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太原理工大学硕士研究生学位论文 蹲踞式起跑的运动解析和后起跑器 角度的实验分析 摘要 起跑的目标是使身体尽快、有效地摆脱静止状态。根据田径竞赛规 则规定，正规的短跑起跑必须使用起跑器。蹲踞式起跑姿势中，起跑器的 使用可以使运动员发力更充分，同时由于起跑器的角度可以任意调节，这 样就给运动员针对自己的身体情况设定起跑器角度提供了便利。但是在何 种角度下能使短跑运动员获得最快的起跑速度是一个有待解决的问题。这 种问题普遍存在于不同层次的运动员身上。短跑是以毫秒论胜负的项目， 通常情况下运动员都是依靠自己的感觉来调节起跑器角度，往往以自己最 舒服的角度起跑。但是这样的起跑器角度是不是可以获得最快的起跑速度 有待实验的验证。起跑器一般包括前、后两部分( 称为前、后起跑器) 。 由于起跑过程中后起跑器对于运动员发力起主要作用，因而对后起跑器的 研究至关重要。但是关于后起跑器角度选取的理论和相关文献资料却寥寥 无几。因此本文针对这个问题进行了蹲踞式起跑过程的运动解析和后起跑 器角度对起跑速度影响的实验分析。 本研究采用文献资料法，专家访谈法，实验法，数理统计法等研究方 法。研究对象为理工大学0 5 、0 6 届校运动队队员，山西大学运动训练专业 学生；研究内容为蹲踞式起跑过程的运动解析和后起跑器角度对起跑速度 太原理工大学硕士研究生学位论文 影响的实验分析。 本文主要研究结论如下：一( 1 ) 以感觉来调节后起跑角度的方式不一定 能获得最大的起跑速度。对运动员影像的分析过程中发现，运动员感觉良 好的后起跑器角度和距离往往不能使其达到最大速度。后起跑器角度为 3 0 6 和4 5 。时运动员通常出现最大速度。在1 0 名作为研究对象的运动员中 有4 运动员在后起跑器角度为3 0 6 时达到最大起跑速度，而另外6 运动员 在后起跑器角度为4 5 。时达到最大起跑速度。( 2 ) 通过数据分析与运动解 析相对比，发现运动员后起跑器角度与个体的后蹬腿踝关节角度波动均值 之间存在关系。当运动员后蹬腿踝关节角度波动均值小于8 5 。时，以3 0 。 后起跑器角度起跑时才可能获得较快的起跑速度；而当后蹬腿踝关节角度 波动均值大于8 5 。时，以4 5 。后起跑器角度起跑时才能获得较快起跑速度； ( 3 ) 通过对压力平台测量数据的处理，发现了达到最大起跑速度时运动员 水平力与竖直力的冲量比值与身高的关系。当身高在1 8 5 米时，达到最大 起跑速度时水平力和竖直力的冲量比值为o 7 ；当身高降低时，达到最大起 跑速度时的冲量比值却随之升高。在身高为1 7 0 米时，达到最大起跑速度 时力的冲量比值为1 7 。 本文关于后起跑器角度的研究，对蹲踞式起跑的训练、提高运动员的 起跑速度从而提高短跑运动成绩等有一定的参考价值。 关键词：蹲踞式起跑，起跑速度，后起跑器角度，运动解析，测力平台 太原理工大学硕士研究生学位论文 t h em o t i o na n a l y s i sf o rg e t t i n go f f t h em a r kw i t h t h es t y l eo fc r o u c ha n dt h ee x p e r i m e n t a la n a l y s i s o nt h ea n g l eo ft h eb a c kb l o c k a b s t r a c t t h ea i mt og e to f ft h em a r ki st om o v eo n e sb o d yt ob r e a ka w a yf r o m s t i l l n e s s q u i c k l y a n de f f e c t i v e l y o nt h eb a s eo ft h e p r o v i s i o n a b o u tt h e r e g u l a t i o no ft h et r a c ka n df i e l dc o m p e t i t i o n ，t h eb l o c k sh a v et ob eu s e di na r e g u l a r i t ys h o r tr a c e i nt h es t y l eo ft h ec r o u c hf o rs p r i n t ，t h eu s eo ft h eb l o c k c o u l de m p l o yo n et og e tm o r es t r e n g t h b e s i d et h a ti tc o u l db ea d j u s t e db yt h e y o u r s e l fe x p e d i e n t l y s ot h a te v e r yo n ei sf a m i l i a rw i t hi t t h ea n g l eo f t h eb l o c k c o u l db ea c c o m m o d a t e da n y t i m e i tp r o v i d e sc o n v e n i e n c ef o rt h er a c e rt os e tt h e a n g l eo ft h eb l o c k t h eb l o c kc o n c l u d et w op a r t s ，i tc a l l e dt h ef r o n tb l o c ka n d t h eb a c kb l o c k t h e r ea r e n te n o u g hf i l e sa b o u ti t ，s ot h ep u r p o s eo ft h i se s s a yi s t od os o m er e s e a r c ha sw e l la sa n a l y s i sf o ri t b u t ，h o wt ol o o kf o ras u i t a b l ea n g l eo ft h eb l o c ki st h ep r o b l e mw a i t i n g f o rs e t t l i n g t h ei s s u ee x i s t su n i v e r s a l l yo na l lt h el e v e lo ft h er a c e r s t h r e e a n g l e s ，3 0 。，4 5 。，6 0 。，w e r eu s e di nt h ee x p e r i m e n t t h er e s u l t ss h o w e dt h a ti t w a su n s c i e n t i f i ct oa c c o m m o d a t et h eb l o c kb e l o n gt ot h es e n s e t h er a c e r sc a n t a c h i e v et h e i rb e s ts p e e da tt h ea n g l eo fb l o c kw h i c ht h e yf e l l e dc o m f o r t a b l e i t h a p p e n e do nt h ee x c e l l e n c es p o r t s m a na sw e l l t h es p r i n td e p e n d so nt h et i m e i 太原理工大学硕士研究生学位论文 e v e nt os e c o n d s y e tw eh a v e n tg o tm o r ed o c u m e n t sa b o u tt h ea n g l eo fb l o c k i t m a y b eo n eo ft h ei m p o r a n tf a c t o r sw h i c hd r a g g l et h el e v e lo ft h es p r i n to b j e c t t h e r e f o r e ，t h ep u r p o s eo ft h er e s e a r c hw a st os o l v et h i sp r o b l e m k e y w o r d s ：s p r i n t ，g e t t i n go f ft h em a r k ，a n g l eo ft h eb a c kb l o c k ， m o t i o n ，a n a l y s i s ，p l a t f o r mf o rm e a s u r i n gf o r c e i v 声明尸明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：碰! 勉 日期： 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； j 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的， 复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 ： 签名： 导师签名： 日期： 眺丝翌缉塑塑 太原理工大学硕士研究生学位论文 第一章选题背景 运动员的起跑速度对于短跑非常重要。影响运动员起跑速度的因素有很多，除了自 身素质、动作技术的因素外，还需要考虑各种外在因素比如前后起跑器的角度、距离、 场地内的风速、跑道的弹性程度等等。由于蹲踞式起跑过程中后起跑器对于运动员发力 起主要作用，因而对后起跑器的研究至关重要。本文着重于对蹲踞式后起跑器角度与起 跑速度的关系进行研究。 在短跑中起跑动作正确、连贯、技术精湛显然是非常重要的。有效的起跑涉及一连 串的动作、力量、各关节的角度、平衡、体重的分配等因素。传统意义上的“一脚半， 一脚”是一般运动员在调整自己的起跑器的前后距离时普遍采用的手段，而后起跑器的 角度在一般的教练员和运动员看来则完全依靠自己的舒服程度。甚至一些高水平的运动 员也是如此。然而，这是否就是能产生最大起跑速度的后起跑器角度则有待进一步研究。 因此怎样依据运动员的身体情况科学的调节适合自己的后起跑器角度，即为本文研 究的主要目的。 1 1 选题依据和意义 目前关于起跑器的安装方式和角度有很多种。普通式( 中等式) 起跑被大多数的运 动员所采用。在普通式起跑中，人们一般采用的起跑器角度是：前，后起跑器的抵足板 与地面分别成4 0 。 - 4 5 。角和7 0 。8 0 。角，两个起跑器的中轴线间隔为1 5 厘米；或 者前起跑器抵足板与地面的夹角为4 0 。 - 5 0 。，后起跑器为6 0 。 - 7 5 。虽然这些数 据使用方便，并且为大多数运动员采用，但是欠缺理论支持。因此有必要对现行的起跑 器角度进行实验研究，以验证其选取角度的合理性。短跑是以毫秒来计算的项目，任何 微小的改变都会对成绩产生影响。所以在此基础上提出更为合理的、更适合于个体的后 起跑器角度是有很重要的意义的。 1 2 国内外研究现状 国内在起跑器方面的研究不在少数，主要集中在起跑器的安装距离范围和起跑器安 太原理工大学硕士研究生学位论文 装角度范围等等。涉及方面虽然比较宽广，但是依旧徘徊在传统技术理论的框架内。 1 2 1 起跑器对运动员的影响 起跑器比起跑穴优越得多，它可以根据个人的需要随意地调整位置、距离和抵足 板的倾斜角度。不但使用方便，而且也不损坏跑道；并且它使运动员的双脚都处于地平 面之上，而不像起跑穴那样是放在地平面下的两个坑里，这样运动员在起跑时不至于脚 尖“刮地”。起跑器对于运动员做快速有力的起跑动作和提高起跑速度，也明显地优于起 跑穴，因而推广普及较快，从1 9 3 6 年起就被广泛采用了。起跑器在帮助运动员提高起 跑速度上的作用也无可非议。但并不是所有的情况下都会给运动员带来有利的影响。比 如在前起跑器的角度上就需要运动员进行适当得调节。一般情况下，前起跑器与地面夹 角不超过4 5 。，如果大于4 5 。会使大多数运动员产生明显的前栽现象。后起跑器影响 的主要方面是运动员所获得的反作用力。反作用力大则身体获得的初速度就大。后起跑 器角度是决定反作用力的重要因素之一。 1 2 2 起跑器的前后距离和角度 ( 1 ) 我国运动员普遍采用的是接近式，普通式( 中等式) 和拉长式起跑姿势。根据 姿势的不同。起跑器之间的距离也不一致，普通式起跑器的安装要求是前起跑器距离起 跑线5 3 8 厘米，起跑器间距为4 1 厘米；接近式起跑姿势的前起跑器距离起跑线4 1 厘米， 起跑器间距为2 8 厘米；拉长式起跑姿势的前起跑器距离起跑线5 3 8 厘米，起跑器间距 为6 6 厘米。 ( 2 ) 关于起跑器的角度方面。一些国外资料认为起跑器的安放角度在设定好起跑 器位置后，运动员还要调节起跑器抵足板的角度，以适合双脚的放置。g u i s s a r d 、 d u c h a t e a u 和h a i n a u t ( 1 9 9 2 ) 对中等式起跑技术中不同的起跑器前抵足板角度对起跑速度 t 的影响进行了研究。研究方法是在其它条件相同的情况下，将起跑器前抵足板与水平面 的夹角分别设置为7 0 0 、5 0 。和3 0 0 ，测定不同角度下小腿三头肌的肌电图和最大蹬力。 他们发现随着前抵足板角度从7 0 0 5 0 0 - 3 0 。的逐渐减小，蹬力数值在逐渐加大，起跑 速度加快。而反应时没有显著变化，三个角度下的肌电活动也没有显著变化。由此他们 认为，前抵足板角度为3 0 0 时，运动员小腿三头肌肌肉在“拉长一缩短”周期中能够获得 最大利益，能够更有效地提高收缩速度。 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 因为在3 0 。时能够提高小腿的蹬离力量，增加短跑起跑的速度。因此，改变起跑器 抵足板的倾斜角度，能够改变肌肉发力的力量，实现在短时间内更快地完成起动动作。 目前普遍采用的是前起跑器角度为3 0 。 - 4 5 。，后起跑器角度为3 0 。 - 7 5 。( 基 本为起跑器的角度调整区间) 。尚没有关于起跑器角度的具体设置方法和标准，一般的 教练员都是用经验或者感觉来指导运动员关于起跑器角度的设置。相关的有理论和实验 支持的数据资料非常稀少。 1 3 小结 从目前国内外的研究资料来看，关于起跑器角度的理论虽然较为广泛，但是存在很 大的缺陷，需要体育工作人员进行相应的实验来进行验证。鉴于目前相关资料稀少的情 况，又需要广大工作者进行不断的补充和完善。 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 第二章研究对象与方法 2 1 实验器材以及实验人员的选取 2 1 1 实验器材 a t m i 压力评测系统，高速摄影机，标尺，角度测量器，身高、体重测量计，可 调角度起跑器( 3 0 。7 5 。) 。具体的起跑测试系统如图1 所示。测力平台实验装置如图 2 - 1 、2 - 2 、2 - 3 所示 2 1 2 实验人员 总共1 0 名，太原理工大学短跑运动员5 人。运动员的身体参数如表1 所示。 表2 1 太原理工大学运动员的身体参数 t a b l e2 - 1b o d yp a r a m e t e r sf o ra t h l e t e so ft a i y u a n u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y 姓名踝关节屈角度( 。)踝关节伸角度( 。) 身高( a n )体重( k g ) 孙小龙 2 02 5 1 8 1 77 4 8 董迪 1 3 3 01 7 9 47 1 6 杨洋 1 02 0 1 7 3 47 8 9 徐嘉 1 03 2 1 8 5 47 2 5 陈孝璐 1 83 2 1 8 5 37 9 8 备注：关节屈伸角度也是一个重要的指标，本表中的数据以脚踝与小腿成直角时为0 。值。 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 山西大学运动训练系2 级运动员5 人。运动员的身体参数如表2 所示。 表2 2 山西大学运动员的身体参数 t a b l e2 - 2b o d yp a r a m e t e r sf o ra t h l e t e so fs h a n x iu n i v e r s i t y 姓名踝关节屈角度( 。)踝关节伸角度( 。)身高( c m ) 体重( 蚝) 常鸿康 2 13 81 7 86 4 贾珍 1 43 01 6 96 1 贾永亮 1 63 21 7 06 4 5 李刚 1 73 41 7 26 2 5 杨瑞 1 93 91 7 05 5 图2 - 1 起跑测试系统 f i g2 - 1 m e a s u r i n gs y s t e mf o rg e t t i n go f f t h em a r k 2 2 研究过程和研究方法 2 2 1 研究过程简介 ( 1 ) 安装起跑器、测量仪器，测量过程中固定起跑器的间距以及前起跑器与起跑线 太原理工大学硕士研究生学位论文 的距离，以圈定统一的标准。两台高速摄影机分别位于起跑位置的左侧3 8 米处和起跑器 右斜上4 5 。左右。 ( 2 ) 以位于运动员后方的口令板代替发令枪，按照正规程序进行发令。使用口令板 的目的是便于观察0 时刻。 ( 3 ) 具体操作顺序为：摄影机开机压力板开机发令运动员起跑记 录运动员的力与时间的波段 ( 4 ) 分别设定3 个后起跑器角度。每个运动员在同一个后起跑器角度上连续起跑3 次。 三个后起跑器角度值分别为3 0 。，4 5 。，6 3 。 ( 5 ) 记录波段数据和影像资料。 2 2 2 研究方法以及实验器材工作方式 高速摄影机可以将图像分解为0 0 2 秒桢，可以将图像放大5 倍。压力平台的工 作时间间隔为1 s 1 0 0 ，可以同时记录x ( 左右) y ( 水平) z ( 垂直) 方向的力随时间 变化的曲线。标尺长度为3 3 c m 。起跑器的间距为4 1 c m ，前起跑器距离起跑线5 3 8 c m 。 图2 - 2 测力平台系统 f i g 2 2 s y s t e mo fp l a t f o r mf o rm e a s u r i n gt h ef o r c e 太原理工大学硕士研究生学位论文 图2 - 3 压力板 f i g2 - 3 p r e s s u r ep l a t e 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 第三章运动解析和力的冲量测量 起跑器已经广泛地应用于短跑项目。在蹲踞式起跑时，入体在蹬离起跑器前，主 要依靠后蹬腿发力，后蹬腿的选择根据个人习惯。由于作用力与反作用力之间的关系， 起跑器能够给予人体的反作用力取决于人体施加在起跑器上的力量。因此就要对起跑器 在什么角度下可以使运动员更好的发力进行生物力学分析。 根据实验中所使用的a n a l y s i s 影像分析软件和压力数据回收装置，可以进行运动 员速度的解析和两个方向上的力的冲量计算。具体测量方法如下。 3 1 对运动员的最大速度和各角度上的平均速度的测量 分析运动员的起跑好坏需要用到运动员的起跑速度。这里的起跑速度指的是运动员 离开起跑器的平均速度，而不是更精确的瞬时速度。主要原因是考虑到影像软件的时间 间隔为o 0 2 秒比较长，并且实验中所使用器材在一定的范围内存在细微的误差，以及运 动员可能出现的动作变形较大。 具体的测量过程如下 1 截取运动员在发令板下落的时刻到运动员离开起跑器时刻的影像资料； 2 在发令板落下的时刻，通过运动员各关节的标志，来确定运动员蹲踞式起跑姿 势的各关节角度。同时确定运动员的髋关节位置； 3 在运动员离开起跑器的瞬间，记录运动员的髋关节位移和运动时间； 4 利用影像分析软件工具，测定离开起跑器时刻的髋关节的位移和时间段。 从以上四个步骤中确定了以下几列数据： 表3 1 为运动员徐嘉的数据列表。由于篇幅关系，只列出了其中的7 列数据。其中的 加速度，水平速度分量以及另外三个关节角度都没有进行罗列。 自1 9 9 8 年美国的麦布理奇用台式照相机和自行设计的连续电子控制开关拍下奔跑 中动物和人的连续图片，到如今的高速摄影、摄像，以及红外线、激光、雷达等运动学 测量方法在体育中的广泛运用，可以说运动学测量方法作为运动生物力学测量方法的一 个分支在体育运动中的运用发展己较为成熟。同样，在短跑运动项目的研究中，为了揭 8 太原理工大学硕士研究生学位论文 示短跑运动的本质特征，预测短跑运动技术发展的新趋势，以及对短跑运动员做技术诊 断等。国内外短跑科研工作者通过多年的艰辛努力，运用各种各样的运动学测量方法， 对短跑运动的发展做出了卓越贡献。 本文在回顾总结前人在此方面取得的成绩的基础上，充分利用现有器材进行运动解 析工作，期望能够在运动速度的精确度方面有所提高。 。! 锄，釜? 。嚣黉鬣纛鬻蒜焉t o t n e v e 一”m n 一一n 誓蠢鳟酽一 薹斟越薰_ “”“ ：i 怒盔。窭：= m “一* m 图3 - 1 影像解析软件界面 f i g3 - 1s o f t w a r ei n t e r f a c eo fp i c t u r ea n a l y s i s 图3 - 2 测力平台数据记录仪 f i g3 - 2 d a t ar e c o r d e ro fp l a t f o r mf o rm e a s u r i n gt h ef o r c e 太原理工大学硕士研究生学位论文 表3 - 1 徐嘉的解析数据列表 反应踝关节小腿与地髋关节运动 姓名时间角度面夹角 还动时1 日j 位移速度 角度( 。) ( s ) ( s )( 。)( 。)( c m ) ( c m s ) 徐嘉 0 1 27 4 85 3o 1 4 o 5 08 0 1 12 2 2 5 23 0 ( 1 ) 徐嘉 o 1 48 1 36 9o 1 6 0 4 8 7 8 6 22 4 5 6 83 0 ( 2 ) 徐嘉 o 18 0 78 1o 1 2 0 4 68 1 9 22 4 0 9 43 0 ( 3 ) 徐嘉 0 1 28 5 43 6o 1 4 o 5 08 6 92 4 1 3 84 5 ( 1 ) 徐嘉 o 1 29 8 81 9 20 2 0 o 4 87 2 。5 6 2 5 9 4 64 5 ( 2 ) 徐嘉 o 1 2 9 4 89 4 0 1 4 0 4 87 8 7 42 3 1 5 84 5 ( 3 ) 徐嘉 o 1 29 7 8 8 7 o 1 4 0 4 88 5 3 72 5 1 0 86 3 ( 1 ) 徐嘉 o 1 21 0 09 5o 1 4 0 4 87 8 0 62 2 9 5 86 3 ( 2 ) 备注：括号中包括的数字为测量次数。 3 2 起跑速度与后起跑器角度关系的运动学解析 速度是衡量起跑好坏的最直接因素。同一个运动员在使用不同的后起跑器角度时所 获得的速度不一样。对于同一个运动员采用合理的后起跑器角度会使其发力更充分，获 得更大的速度。因此通过测量运动员的水平速度来评判后起跑器角度的合理性。本实验 使用了与a m t i 压力平台同步的高速摄影机，从两个角度对运动员进行拍摄。然后使用 a n a l y s i s 程序软件进行影像分析，获得运动员的速度( 从拍板到离开起跑器时间内的 平均速度) 。用运动员的速度和其所使用的后起跑器角度作图，x 轴为后起跑器的角度， y 轴为运动员在该角度下的水平速度。从e x c e l 所描绘的图形中得出所需要的后起跑 器角度和水平速度之间的关系曲线。为寻找最大平均速度下所使用的后起跑器角度做理 论铺垫。需要注意的是，这里的平均速度是水平的平均速度。也就是平均速度的余弦值， 因此在使用e x c e l 表格的函数公式时要用到函数公式c o s ( a * 3 1 4 1 8 0 ) = c 。在这个公 1 0 太原理工大学硕士研究生学位论文 式中，a 代表身体趋势与水平线的夹角，b 代表该后起跑器角度下的平均速度，c 代表经 过水平分解的平均速度。 3 3 力的冲量与后起跑器角度 首先我们要了解一个名词叫冲量。为了蹬离起跑器，运动员在听到枪声后必须在特 定的时间内产生一个力。力和时间的乘积就是冲量，这个原理可以简单的描述为 f t = m v m y o ，冲量等于动量的变化量。这里的冲量值可以通过积分得到。本实验使 用a m t i 压力平台测量波段的方式测定力随时间的冲量。在每一个后起跑器角度下测量 力的积分，可以获得每一位试验者在各个后起跑器角度下的冲量即动量的改变量。虽然 短跑追求的是水平速度的改变量，但是任何人在离开起跑器的这个过程中，身体都有一 个斜向上的运动趋势或者是与水平面有一个角度。因个体的差异，角度会有所不同。由 于与水平面存在夹角的缘故，因此在对力进行积分时都要分成水平方向和竖直方向两个 方面同时进行积分。然后观察两个力的冲量比值、运动员作用于不同的后起跑器角度上 的力的大小，以及运动员之间冲量的比值关系。 太原理工大学硕士研究生学位论文 第四章数据处理 4 1 后起跑器角度与水平速度之间的关系 基于第三章的数据处理，可以将运动员的运动学数据全部整理成表。分别进行分 析。 表4 1 是对5 名运动员在不同后起跑器角度下的水平速度平均值进行的分析，以徐 嘉为例，其在3 0 。、4 5 。、6 3 。下的水平速度平均值为：2 3 4 7 2 2 3 c m s ，2 4 1 6 8 c m s ， 2 3 7 3 6 4 6 c m s 。 具体关系见图4 - 1 所示。 图4 1 水平速度与后起跑器角度的关系 f i g 4 - 1r e l a t i o n s h i po fh o r i z o n t a lv e l o c i t yw i t ha n g l eo fb a c kb l o c k 用公式表示此曲线为：y = - - 0 0 2 1 3 x 2 + 2 0 6 2 9 x + 1 9 2 0 2 。 根据波形曲线的峰值计算公式b 2 a 可得峰值为4 8 4 2 4 8 8 。 1 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 此波形图可以理解为该运动员的后起跑器角度与水平速度的曲线图，当后起跑器角 度为4 8 4 2 4 8 8 。可以使运动员获得更大的水平速度，后起跑器角度大于4 5 。可能会使运 动员获得的水平速度下降。 同样的方法，也发现其他的运动员在后起跑器为4 5 。左右时也有水平速度峰值( 或 者最小值) 的出现。其中5 人的拟和曲线图形与此类似，另外4 人的拟和曲线图与此相 反。 表4 1 运动员的水平速度与起跑器角度的关系 t a b l e4 1r e l a t i o n s h i po fh o r i z o n t a lv e l o c i t yw i t ha n g l eo fb a c kb l o c kf o r t h eg r o u p 姓名峰值( 。)水平速度与角度关系数据离散程度 陈孝璐 4 5 2 7 5 ，大于峰值可以获得最佳速度 0 0 5 董迪 4 5 7 7 4小于峰值可以获得最佳速度 0 0 5 徐嘉 4 8 4 2 3等于峰值为最佳速度 o 0 5 杨洋 4 7 8 1 6等于峰值为最佳速度。 0 0 5 ， 4 2 后蹬腿踝关节角度与后起跑器角度的关系 蹲踞式起跑姿势中，相对于其他的对运动员的对起跑有作用的身体运动关节，如 后蹬腿和支撑腿的膝关节以及躯干等等来说，小腿的踝关节作用于起跑器上的力更直 接。因此后蹬腿踝关节角度与后起跑器角度之间关系的分析是非常有必要的。 对所有运动员的后蹬腿踝关节角度与后起跑器角度进行对比。 在对比过程中发现，运动员随着后起跑器角度的增大，后蹬腿踝关节角度也逐渐 的增大。 如表4 - 2 、4 3 、4 4 所示。 表4 2 徐嘉的后蹬腿踝关节角度与后起跑器角度的关系 t a b l e4 - 2r e l a t i o n s h i po fa n g l eo fa n k l e b o n ew i t ha n g l eo fb a c kb l o c kf o rx uj i a 1 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 反应时间 后蹬腿膝关节角度支撑腿膝关节角度后蹬腿踝关节角度 姓名 ( s ) ( 。) ( 。)( 。) 徐嘉0 1 29 1 78 2 97 4 8 徐嘉0 1 49 7 88 9 48 1 3 徐嘉 0 19 8 - 38 7 2 8 0 7 徐嘉 o 1 28 6 58 0 1 8 5 4 徐嘉 0 1 21 1 0 59 2 8 9 8 8 徐嘉 o 1 29 9 88 8 19 4 8 徐嘉 0 1 28 6 59 0 29 7 8 徐嘉 0 1 29 1 69 51 0 0 表4 3 运动员常鸿康的后蹬腿踝关节角度与后起跑器角度的关系 t a b l e 4 - 3r e l a t i o n s h i po fa n g l eo fa n k l e b o n ew i t ha n g l eo fb a c kb l o c kf o ra t h l e t ec h a n g h o n g k a n gi nc o m m o ng r o u p 后蹬腿膝关节支撑腿膝 后蹬腿踝 姓名 反应时间( s ) 角度( 。)关节角度( 。)关节角度( 。) 常鸿康 0 1 4 1 2 21 0 2 6 9 7 4 常鸿康 0 1 3 0 81 0 3 89 8 5 常鸿康 o 1 2 1 2 3 91 0 2 19 5 1 常鸿康 o 1 4 1 2 2 51 0 31 0 8 7 常鸿康 0 1 2 1 2 2 81 0 2 91 0 2 3 常鸿康o 1 41 1 7 81 0 4 59 7 1 常鸿康 o 1 61 2 4 41 0 9 6 1 2 3 1 常鸿康 o 1 41 0 11 0 4 8 1 0 7 1 常鸿康 o 1 41 0 0 61 0 2 41 1 0 9 1 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 表4 4 运动员杨瑞的后蹬腿踝关节角度与后起跑器角度的关系 t a b l e 4 - 4r e l a t i o n s h i po fa n g l eo fa n k l e b o n ew i t ha n g l eo fb a c kb l o c kf o ra t h l e t ey a n gr u i 后蹬腿膝关节支撑腿膝后蹬腿踝 姓名 反应时间( s ) 角度( 6 )关节角度( 。)关节角度( 。) 杨瑞 0 1 41 2 4 71 0 6 98 1 4 杨瑞 o 1 21 1 7 81 1 3 18 5 1 杨瑞 0 11 0 7 41 0 5 18 1 2 杨瑞 0 1 21 1 1 51 0 2 28 5 6 杨瑞 0 1 21 0 9 89 3 38 2 杨瑞 0 1 41 1 4 71 1 1 29 2 2 杨瑞 o 1 41 0 5 71 0 1 49 2 1 杨瑞 0 1 41 1 3 91 0 9 6妁1 杨瑞 o 1 21 0 7 。91 0 0 19 9 6 从表中可以清楚的看到后蹬腿踝关节角度随着后起跑器角度的增大而增大，而后 蹬腿和支撑腿的膝关节角度没有变化或者有减小的趋势。 抽取杨瑞的支撑腿膝关节角度变化为例。如图4 2 所示 太原理工大学硕士研究生学位论文 杨瑞的支撑腿膝关节角度变化 上o u “一、0 ，j ；? 3 j ，。1 1 j 一1 。口、* “i ? ：“o 。 。 1 2 5t ，”， ：4 t：。 。t 一、：，：j ，皇i 、jz ? ，? 连。+ t 一乎- 。：、j 1 2 0 i 。一。? 。0 0 ：赣参、童 、一，一，辩l 二登薯 1 1 5 _ _ 卜。，：7 j ? 搴：渗荸i 豳支撑腿的膝关 1 1 0 。一 j i ， i ：， l 。毯 节角度 。， 霪 “ ， 一 幽? 。 一变化曲线 。么。? 图4 2 杨瑞的支撑腿膝关节角度变化 f i g 4 2t h em o v e m e n to ft h ek n e ej o i n ta n g l ef o r y a n gr u i 在对后蹬腿踝关节角度与后起跑器角度变化关系进行处理时，发现每个运动员的 后蹬腿踝关节角度都随后起跑器角度增大而增大，但是变化范围不一致，如表钙所示。 表4 5 陈孝璐和杨洋的后蹬腿踝关节变化范围 t a b l e 4 5t h er a n g eo ft h ea n l d ea n g l ef o ra t h l e t e sc h e nx i a o l ua n dy a n gy a n gi np r o f e s s i o n a l g r o u p 7 0 29 8 9 7 2 4 9 1 7 7 4 59 9 9 陈孝璐 7 8 7 杨洋 1 0 1 。 7 8 59 0 3 7 7 81 0 1 1 8 4 99 6 3 1 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 表中数字均为角度 在处理后蹬腿踝关节角度时，将每个运动员在三个后起跑器角度上的后蹬腿踝关 节角度值进行平均，这样为了使每个运动员都得到了一个后蹬腿踝关节角度的波动均 值。与此同时，提取每个运动员在得到最大平均水平速度时所采用的后起跑器角度，与 后蹬腿踝关节角度的波动均值进行对比。如表4 - 6 所示 表4 - 6 三种后起跑器角度实验中，运动员取得最大平均水平速度时的后蹬腿踝关节角度 的波动均值与后起跑器角度关系 t a b l e4 - 6t h ea n g l e so fc r u sa n k l ea n da n g l eo ft h eb a c kb l o c kf o ra l lt h ea t h l e t e sw h e nt h e i r g e tm o s tr a p i d l ys p e e d 姓名 后蹬腿踝关节角度( 。)后起跑器角度( 。) 陈孝璐7 7 23 0 董迪8 3 1 53 0 贾永亮 9 2 8 33 0 李刚 7 9 6 83 0： 孙小龙 8 6 3 64 5 徐嘉 8 94 5 杨洋 9 84 5 常鸿康1 0 4 4 64 5 贾珍 8 7 0 84 5 杨瑞 8 7 5 74 5 通过对不同运动员在最大平均水平速度时所使用的后起跑器角度，与后蹬腿踝关节 角度的对比中发现，在出现最大平均水平速度的这些起跑中，所有运动员的后蹬腿踝关 节角度和后起跑器角度之间存在一定的规律性联系， 如表4 6 所示，因个体差异，后蹬腿踝关节角度波动均值越大的运动员所采用的后 起跑器角度也越大。运动员的后蹬腿踝关节角度波动均值大于8 5 。时比较适合采用的后 太原理工大学硕士研究生学位论文 起跑器角度是4 5 。，如果运动员的后蹬腿踝关节角度波动均值小于8 5 。时，则比较适 合采用3 0 。的后起跑器角度。此种情况也可以通过趋势图来表示。 如图4 3 所示 图4 1 3 后蹬腿踝关节角度和后起跑器角度关系 f i 9 4 3t h er e l a t i o n s h i po ft h ea n g l ea b o u te l u sa n k l ew i t ha n g l eo ft h eb a c kb l o c k 从图中可以清楚的看到除一个运动员外，其他所有运动员均符合这个规律 通过使用影像手段还可以找到每个运动员的最大速度值。将其进行排列，可以看 到运动员之间尽管就是在起跑这么一瞬间的速度差异还是很明显的。 4 3 冲量处理结果 在使用压力测力板的过程中，可以对运动员的三个方向上的力进行测量。同时力 随时间的变化情况也会显示在电脑中。 如图4 4 所示 1 8 太原理工大学硕士研究生学位论文 图4 _ 4 运动员的作用力与时间的变化曲线 h g4 - 4t h ec u r v ea b o u tr e l a t i o n s h i po ft h ef o r c ea n dt h et i m ef o rt h ea t h l e t e 这个变化图形显示在e x c e l 表格中可形成一段数据列，数据列的具体情况见表： 如表4 7 示 表禾7 压力平台的测量数据 t a b l e 4 - 7t h em e 舔u r e dd a t eo ft h ep r e s s u r ep l a t e 1 9 太原理工大学硕士研究生学位论文 波段波段波段 波段波段波段 类型 数据数据数据数据数据数据 录制对象 徐嘉3 0 1徐嘉3 0 1徐嘉3 0 1徐嘉3 0 1徐嘉3 0 1徐嘉3 0 1 x 方向y 方向z 方向 数据标准x 方向力y 方向力z 方向力 力矩力矩力矩 x 轴时间时间时间时间时间时间 x 轴秒秒 秒 秒 秒秒 y 单位牛顿牛顿牛顿牛顿m牛顿m牛顿一m 第一个 2 1 3 5 0 0 02 1 3 5 0 0 02 1 3 5 0 0 02 1 3 5 0 0 02 1 3 5 0 0 02 1 3 5 0 0 0 样本 x 1 s t2 1 3 52 1 3 52 1 3 52 1 3 52 1 3 5 2 1 3 5 x i n c0 0 0 10 0 0 10 0 0 10 0 0 10 0 0 10 0 0 1 4 0 5 0 0 0 4 0 5 0 0 04 0 5 0 0 04 0 5 0 0 04 0 5 0 0 04 0 5 0 0 0 2 3 2 9 91 1 8 3 3- 4 7 9 7 0 8 9 7 3 34 3 4 0 63 7 4 1 2 2 3 2 9 93 5 5 0 75 0 2 6 29 1 6 3 74 2 7 7 83 7 7 0 7 2 6 2 5 16 9 5 3 5 5 1 4 0 89 4 1 7 64 3 4 0 64 0 0 6 7 2 0 3 4 71 1 8 3 4 65 1 9 8 1 9 7 3 4 9 4 4 6 6 2 3 8 2 9 8 2 0 3 4 61 5 2 3 7 85 3 7 0 09 8 6 1 94 2 7 7 83 7 1 1 8 1 8 8 6 91 7 9 0 1 75 5 9 9 39 9 8 8 84 4 6 6 24 0 3 6 2 1 2 9 6 3 2 2 7 8 4 05 5 9 9 31 0 2 4 2 74 7 8 0 33 9 7 7 2 2 4 7 7 22 8 5 5 2 5 5 8 2 8 41 0 6 2 3 44 6 5 4 74 0 3 6 2 奉备注：表4 _ 7 波段分析数值经过翻译后呈现。 由于起跑动作中人体的运动趋势方向不是水平的，人的受力也可以分解为垂直方向 上的力和水平方向上的力。因此在做冲量的过程中要分解为两个部分完成。a m t i 压力 板可以测到三个方向上的力，x 为左右方向的，y 为前后方向，z 为垂直方向。在这个 过程中截取了y 和z 方向上的力的波段并且分别求得冲量。如表4 7 为截取的运动员徐 嘉的波段数据值的一部分。 太原理工大学硕士研究生学位论文 通过对运动员的冲量测量得到如下数值。 表4 - 8 冲量测量的数值 t a b l e 4 - 8t h ed a t am e a s u r e do ft h ei m p u l s e y 方向冲z 方向冲冲量比值速度最大后起跑器 姓名 量n t * s里n t * s n t s 、| z时的比值角度( 。) 陈孝璐 4 0 2 63 8 4 31 0 4 9 1 1 73 0 0 3 2 93 8 6 60 8 5 9 5 2 70 7 3 8 6 0 24 5 0 2 2 1 53 4 7 5 0 6 4 2 5 2 56 3 0 董迪 4 4 6 63 5 51 2 5 2 3 7 43 0 0 4 7 7 63 4 9 61 3 6 4 3 3 81 1 7 8 6 7 44 5 0 一 3 2 8 53 3 60 9 7 7 2 3 26 3 0 孙小龙 3 6 9 32 8 8 61 2 7 5 2 7 53 0 a 3 2 4 32 5 5 31 2 6 4 1 4 61 3 2 2 3 1 44 5 0 3 0 82 5 3 51 2 0 9 2 3 96 3 0 徐嘉 2 5 8 34 4 1 20 5 8 7 0 0 93 0 0 2 2 2 63 8 70 5 9 9 6 6 70 7 1 5 4 2 64 5 0 1 6 53 5 00 4 6 8 1 1 26 3 0 杨洋 4 9 7 35 2 0 30 9 5 9 5 3 73 0 0 4 1 44 4 7 60 9 3 31 2 91 1 9 3 3 1 74 5 0 3 1 4 3 7 70 8 3 2