt h ei m p a c t o ft a ic h it o r n a d of e e t3 6 0 o m o v e m e n tt oc o m p l e t et h eq u a l i t yo ft h em a i nf a c t o r st o e s t a b l i s ht h ec o n c e p t o ft h er i g h tt e c h n o l o g yf o rt e a c h i n ga n dt r a i n i n gi nm a r t i a la r t s p r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i st oa v o i dt h et r a d i t i o n a lt r a i n i n gm e t h o d so n l yb yv i r t u eo f e x p e r i e n c e ，a c c o r d i n gt o as p e c i f i ct h e o r y , t h ef o r m u l a t i o no fs c i e n t i f i ct r a i n i n g m e t h o d s ，t h e r e b yi n c r e a s i n gt h ee f f e c t i v e n e s so ft e a c h i n ga n ds t u d e n t si nt h el e v e lo f a t h l e t i cp e r f o r m a n c e b ya n a l y z i n g t h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： a t h l e t e sc o m p l e t e daw h i r l w i n dt a ic h ir o u t i n ef o o t3 6 0 。t h et o t a lt i m er e q u i r e d f o r1 9 9 5so na v e r a g ea r o u n dt h et i m ev a c a t e db ya na v e r a g eo fo 5 8 8 so rs o ，t h er a t i o o ft h et o t a lt i m ea na v e r a g eo fa b o u t2 8 ，v a c a t et h ep r o p o r t i o no ft o t a lt i m ew i l lb e e v e ng r e a t e ri sc o n d u c i v et ot h ec o m p l e t i o no ft h ea i rs w i v e la c t i o na n di n c r e a s et h e s t a b i l i t yo f t h eb a l a n c el a n d i n g m a x i m u mt a k e - o f fp r o c e s s ，p r e s q u a tt i m e ，t h ea t h l e t e sc e n t e ro fg r a v i t yh e i g h t a n dh e i g h tr a t i oo fa na v e r a g eo f4 4 4 - 4 - 1 6 ，t h es c o p eo ft h i sr a t i ot oh e l pi m p r o v et h e t a k e o f ff r o mt h em o m e n to ft h ec e n t e ro fg r a v i t yh e i g h ta n dv e r t i c a lv e l o c i t y ；t a k eo f f t i m ef r o mt h eg r o u n dc e n t e ro fg r a v i t yh e i g h ta n dh e i g h tr a t i oo ft o6 7 24 - 1 7 ，l i m b s s w i n g t oi n c r e a s et h em o m e n to ft a k e o f ff r o mt h eg r o u n dc e n t e ro fg r a v i t yh e i g h ta n d h e i g h tr a t i oi sc o n d u c i v et oah i g h e rt e n g q ih e i g h t i nt h et a k e o f fs t a g ef o u ra t h l e t e sw i t ht h ef i r s ts t e pd i dn o tp r o d u c et o r q u e ， i n d i c a t i n gt h et a k e o f fp h a s eo ft h ek i n e t i ce n e r g yo ft w i s tm o r ea r m sf r o mt h e c o o r d i n a t i o no fs w i n g i nt h ep r o c e s so fs w i n ga i m sl e f ta n dr i g h ts h o u l d e ra n g l eo f t h er a t eo fi n c r e a s ei sl a r g e ，t h el e f ts h o u l d e ra n g l ei n c r e a s e dr a t eo ft h er a t eo f i n c r e a s es i g n i f i c a n t l yg r e a t e rt h a nt h er i g h ts h o u l d e ra n g l e ，l e f ta r ms w i n gm o r et ot h e v e r t i c a lc e n t e ro fg r a v i t yi no r d e rt oi m p r o v et h es p e e do ft h es w i n gt h er i g h ta r m f o c u so nt h et w i s ta n g u l a rv e l o c i t yo ft h ep r o d u c t i o n f l i g h tp h a s et h el a r g e s tc e n t e ro fg r a v i t yh e i g h ta n dt a k e o f fp o i n tf r o mt h e g r o u n dc e n t e ro fg r a v i t yc e n t e ro fg r a v i t yh e i g h td i f f e r e n c eo f 0 6 1 m4 - o 0 6 。h i tah i 【g h n l c e n t e ro fg r a v i t ya n dc e n t e ro fg r a v i t ya l w a y sm a k i n gm a x i m u mh e i g h td i f f e r e n c eo f o 0 2 m4 - 0 0 1 t h ed i f f e r e n c ei sn o tv e r yo b v i o u s ；h i pj o i n ta n g u l a r v e l o c i t yi sg r e a t e r t h a nt h ea v e r a g er e v e r s er e v e r s es h o u l d e ra na v e r a g ea n g u l a rv e l o c i t y , s h o u l d e r , h i p j o i n ta n g l e si nt h ea i rt or e v e r s et h es h o r t a g eo f3 6 0 。，h i pj o i n ta n g l eo fm o r et h a n r e v e r s i n g t h er e v e r s ea n g l es h o u l d e r a t h l e t e si nt h ec o m p l e t i o no fo n el e gs u p p o r t i n gt h ep r o c e s so fl a n d i n g ，t h e v e r t i c a la x i sp r o d u c e dag r e a td e a lo fm o m e n t u ma n d t o r q u e ，m a x i m u mi m p u l s ep e a k a v e r a g eo f10 3 4 7 9 ( n s ) o rs o ，t h em a x i m u mt o r q u ep e a ko na v e r a g e12 5 0 7 5o rs o e a s i l yc r e a t es u p p o r tt u i x i ，a n k l ei n j u r i e s ；a t h l e t e sa i mt of o c u sf o r w a r dt om a i n t a i n b a l a n c ei nt h es t a b i l i t yo f l a n d i n g k e yw o r d s ：t a i j i q u a n ；t o m a d of e e t3 6 0 。；c e n t e ro f g r a v i t y ：i m p u l s e ；t o r q u e i v 目录 中文摘要i 英文摘要i i 目录“v l 前言1 1 1 问题的提出l 1 2 国内外研究现状2 1 2 1 太极拳研究现状综述2 1 2 2 旋风脚研究现状综述3 1 2 2 1 关于旋风脚阶段研究的综述3 1 2 2 2 影响旋风脚动作完成质量的主要因素综述5 1 3 研究的价值与意义6 1 3 1 理论价值6 1 3 1 1 可以拓宽研究范围6 1 3 1 2 丰富太极拳的运动生物力学研究6 1 3 2 现实意义6 2 研究对象与方法8 2 1 研究的对象8 2 2 研究的方法8 2 2 1 文献分析法8 2 2 2 专家咨询法8 2 2 3 实验研究法8 2 2 3 1 实验设备9 2 3 研究的实验设计及操作过程9 2 4 实验的测试指标9 2 5 测试的时相划分9 2 6 实验的数据处理9 3 研究的结果与分析11 3 1 太极拳旋风脚3 6 0 。的时间特征分析1l 3 2 太极拳旋风脚3 6 0 。起跳阶段技术分析1 2 3 2 1 起跳阶段重心高度及重心速度分析1 2 3 2 2 起跳阶段肩关节的运动学特征分析1 3 v 3 2 3 起跳阶段足底动态力分析1 4 3 3 太极拳旋风脚3 6 0 。腾空阶段技术分析1 8 3 3 1 腾空阶段重心腾起高度与腾空时间对比分析1 8 3 3 2 腾空阶段转动角速度分析1 9 3 3 3 腾空阶段击拍时刻运动学特征分析2 0 3 4 太极拳旋风脚3 6 0 。落地阶段技术分析2 0 3 4 1 落地阶段重心高度变化及支撑腿( 右腿) 关节角度分析2 1 3 4 2 落地阶段支撑脚( 右脚) 足底动态力分析2 2 4 结论与建议2 6 4 1 结论2 6 4 2 建议2 6 5 参考文献2 8 致谢”3 1 东北师范大学硕士学位论文 1 前言 1 1 问题的提出 中华武术源远流长，在华夏土地上延续了数千年，历史悠久，并植根于民间。 经历了漫长的发展过程而逐渐形成的内容精深、社会价值广泛、文化色彩浓厚的 我国特有的民族传统体育项目。太极拳是武术的一种，其流派众多，传播广泛。 太极拳最早起源于明末清初河南温县，由陈王廷所著，故称陈氏太极拳， 迄今已有逾4 0 0 年的历史，可谓历史久远。新中国成立后，原国家体委为 了普及和推广太极拳，从2 0 世纪5 0 年代开始起，先后编写了二十四式简 化太极拳、四十八式太极拳，后又编写了各式太极拳的竞赛套路h ：。作为b 级难度动作的旋风脚3 6 0 。是太极拳套路比赛中基本的动作之一。另外在其 他的武术套路比赛中旋风脚3 6 0 。这一动作也经常出现，比如长拳等。在太 极拳动作中旋风脚3 6 0 。这一动作是采用单足支撑落地的，作为套路中旋转 的动作之一，单足支撑无形中加大了对支撑腿的压力和落地后平衡的影响。 经过多年的发展太极拳术在借鉴其他武术的过程中日益发展和完善，表现 在其自身理论的科学化、其竞技水平的发展提升等等方面。在实践的推广 上，一方面太极拳的学习类别群体不断拓展，其群体的年龄结构不断向低 高两端延伸，其群体的范围不断向全世界发展，这极大的促进了其学习群 体的绝对人数的飞速增长。学生是学习太极拳群体的主要组成部分，尤其 是在高校，近些年来太极拳的推广和普及更加迅速。北京大学将太极拳规 定为学校学生的必修课程，不少院校在太极拳的推广和普及上也做了不少 的努力和尝试。 太极拳运动的推广与普及的加速发展，对太极拳研究的科学化理论提 出了更加紧迫的要求。从目前的情形来看，关于太极拳的理论研究正如同 中天，这一点我们可以从数不胜数的关于太极拳的文献研究中得到确切的 佐证。从理论研究的角度而言，对太极拳的研究经历了和正在经历从实践 到实验这样的过程，太极拳的研究正在走向实验室。同时太极拳作为一种 运动，当然离不开运动学、动力学研究的辅助，运动学与动力学的理论研 究成果也在不断被引进和借鉴到人们关于太极拳的研究之中，这表现出对 太极拳研究的跨学科、跨专业的发展趋势。同时随着人们对太极拳关注的 视野不断深入，人们研究的角度越来越细化，很多研究更专注于太极拳的 某个动作甚至这个动作的某个细节，或许可以这样的概括：太极拳正被人 东北师范大学硕士学位论文 们在实验室中“分割”。 在太极拳不断得到推广的大背景下，在对太极拳的研究不断实验化、跨 学科化、细节化的背景下，本文选择太极拳旋风脚3 6 0 。这一太极拳“细 节”，以现有的运动学、实验学、生理学的研究成果为理论支撑，从实验 的过程中选取论文的相关素材，最后综合所有相关材料，运用现代先进的 设备和软件对太极拳旋风脚3 6 0 。动作做整体的技术性分析，从而对运动训 练、提高运动成绩以及教学提供一点建议。 1 2 国内外研究的现状 1 2 1 太极拳研究现状综述 考察目前所掌握的有关太极拳的研究，大多数研究侧重于以整体的分析、综 合的视野来审视。韩雅婷、朱洪等借助先进的测试仪器和运动解析系统，以运动 生物力学和相关运动生理学指标测试的方法，获取整体套路动作的时间、位移、 速率、肌电、心率及能耗等指标，以此初步探析优秀太极拳选手演练杨式太极拳 竞赛套路的运动生物力学特征和生理学特征，结果认为：练习杨式太极拳竞赛套 路时身体总重心在x 轴方向上的移动距离要明显大于在y 轴方向的移动距离，在 z 轴方向上保持了良好的平稳状态，身体总重心的三维合速率平均值为0 1 8 米 秒，上肢各环节间的角度变化较大，下肢各环节间的角度变化具有反向对称性的 特征：左右腿的负荷之比接近4 ：6 ：心率变化及能量消耗数据显示练习时能耗比 较稳定h 8 ；武冬、刘卉等从生物力学角度揭示杨式大架太极拳的技术特征，从关 节角度定义杨式太极拳大架概念，对杨式大架太极拳身型技术要求，下肢步型的 膝角等关节角度进行研究分析，发现下肢的关节角度具有良好的发力、稳定特性， 揭示出太极拳的诸多特点，并且认为，决定太极拳动作间架的第一成因是它的技 击性，充分说明太极拳动作的技击特点h 引；潘国建通过对3 0 例健康成年人在简化 太极拳练习过程中下肤关节角度的测量及分析，发现在整个练拳过程中，受试者 下肢关节角度均值的减小具有非常显著性差异。左右下肢关节平均屈曲3 0 一4 0 度即处于功能位，可以有效地提高下肢不同关节周围肌群的各种工作能力，有利 于加强人体的行走和跑跳功能。另外，下肢动作弧度基本不受大腿长和小腿长的 影响，正说明简化太极拳是适合于不同身高、男女老少皆宜的一项健身运动项目 h 。参阅了几位学者研究的结果使我对太极拳的特点有了更深一步的认识，虽然 我研究的是太极拳套路比赛中的一个具体动作，但对太极拳特点的了解也是研究 的重要理论依据。 现在对太极拳竞赛套路的具体动作的研究相对较少，而且仅仅局限于一些难 度系数相对较低的动作之上。如杜振科、左家伟通过对六名运动员太极拳腾空飞 脚向内转体1 8 0 。的运动生物力学研究，分析了完成这个动作时身体各关节的位 东北师范大学硕士学位论文 置、角度、角加速度等数据，得出运动员在起跳蹬伸阶段应充分发挥关节活动顺 序原理的结论。将整个动作划为六个阶段：起跳预蹲阶段、起跳蹬伸阶段、腾空 拍脚阶段、腾空结束阶段、着地阶段、独立平衡阶段。六个特定时刻：最大预蹲 时刻、起跳时刻、腾空拍脚时刻、着地时刻、最大缓冲时刻、独立平衡时刻进行 分析u ；刘小平、卫志强等通过选取体育学院武术队运动员6 名，运用上海体育 科学研究所生物力学实验实的m o t i o na n a l y s i s 运动分析解析系统，进行运动学 和动力学同步测量，找出其运动生物力学规律口刚。他们对整个动作的划分和时刻 界定非常清晰，也十分合理，结合我所研究动作技术特点，使我对动作的时相划 分有了清晰的认识。 1 2 2 旋风脚研究现状综述 1 2 2 1 关于旋风脚阶段研究的综述 旋风脚是大多数运动员获得难度加分的重要得分动作，同时它又是几种跳跃 难度中失误率较高的一种跳跃口。长拳、太极拳、南拳的竞赛套路中均规定有旋 风脚这个动作，而在太极拳项目中旋风脚的旋转度数相对较低，其中太极拳旋风 脚3 6 0 。( 3 2 3 b ) 被规定为b 级难度动作。旋风脚作为一个动作整体是由若干连 续的动作质素构成，考察目前所查阅的资料，发现众多的研究者在对旋风脚阶段 划分上的观点极其相近，通常旋风脚动作被划分为起跳、腾空、落地三个大的阶 段。 旋风脚的起跳存在助跑起跳和原地或踏跳起跳两种形式，助跑起跳多应用于 长拳的旋风脚动作中，而太极拳则采用原地或踏跳起跳这种形式，原地起跳又分 为双脚起跳和单脚起跳。在长拳项目中，助跑起跳是完成腾空旋风动作的准备阶 段，运动员通过加速助跑使人体获得较大水平速度，并调动身体各个环节的力量， 为完成技术动作创造基本条件嘞3 。影响起跳的主要因素有身体重心的自然高度， 起跳离地时的身体姿态角，手臂、腿的摆动和人体重心获得的初速度等因素。姿 态角是影响人体腾空高度的主要因素，要获得较高的腾空高度，运动员起跳时，身 体重心要获得垂直初速度和水平初速度。垂直速度的变化主要是积极有力蹬地摆 臂和拧腰摆腿产生的垂直加速引起的，水平速度变化主要是从助跑时的蹬地，摆 臂所获得。总之，助跑起跳离地时是通过助跑、摆臂动作使人体重心获得了较大 的水平速度，起跳时蹬地、拧腰摆腿等技术使人体获得较大的垂直速度啪3 。王进 认为，腾空的高度和空中动作的时间对高质量完成旋风脚这一动作起着决定性的 作用，而旋风脚的腾空主要靠水平速度和垂直速度这两种速度来完成，较大的水 平速度是腾空高度的基本前提，而水平速度的获得要靠助跑来完成，因此旋风脚 的助跑对腾空动作的完成起着决定性作用b 引。但是值得注意的是，助跑阶段结束 时获得的重心水平速度并不是越大越好，它对后续动作的完成不产生绝对的影响 3 东北师范大学硕士学位论文 心4 1 。原地起跳与助跑起跳不同，在原地起跳阶段运动员要两脚开立，两臂由右向 左上方用力抡摆，左腿伸直或屈提向左上方摆动，右腿随即蹬地跳起。身体向左转 体1 8 0 。，右脚尖内扣，左臂随上步向下摆动并屈肘收至右胸前，同时右臂向上向 前抡臂，上体向左旋转前俯。上步的步长以身体重心移向起跳腿起跳时力的作用 线为准。这两步必须使整个身体随着旋转而获得一定的角动量，以便给腾空后的 旋转创造有利条件。在踏跳瞬间，必须以最大的力量和最快速度蹬地，迅速拧 腰、转髋、伸踝、伸膝、伸髋关节和提气、拧头、摆臂、摆腿、转体，使身体随 着蹬地腾空向上时，将已贮备的角动量传到全身完成空中旋转。在完成旋风脚踏 跳动作中，躯干向上加速度的获得主要取决于踏跳腿伸肌的收缩，即髋关节的伸 肌群臀大肌、股二头肌、半膜肌、半腱肌、膝关节的伸肌股四头肌。纪。 在武术套路竞赛规则中，裁判对旋风脚、腾空飞脚、腾空摆莲等跳跃动作的 评分主要集中于腾空阶段。从运动员脚离开地面开始到支撑脚落地时为止即为旋 风脚的腾空转体阶段。在运动员身体离地的瞬间，上体向左后上方成螺旋形旋转 一周半，继两臂和摆动腿的摆动，右腿伸直，脚掌内扣，做贴面里合。做里合腿时， 要贴近身体，摆动时膝伸直，由外向内成扇形，右腿摆到最高点时，右脚高度必须 过肩并内合，左手在面前迎击右脚掌，击拍要准确响亮，左腿外摆要舒展，空中击 响后身体继续旋转，以躯干带动四肢旋转。在旋转过程中，身体姿势要保持头f 、 挺胸、直腰。身体离地瞬间躯干围绕垂直轴旋转，左侧的腹内斜肌和右侧的腹外 斜肌快速强有力收缩，躯干在旋转的过程中，要以最快的速度旋转，以获得最大的 角动量，因为角动量的大小取决于转动惯量和角速度的乘积。做里合腿时，要求右 下肢伸直，由外向内成扇形摆动，使下肢做环转运动，即下肢围绕髋关节的额状轴 和矢状轴之间的复合轴转动，要使身体在空中同时围绕两个基本轴转动，在踏跳 瞬间的偏心推力就要同时对两个转轴产生偏心推力作用，使离地瞬间获得最大的 垂直速度，以获得腾空高度，这取决于踏跳时人体的姿势以及蹬力的方向。髋关节 的屈肌群和内收肌群在近固定条件下做爆发式收缩，即髂腰肌、股直肌、耻骨肌、 阔筋膜张肌、缝匠肌、大收肌、长收肌、短收肌、股薄肌。这些肌群收缩能力的 大小取决于它们的收缩力量和收缩速度。此外，腹部和髋关节肌群同时收缩，使躯 干和下肢产生相向运动，从完成空中动作机制考虑，做为引起相向运动动力肌群 的准备姿势，将原动肌拉长是极为必要的，因为它对后继的着地动作起着制约和 影响作用。由于右下肢伸直，右脚高度必须过肩，此时股后肌群出现最大限度的多 关节肌伸展性被动不足，运动员股后肌群要有良好的伸展性及协调能力，以适应 技术动作的特殊要求瞄引。 旋风脚的落地从左脚落地时刻开始，从技术上讲要求运动员在旋转之后，上、 下肢同时打开，增大人体转动惯量，减小转速，然后上体配合下肢做好缓冲，尽 量使脚少移动或跳动。转体结束后身体重心距离离开地面的高度越高，运动员完 4 东j u j i l i 范大学硕士学位论文 成马步的动作时间和空间就越充裕，上下肢就能即使伸展，有利于落地动作的完 成4 i 。下落时，两脚在空中自然并拢，同时屈膝落地缓冲，以脚掌先接触地面。旋 风脚转体的落地动作是整套动作的重要环节。为了使脚落地后的着地点与原来的 起跳方向成一直线，在落地前运动员要利用肢体的变化，增大转动惯量，以减小转 动角速度。记j 。人体重心还可通过补偿性动作的力学机理落在支撑面以内，以维持 人体平衡。其实现的方式是，其一，肌肉做适当的退让工作，即以缓冲动作使已经 开始的偏倾减慢，从而加以制止失去平衡的倾向性。其二，肌肉做适当的克制工作， 增大与偏倾方向相反的支撑反作用力矩，即在外力矩作用下，将人体重心移入支 撑面上方，向偏倾方向适当移动支撑点，使支撑面移至人体重心的下方。落地的稳 度主要依靠髋、膝、踝关节的屈伸来调节人体重心相对于支撑面位置的高低，达 到维持和恢复平衡的目的。硭1 。在太极拳旋风脚的技术动作中，运动员的落地要求 是单腿落地，这与长拳中旋风脚的落地动作要求又所不同，保持落地后的平衡稳 定难度更大。 1 2 2 2 影响旋风脚动作完成质量的主要因素综述 根据所掌握的资料显示，旋风脚作为难度较高的跳跃动作，该动作的完成质 量受很多因素的影响。周继群、徐彩桐等认为旋风脚的动作完成主要是起跳、 旋转、及空中动作3 个部分起跳的完成，主要依赖腿及足部肌肉爆发力的大小与 姿势的正确与否。旋转的动作的完成，主要是上步、四肢的摆动、起跳时切线分 力的有机配合，其次是头部的领先扭转，这些都要在教学、训练的安排中突出出来 上步的大小与起跳时重心的控制是完成好起跳动作和腾空旋转动作的必要前提 条件因此在训练中要多次重复练习不断地调整改进动作，以形成巩固的动力定 型。；王进则认为旋风脚的助跑对动作的完成起着关键作用，其动作节奏应为 缓、快、疾，步幅是中、大、小。人体在蹬地时，蹬地腿积极下压，蹬离地面时蹬 地脚内扣，膝与脚尖成一条直线，以增大竖直方向的作用力和水平方向的作用力。 蹬地脚内扣的角度与助跑所获得的水平速度呈正比关系。当水平速度增大时，内 扣角度也随之增大，内扣角度在8 0 。9 0 。之间。为了增大角速度，除了减小人体 的转动惯量外，还要尽量减小人体的转动半径。为了减小人体落地时的压力，增大 人体落地的稳定性，双脚落地时前脚掌先着地，然后过渡到全脚掌，同时屈膝缓冲 3 3 o 综上所述，国内外对太极拳旋风脚3 6 0 。动作的研究还是空白，但的通过对 太极拳和旋风脚相关研究的借鉴，对太极拳旋风脚3 6 0 。动作的运动生物力学研 究提供了必要的理论依据。 5 东北师范大学硕士学位论文 1 3 研究的价值与意义 1 3 1 理论价值 1 3 1 - l 可以拓宽研究范围 ， 旋风脚3 6 0 。这一动作在武术中的很多项目中都有使用。比如太极拳旋风脚 3 6 0 。、长拳旋风脚3 6 0 。、南拳旋风脚3 6 0 。等等。有针对性地去研究太极拳旋 风脚3 6 0 。这一具体动作，显然离不开对长拳、南拳中的旋风脚3 6 0 。这一动作 的参考。但是，太极拳旋风脚3 6 0 。这一动作又不同于长拳、南拳中的旋风脚3 6 0 。动作。所以本研究在借鉴的基础上进一步要凸显旋风脚3 6 0 。这一动作的太极 拳特质。就个人所查阅的资料而言，目前武术中针对旋风脚3 6 0 。这一动作的研 究多见于长拳、南拳之中，在太极拳中研究这一动作的相对较少。这在一方面为 本研究的理论分析造成了困扰，但同时也使本研究将具有开拓这一领域的重要价 值。至少，引发更多的研究者来关注这一问题，为太极拳运动的推广与普及提供 更加深厚的理论支撑，这些也足以令人欣慰。 1 3 1 2 丰富太极拳的运动生物力学研究 太极拳的发展历史久远，它作为一种运动的推广和普及与它自身所蕴含及其 所倡导的理念密切相关。事实上与众多的运动类项目相比，太极拳对于个体“修 身养性”的关注远远超过其他运动类项目所追求的“竞技套路”。随着太极拳运 动的推广及普及，追求更高水平的竞技已经成为太极拳运动发展趋势所向，而这 些都必须以更加科学和先进的运动生物力学理论的提升为前提。从运动学和动力 学的角度关注太极拳旋风脚3 6 0 。在竞技运动中的发展是本研究的主要组成部 分。 1 3 2 现实意义 随着运动员水平的不断提高，比赛的激烈程度也不断的提高，在套路比赛中 运动员不断的加入高难度动作来提高自己的竞争力。为了提高动作技术水平，我 们只能依靠科学系统的训练提高动作的规格和质量。因此，我们必须重视动作技 术的分析与研究。 本研究通过对研究对象进行三维摄影和动态力的测定，得出运动员在完成太 极拳旋风脚3 6 0 。动作时大量的运动学和动力学参数，例如：身体重心变化情况、 关节角度、相关速度、冲量随时间变化规律、扭矩随时间变化规律等。通过对实 验数据的分析与整理，得出影响太极拳旋风脚3 6 0 。动作技术的主要因素。通 过对影响太极拳旋风脚3 6 0 。完成质量的因素和运动员对此动作的完成情况进 行比较，分析影响决定因素的动作要领及如何降低动作的失败率，进而确立正确 的太极拳旋风脚3 6 0 。动作的技术概念。为太极拳旋风脚3 6 0 。动作的教学与训 东北师范大学硕士学位论文 练提供理论依据，避免传统的只凭借经验的训练方法，根据具体理论制定科学的 训练方法，进而提高教学的效果和学生的运动成绩水平。 东北师范大学硕士学位论文 2 研究对象与方法 2 1 研究的对象 本文以东北师范大学体育学院武术专选班一级运动员为研究对象，经过实际 测量和询问的方法确认受试者基本信息见表1 。 表1受试者基本情况登记表 2 2 研究的方法 2 2 1 文献分析法 根据本文研究的内容、目的及方向，查阅了大量的相关文献及书籍，并对所 查阅的资料进行了细致的整理与分类，了解到与本问题相关研究的国内外现状， 并找出了理论研究和实验研究的依据，最终确定了研究的可行性和实验方法。 2 2 2 专家咨询法 本人就论文的选题、研究方法的选择与可行性、研究的意义与价值以及在研 究的过程中可能出现的一些问题与我的导师、相关领域的专家进行多次深入的咨 询与探讨。他们的热心帮助以及他们所提供的一些宝贵建议与指导，都使我获益 良多。 2 2 3 实验研究法 在实验控制的条件下，本研究对研究对象的太极拳旋风脚3 6 0 。动作进行三 维影像测量，进而使用爱旱尔解析系统对相关的数据进行分析，以得出太极拳旋 风脚3 6 0 。这一动作的运动学参数；使用三维测力台对试验状态下的研究对象进 东北师范大学硕士学位论文 行动态力的测量，以得出太极拳旋风脚3 6 0 。这一动作的动力学参数。 2 2 3 1 实验设备 大连理工大学研制的y d t - 6 4 6 l 型六分量压电晶生物力学测力平台、两台 松下摄像机、爱捷0 1 3 - a 框架、美国艾丽尔公n ( a r i dd y n a i i l i r c s ) 生产的t h ea p a s s y s t e m 录像解析系统。 2 3 研究的实验设计及操作过程 2 3 1 进行三维动态力的连接和测试及摄像机的设置。要求受试者都穿运动服、 运动鞋。测量受试者身高、体重后登记受试者基本信息( 见表1 ) 。 2 3 2 要求受试者做完准备活动后，在规定范围内预做动作。 2 3 3 受试者轮流在三维测力台上做动作三次。 2 3 4 分别采集受试者进行太极拳旋风脚3 6 0 。动作的动态力参数和运动学参 数。 2 。4 实验的测试指标 2 4 1 动力学指标分别为：力、力矩、冲量、扭矩等。 2 4 2 运动学指标分别为：关节角度、角速度、线速度、重心高度等。 2 5 测试的时相划分 根据对相关研究的借鉴和本文研究内容的需要，将整个太极拳旋风脚3 6 0 。 动作划分为三个阶段：起跳阶段、腾空阶段、落地阶段；在三个阶段中有六个特 定时刻，起跳阶段：最大预蹲时刻、起跳离地时刻；腾空阶段：击拍时刻、重心 最高时刻；落地阶段：落地时刻、最大缓冲时刻。 2 6 实验的数据处理 2 5 1 本文应用爱里尔影像采集、分析软件、e x c e l 等工具软件进行运动学参数 处理。 9 东北师范大学硕士学位论文 2 5 2 本文应用压力分析软件、e x c e l 等工具软件进行动力学参数处理。 东北师范大学硕士学位论文 3 研究的结果与分析 运动员在完成太极拳旋风脚3 6 0 。动作之后，对此动作的运动学和动力学参 数进行采集，通过爱里尔软件和压力测试软件进行分析，并利用e x c e l 等工具软 件进一步的对数掘进行处理。 3 1 太极拳旋风脚3 6 0 。的时间特征分析 本研究将整个太极拳旋风脚3 6 0 。动作划分为三个阶段：起跳阶段、腾空阶 段、落地阶段。起跳阶段是从预备姿势开始到足尖离地结束，它还可以分为预蹲 阶段和蹬伸阶段；腾空阶段是从足尖离地开始到支撑脚足尖着地结束；落地阶段 是从支撑脚足尖着地到动作稳定。从运动员完成整个动作的z 轴( 垂直轴) 压力测 试数据可以清晰的区分这三个阶段。( 见图1 ) 如图1 所示，从z 轴压力的明显变化情况可以清晰的看出三个时相的时间 分布。六名运动员完成动作的平均时间为1 9 9 5 s 0 0 6 6 ，其中起跳阶段、腾空 阶段和落地阶段分别在0 8 0 4 s 0 0 3 9 、0 5 8 8 s 0 0 2 3 、0 6 6 4 s 0 0 9 6 。在起 跳的过程中，杨易和李明洋用时比较长，杨松用时最短，时间的区别主要是因为 预摆姿势的不同和运动员本身素质决定的，直观观察杨松和刁乃松的上肢预摆姿 势幅度比较大，身体预蹲幅度也比较大；六名运动员腾空阶段的时间相对比较接 东北师范大学硕士学位论文 近，杨易和李明洋时间较短，刁乃松时间最长。李明洋的腾空时间过短明显是由 于起跳不充分造成的；在落地缓冲的过程中，李明洋的耗时明显的高于其他运动 员，明显发现由于起跳的不充分，造成腾空时间不足，完成旋转角度的同时身体 已经落地。严重影响了其落地的稳定性。从六名运动员完成动作的时间分布上， 可初步看出动作完成质量的好坏。李明洋相对完成的较差，刁乃松完成的较好。 ( 见表2 ) 表2 太极拳旋风脚3 6 0 。动作时间分布表 3 2 太极拳旋风脚3 6 0 。起跳阶段技术分析 起跳阶段是从预备姿势开始到足尖离地结束，它还可以分为预蹲阶段和蹬伸 阶段。起跳阶段是完成整个动作的基础，起跳动作的完成质量直接影响到以后两 个阶段动作的完成情况。在武术套路中太极拳旋风脚3 6 0 。动作要求原地双脚起 跳在空中旋转3 6 0 。身体重心的水平位移和速度变化不大，垂直方向上的位移 和速度变化幅度很大，这样起跳的目的就很明确了，如何使人体获得较高的起跳 重心及向上的初速度和旋转的初角速度是起跳动作的关键。 3 2 1 起跳阶段重心高度及重心速度分析 如果已知运动员在起跳动作结束时重心高度( h ) 和重心在垂直轴的初速度 ( v ：) 运动员在腾空阶段的最高重心高度( h ) 就已经固定，根据h = v 2 2 9 + h 可知， 所以运动员在起跳动作结束时重心高度和重心在垂直轴的初速度直接决定了运 动员在腾空阶段的最高重心高度。因此重心高度和重心速度是评价起跳阶段动作 的重要指标，是运动员高质量完成整个动作的关键所在。由于太极拳旋风脚3 6 0 。的起跳动作水平方向的位移和速度变化不大，改变重心高度和离地时刻的垂直 速度以及找到重心高度和垂直速度的最佳结合点才是起跳技术中的关键。 1 2 东北师范大学硕士学位论文 x s d4 4 4 1 6 6 7 2 1 71 1 5 0 0 43 4 5 0 1 70 5 9 0 0 5 注：k 。为最大预蹲时刻重心高度和身高的比值，k 。为离地时刻重心岛度和身高的比值，h 为离地时刻重心l 岛 度，v ：* 离地时刻重心的垂直速度，t 为最大预蹲时刻到离地时刻的时间差。 太极拳旋风脚3 6 0 。动作是原地双脚起跳，起跳时运动员身体重心的垂直速 度主要来源于预蹲、预摆动作和下肢的积极蹬伸与两臂的协调摆动配合。从表3 中可以观察到，在起跳离地时刻运动员身体重心都获得了一个较大的垂直速度， 垂直速度平均为3 4 5 m s 0 1 7 ，其中刁乃松获得的垂直速度最大为3 6 8 m s ， 李明洋获得的垂直速度最小为3 1 9 m s ，预蹲结束时刻重心高度和身高的比值平 均为4 4 4 1 6 ，其中杨松最小为4 2 3 ，李明洋最大为4 6 2 ，根据重心变 化幅度和所用时间的比值可以看出，杨松的弹跳能力最强。李明洋的预蹲幅度最 小，在起跳离地时刻重心的