（体育教育训练学专业论文）不同等级女子背越式跳高运动员技术动作的生物力学分析.pdf

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如对我国优秀男子背越式跳高起跳技术三维运动学分析 等 其研究的主要内容有 起跳最后一步的步频 步长和身体内倾角的大小 起跳的时间 起跳时重心的水平速度 垂直速度 起跳时的身体重心高度与成绩的相关性的对比 1 2 对比性的生物力学的文章 这类文章与运动学分析为主的文章有许多相似的地方 主要有 1 技术动作某些细节存在的缺陷或问题而提出并加以比较的 如对我国部分 优秀跳高运动员起跳时的一些技术分析 我国跳高运动员与世界优秀运动员的差距等 其研究的主要内容是 国内外之间或国内之间 起跳时晟后一步的步频 步长和内倾角 的大小的对比 起跳着地 缓冲 蹬伸的时间占整个起跳时间的比例的对比 起跳时的 水平速度 垂直速度 起跳时身体重心高度与成绩的相关性的对比 2 以部分技术动 作形成不同来比较的 如我国优秀女子跳高运动员在腾空阶段各时相的身体重心速度特 征 几种背越式跳高过杆技术的生物力学分析 过杆时肢体所在位置与横杆的高度差 横杆上四肢 躯干 头部的角速度和线速度的大小 1 3 以个人技术动作为主的文章 如朱建华跳高技术的生物力学分析 金玲跳高技术的 运动学分析 其研究的主要内容有助跑时步频 步长和最后一步内倾角的大小 起跳的 时间 起跳时的水平速度 垂直速度 蹬伸时角速度的大小 过杆动作的描述 这些文章大部分是以技术动作某些细节存在的缺陷 技术动作某些关键地方存在的 问题等给以具体的分析和评价 提出一些存在的原因及改进的有效措施 作为一个完整 的技术动作 我们仅从它们的某一方面具体分析以解决运动员的技术动作的某一种缺点 这对成绩的提高有一定的影响 然而 一个完整的技术动作是连贯的相互影响的 前一 个动作是后一个动作的准备 后一个动作又是前一个动作的结果 本文从背越跳高的技 术动作的最后三步的助跑 起跳 过杆的一系列动作出发 以技术动作的关键部位作为 引子 通过运用生物力学的知识原理和利用我国不同等级女子背越式跳高运动员比赛图 像解析所得的数据对她们的技术动作进行系统性的分析和推理 找山她们之间技术动作 差别利相同的生物力学特征 并力求从中寻找反映高水平女子背越式跳高运动员技术动 作的一般规律 为推断技术动作出现缺陷的可能性作探讨 为体育教学和运动训练作理 论上参考 2 研究对象 内容 方法 2 1 研究对象 2 0 0 4 年全国田径大奖赛 石家庄站 女子跳高二级以上的运动员共1 6 名 其中健将 级4 名 级6 名 二级6 名 基本情况见表i 表l 运动员基本情况 2 2 研究内容 弧线助跑倒数第三步到起跳时身体的前倾角和后倾角 内倾角 身体重心水平速度 与横杆的夹角 支撑腾空时间 步频 步长 蹬伸即将离地瞬间的水平速度以及它们的 关系 倒数第一步到起跳蹬伸即将离地瞬间时重心高度的变化以及摆动大腿 摆动手臂 的摆动角度和摆动角速度的变化 着地瞬间 最大缓冲时 蹬伸即将离地瞬间踝 膝 髋关节角度与角速度 身高与离地瞬间身体重心腾起高度 蹬伸角度利用率的关系 不同等级运动员在腾空阶段各时相的身体重心的分速度 2 3 研究方法 2 3 1 文献法 查阅国内外 译文 有关背越式跳高技术的各种学术期刊 体育报刊以及体育专著 的研究文章9 0 余篇 了解当前越式跳高技术的研究现状以及发展趋势 确定研究内容 2 3 2 三维运动学测量法 采用动态三维摄像测量法 运用两台摄像机分别从正面和正侧面来拍摄背越式跳高 运动员在比赛中的助跑最后三步 起跳 过杆动作的技术画面 摄像机主光轴夹角约9 0 度 拍摄机的型号分别为 p a n a s o n i cd v c 9 0 0 0 两台 和s o n yi c r t r v 9 0 0 ep a l 两台 各在不同的比赛现场进行拍摄 拍摄时将运动员最后三步 起跳 过杆动作范围纳入三 维标定框架的空间内 拍摄频率为5 0 张 秒 拍摄距离分别为约2 0 5 米 1 2 米 摄像机 高度为1 3 米 比赛前后拍摄了放置在起跳点范围的p e a l 三维标定框架 整个拍摄现场 的情况见图 图1 俯视图2 2 田 摄影机2 v 卜摄髟机 坐标轴 x 轴平行横杆 y 轴垂直与横杆 z 轴垂直地面向上 圈2 2 3 3 数据处理 采用爱捷三维运动录像分析系统对运动员助跑最后三步 起跳 过杆 动作的运动学数据进行测量与分析 解析时采用扎齐奥尔模型 按人体模型关节点和附 加点的方法进行图像采样和数据计算 所得的数据采用数字滤波法进行平滑处理 截断 频率为8 各种生物力学数据精确性是 仪器误差1 5 人工误差 位移 1 厘米 角度 1 度 2 3 4 数理统计法 用计算机在w i n d o w sx p 系统下 运用多元统计构件包对所得的原始数据进行相关分 析 方差分析 计算相关系数r 和t 值 进行显著性检验 用e x c e l 制作统计表 对数 据进行多方位的统计 3 技术阶段的划分与部分概念的界定 正角与负角规定 从倒数第一步蹬伸即将离地瞬间到起跳即将离地瞬间的过程 中 摆动腿 手臂自右经垂直线向左摆动时 右边为正角 垂直线为0 度 左力为负角 如图3 矢状图 正角和负角的仅代表方向 助跑方向角 助跑时身体重心水平速度方向与横杆生垂直面的夹角 分脚着瞬间 和蹬伸即将离地瞬间的助跑方向角 如图4 起跳 从起跳脚着地瞬间到离地瞬间为止 如图5 起跳后的腾空 从起跳脚蹬离地面瞬间到身体完全过杆为j p 步长一从助跑脚蹬伸即将离地瞬间开始经腾空到着地瞬间之间的距离 如图5 倒数第n 步 简称 第n 步 它是指从起跳起向后倒数的第n 步 如图5 前倾角 蹬伸即将离地瞬间身体重心到足趾的连线与地面在矢状面形成的倾斜角 度 如图5 3 后倾角 着地瞬间身体重心到足趾的连线与地面在矢状面形成倾斜的角度 内倾角 着地瞬间内倾的身体重心到足趾的连线与地面在额状面形成的倾斜角 度 如图5 负角横杆 町飞向角 0 度 图3图4 4 测试结果与分析 圈5 4 1 弧线助跑第三步到起跳时的生物力学分析 背越式跳高的弧线助跑技术的好坏 对跳高成绩影响极大 只有当人体在弧线段高 速助跑的过程中获得一个既合理又适宜的内倾角和前倾角和后倾角 形成合理的腾起角 才能获得一个良好的起跳效果 4 1 1 弧线助跑第三步到起跳时身体的前倾角和后倾角度 表2 弧线助跑第二步到起跳时身体的前倾角和后倾角度 度 4 是指前倾角b 是指的后倾角 3 2 1 是指第三 二 一步 0 表示起跳 4 1 1 1 弧线助跑第三步到起跳时前倾角和后倾角的变化 如表2 和图6 图6 表2 说明 1 弧线助跑第三步到起跳时的前倾角 三个等级运动员的平均值都是 越来越大 其中健将级和二级运动员的递增幅度分别为 1 2 7 0 2 3 8 0 2 7 6 7 0 1 8 6 0 2 3 7 0 2 3 4 8 0 一级运动员递增的幅度为 3 9 9 0 1 4 6 0 2 6 0 2 弧线助跑第三步 5 到起跳时的后倾角度 三个等级运动员的平均值是越来越小 而且递减的幅度增大 其 中健将级递减的幅度最大 一6 8 3 l 一8 9 4 0 一级次之 一3 8 2 0 一6 6 4 二级最小 一0 6 6 l 一6 7 6 i 3 助跑最后三步和起跳着地瞬间 健将级运动员前倾角和后倾角 的平均值小于一级 一级小于二级 除起跳接近9 0 度外 三个等级运动员的角度在5 0 度 7 0 度内波动 但从标准差来看 一级和二级运动员的个体差异较大些 表3 弧线助跑第三步到起跳时身体的前倾角和后倾角之间的波动 度 3 一b 3 指第三步前倾角到第三步后倾角角度的变化 如此类推 0 表示起跳 一表示角度下降 4 1 1 2 第三步到起跳着地瞬间身体的前倾角和后倾角 平均值 之间的波动 表3 说明 1 第三步前倾角 后倾角 第二步前倾角c a 3 一b 2 b 3 一a 2 健将 级波动的幅度大丁 一线 一级大于二级 2 第二步前倾角 后倾角 第一步前倾 角 a 2 一b 2 b 2 a 1 三个等级运动员起伏的幅度较平稳 3 从第一步前倾角 后倾 角 a 1 b 1 三具等级的运动员波动的幅度较大 其中健将级大于一 二级运动员 而 一 二级运动员几乎相等 4 起跳着地到蹬伸 b 1 一a o 后前倾角度的波动最大 健 将级大于一级 一级稍大于二级 即健将级运动员在着地到蹬伸时身体由后往前的移动 幅度最大 其次是一级和二级运动员 在相同的时间内 前倾角和后倾角之间移动的幅 度越大 移动的速度也就越大 4 1 2 弧线助跑第三步到起跳时身体内倾角的变化 从表4 测试的数据来看 助跑的同一步里蹬伸即将离地瞬间身体的内倾角较大 内 倾幅度少 着地瞬间身体的内倾角较小 内倾幅度大 1 造成蹬伸即将离地瞬间时 身体内倾角较大原因是 蹬伸时髋 踝两关节同时伸展使膝关节产生伸直的活动 肌电 研究证明 后蹬动作是通过髋关节伸肌群有及足关节跖屈肌群等肌群协调配合而产生的 爆发性收缩 造成下肢在髋 踝两关节伸展同时 随即膝关节产生伸展活动 这使人体 的内倾幅度减小 2 造成着地瞬间身体内倾斜角减小的原因是在助跑腾空后 人体有 意识的使上体向内倾斜 加上手臂的协调配合 以克服离心力和适应向心力的作用 使 脚着地时内倾幅度加大 表4 弧线助跑第三步到起跳时身体的内倾角 度 6 表示助跑时蹬伸即将离地瞬间身体的内倾角度 b 表示助跑时着地瞬间身体的内倾角度 3 z 1 是指第三 二 一步 0 表示起跳 即第数0 步 图7 4 1 2 1 弧线助跑第三步到起跳时内倾角的变化 如表4 图7 1 在蹬伸即将离地和着地瞬间的内倾角上 二个等级运动员第三步和第一步的内 倾角均大于第二步 随后起跳着地瞬是和蹬伸即将离地瞬间的内倾角均增大 2 最后三步 健将级内倾角度的平均值保持小于一级2 3 0 一级保持小于二级2 3 0 即健将级的内倾幅度平均值大于一级 一级大于二级 除起跳离地瞬间内倾角在9 0 0 左右 外 三个等级运动员内倾角在6 4 0 8 2 0 变化 表5 第二步到起跳时身体丙倾斜角之间的波动 度 7 a 3 b 3 是指第3 步蹬伸到着地时时身体内倾斜角平均值的变化 如此类推 0 表示起跳 一表示角度减小 4 1 2 2 第三步到起跳时身体内倾斜角之间的波动 如表5 1 第三步蹬伸 着地时身体内倾角度 健将级运动员的波动最大 平均值为 一8 1 6 0 一级 一4 6 0 和二级的运动员 一5 3 3 0 波动较小一些 2 第一二步蹬伸 着地一 一第一步蹬伸 起跳着地的每个阶段 三个等级运动员内倾角之间的波动角度相差1 度左右 其中 最后一步身体内倾幅度起伏最小 为1 4 3 0 24 2 0 助跑时 内倾角波动 越平稳 越有利于保持身体重心的平稳性和减小在蹬伸方向上力的损失 3 从起跳着 地到蹬伸即将离地瞬间 三个等级运动员身体内倾角的波动最大 从健将级 一级一 一二级依次为1 3 7 9 3 6 0 8 9 9 4 1 2 3 助跑起跳的内倾角与助跑速度的关系 当把背越式跳高弧线助跑看作简单的圆周运动时 从力学计算公式来看 如图8 人体内倾角的计算公式 f i g t g a 1 匀速圆周运动向心力的公式 f v 2 r 2 由 1 2 得m g t g a m x v 2 r t g a g xr v 2 3 其中m g 为重力 公式 3 说明 运动员沿弧线跑进采用的内倾 角 a 与地面夹角 的正切值 t g a 与助跑 力 切线速度的平方 v 2 成反比 与曲率半径 r 成正比 在圆弧半径一定时 助跑速度 越快 内倾角度小 即半径一定时 内倾角的大小是由助跑速度的快慢决定的 然而在 运动实践中 圆周半径曲率是逐渐减小的 而且技术上要求助跑速度逐渐加快 这必然 需要减小内倾角度 健将级运动员的助跑速度 见表9 相对大于一级 一级大于二级 这是健将级运动 员内倾角小于一级 一级小于二级 以适应助跑速度加快的主要原因之一 表6 国际健将级和三个等级在起跳着地时内倾角与水平速度的关系 上已说明 弧线助跑进入起跳时 运动员的内倾角多大为宜 主要决定于各个运动员 的助跑速度 前苏联的j 坦斯认为 起跳着地时过分的内倾会使身体朝横杆方向过分旋 转 身体内倾角应保持在7 5 8 0 度之间 从表6 看 国际健将级运动员基本符合这个角 度要求 健将级和一级起跳着地时的内倾角度基本适宜 二级运动员稍大些 助跑速度 慢不能形成适宜的内倾角 起跳着地时不能形成适宜的内倾角则难以形成适宜的角动量 直接关系到腾起和过杆 直至集中表现在成绩上 二级运动员内倾角度较大 速度较慢 也可能是影响她们起跳和过杆的一个因素 4 1 3 助跑第三步到起跳时身体重心水平速度方向与横杆垂直面之间的夹角 表7 助跑第二步到起跳时身体重心水平速度方向与横杆垂直面之间的夹角 度 姓名成绩第三第二第一起跳 8 表示助跑时脚蹬伸即将离地瞬间身体重心水平速度方向与横杆垂直面之间的夹角 b 表示助跑时脚着 地瞬间身体重心水平速度方向与横杆垂直面之间夹角 3 2 l 是指第三 二 一步 0 表示起跳 即 第致0 步 图9 表7 和图9 显示 从第三步到起跳着地时 三个等级运动员助跑方向角的变化范围为27 6 5 0 除了起 9 跳蹬伸即将离地瞬间已有些变大外 助跑方向角基本是越来越小 其中 健将级运动员 的平均值小于一级 一级小于二级 从标准差来看 一级和 二级从第二步到起跳时着地 与蹬伸的助跑方向角的个体差异较大 3 0 o 6 0 健将级运动员在最后三步着地与蹬伸 时的助跑方向角相对较小 而起跳时个体差异为3 3 5 0 4 1 3 1 不同等级运动员从第三步到起跳着地时助跑方向角 平均值 的比较 蹬伸即将离地瞬间助跑方向角 同一等级的运动员 第三步到第一步蹬伸即将离地 瞬间助跑方向角平均值在8 5 8 0 1 3 3 4 0 的幅度进行递减 1 从第三步到第二步 健将 级 一8 5 8 0 一级 一1 0 1 5 0 二级 一1 3 3 4 0 递减的幅度逐渐增加 2 从第 二步到第一步 健将级 一1 3 1 6 级 9 8 0 二级 9 6 0 减少的幅度逐渐 减少 3 从第一步到起跳时 健将级 3 7 6 0 和一级 3 2 7 0 均增加 二级运动员有 的减小 有的增加 各占一半 均值为 o 2 0 着地瞬间助跑方向角 从第二步到起跳离地瞬间 同一等级运动员的助跑方向平均 以1 0 1 2 度的幅度进行递减 1 从第二步到第一步 健将级 一级 二级 减少 的幅度依次为l o 6 4 0 一1 1 2 6 0 9 6 7 0 2 第一步到起跳 健将级 级 二级 减少的幅度依次为9 5 9 l 一8 0 9 1 1 4 4 0 表8 第三步到起跳着地时助跑方向角的变化 度 3 一b 3 是指第三步蹬伸到第三步着地角度时 助跑方向角的变化 如此类推 4 1 3 3 起跳第三步到起跳着地时助跑方向角 平均值 的波动 如表8 1 从第三步蹬伸 着地瞬间 h 3 一b 3 二级 4 1 9 0 大于一级 2 0 2 0 一级和健将级 2 1 7 0 几乎相等 2 从第三步着地瞬间 第二步蹬伸 b 3 a 2 二 级大于一级 一级大于健将级 健将级 一级 二级依次为6 4 1 0 8 1 3 0 9 1 5 0 3 从第二步蹬伸 着地时 h 2 一b 2 健将级大于一级 一级大于二级 依次 为4 2 3 i 一3 1 3 l o 5 2 0 4 从第二着地 第一步蹬伸 b 2 a 1 健将级大于 一级 二级运动员最大 依次为8 9 3 0 一 6 6 8 0 9 0 8 0 5 第一步蹬伸一起跳着 地 h l b 1 健将级较一级平稳 一级较二级小 分别为0 6 6 0 一1 4 1 l 2 3 6 0 6 起跳着地到蹬伸即将离地瞬间 健将级与一级相近 而二级运动员最小 依次为4 4 0 0 4 6 8 0 二一2 1 5 0 4 1 3 4 造成着地到蹬伸时助跑方向角变化的主要因素 造成着地到蹬伸时助跑方向角变化的主要因素有 内倾角 前倾角和后倾角的变化 腾空时人体有意识的倾斜以及手臂的摆动使身体重心的波动 助跑着地时 身体的内倾 角小 后倾角大 随即蹬伸即将离地瞬间时 内倾角大 前倾角小 故前倾时身体重心 的水平速度方向的改变较大 身体重心助跑水平速度的方向与横杆乖直面夹角的起伏也 较大 2 从蹬伸即将离地瞬间到着地时变化较小 是由丁 蹬伸即将离地瞬间时内倾角 较小 进入腾空后内倾的幅度也不大 故水平速度方向的改变较小 因此 助跑方向角 变化较小 1 0 图1 0 众所周知 背越式跳高运动员在起跳中必须使身体绕其纵轴转过一定的角度 并获 得一定的绕纵轴转动的角动量 才能保证身体越过横杆时形成背对横杆姿势 从起跳脚 着地到形成背对横杆姿势须转体的角度为 9 0 度加上弧线助跑方向与横杆之间的角度 如图1 0 增大或减小 将使所需转动的角度也相应地增加或减小 转动的角度增大越大 起 跳产生的力量就越分散 腾起向上的垂直速度损失越大 腾空高度的损失也相应增大 因此 起跳前几步采用较小的助跑角度 并保持较圆滑的运动轨迹比较有利 另外 从 某种意义来说 助跑方向角 着地与蹬伸的角度 波动越小越有利于保持重心的平稳 减少在蹬伸方向上力的损失 保持水平速度 从上数据分析可见 在弧线助跑第三步到起跳时的助跑方向角上 健将级运动员相 对小于一级 二级 这使其有利地减少起跳力的分散 保持助跑速度 在起跳时更好的 转向背对横杆姿势 4 1 4 弧线助跑最后三步的支撑 腾空时间 步额 步长 蹬伸即将岛地瞬间的水平速度 和它们的变化 表9 助跑最后三步的支撑时间 秒 腾空时间 秒 步频 步长 米 蹬伸即将离 地瞬间的水平速度 米 秒 姓名成绩蔓三步第二步第一步 a 表示支撑时间 b 表示腾空时间 c 表示步频 d 表示步长 e 表示蹬伸即将离地瞬同的水平速度一 表示不作统计 4 1 4 1 表9 和图 图1 2 显示 支撑时间和每一步时间的平均值 如图1 1 第三 一步 健将级的短于一级 一级 短于二级 第二步 健将级短于二级 二级短于一级 腾空时间平均值 第三步 一级最长 其次是健将级 最后为二级 第二步健将级 最短 二级最长 第一步 健将级最短 一级最长 步长的平均值 第三步 一级运动员大于健将级 健将级大于二级 第二步 一级 最大 健将级与二级相等 第一步 二级大于一级 一级大于健将级 步频的平均值 如图1 2 第三步和第二步 健将级的最大 其次是二级 最后是一 级 第一步 健将级最大 一级和二级运动员几乎相等 助跑蹬伸即将离地瞬间水平速度的平均值 第三步 健将级大于一级 二级稍大于 一级 第二步和第一步 健将级大于一级 一级大于二级 最后三步蹬伸即将离地瞬间 的水平速度 也有小部分一级运动员大于健将运动员 二级大于一级 2 协 旧 肌 伸 埘 枷 旧 旧 删 倘 油 惝 w 睾 州 坩 川 睾 埔 倘 睾 w 埔 循 懈 呈 叭 哺 蜥 一 慵 一 苎 m 一 洲 洲 眩 删 三 伸 w 叫 詈 蚴 删 蛾 蚴 叫 蚴 蛐 吆 恤 苎 苎 恤 堋 谨 川 w 川 仰 堋 堋 w 睾 埘 慵 蜥 埔 枷 埔 耋 眈 呲 呲 呲 肥 叫 一 一 口 哪 呻 蛐 嘶 仲 蛐 嘶 螂 耋 苎 苎 埘 堋 慵 城 埔 蝴 枷 缁 心 w 椰 循 枷 埔 枷 枷 甜 川 一 川 吣 川 州 时 洲 川 一 一 竺 胁 一 苎 苎 苎 荔 等鬈 二篓瑟瑟撇 图1 2 4 1 4 2 表1 0 说明 支撑时间和腾空时间的变化 如图1 1 1 支撑时间 第三步到第二步 h 3 h 2 大部分健将级和大部分二级基本不变 个别下降 一级增加和减小各占一半 第二步到 第一步 h 2 一h 1 健将级和二级基本上增加 平均值为0 0 1 一级减少 0 0 0 7 但 个体差异较大 2 腾空时间 健将级和一级运动员最后三步都减短且减短的幅度大于 支撑增大的幅度 二级运动员在第三步到第二步时 有的增加 有的减少 各占一半 第二步到第一步都减短且减短的幅度大于支撑增大的幅度 表l o 助跑最后三步的支撑 腾空时间 秒 步频 步长 米 蹬伸即将离地瞬间的 水平速度 米 秒 的变化 a n a n l 指前后两步支捧时间的变化 b n b n l 指前后两步腾空时间的变化 c n c n i 前后两步步频的 变化 d n d n l 指前后两步在蹬伸即将离地瞬同步长的变化 e n e n i 指前后两步在蹬伸即将离地瞬间 水平速度的变化 n 为第三 二 一步 步长变化 第三步 第二步 第一步 健将级和一级运动员基本缩短且幅度较 接近 平均值依次为 0 1 4 米 0 0 4 8 米 0 1 3 5 米 o 0 5 3 米 二级运动员先 稍缩短 均值一0 0 4 2 米 随后有的增加有的减少 各占一半 如表1 0 步频变化 最后二步三个等级运动员的步频均加快 其中健将级的平均值大于一级 一级大于二级运动员 如图1 2 助跑蹬伸即将离地瞬间水平速度变化 1 第三步到第二步 健将级和大部分一级 运动员有所增加 其中有两名 级速度下降 而二级运动员仅有两名运动员上升 其余 均下降 健将级 一级 二级的平均值为0 2 3 米 秒 0 1 4 米 秒 一0 0 3 米 秒 2 第二步 第一步 三个等级的速度都减小 幅度相差较小 为一0 4 6 米 秒 0 4 9 米 秒 由于助跑的水平速度大小主要取决于步频和步长 根据上面分析 助跑最后三步健 将级和一级以及部分二级运动员的步长相继缩短而步频却在所增加 因此 她们在第二 步到第一步 e 2 一e 1 助跑蹬伸离地瞬间水平速度的减少主要是由于步长的减小造成的 从支撑时间和腾空时间来分析 腾空时间有所减短而支撑时间有所增长 故步频的增加 主要来自于腾空时间的减短 这也说明助跑最后三步要想维持助跑蹬伸的水平速度 在 步长有所减小的情况下 加快步频是必要的 另外 从表9 图1 1 来看 三个等级运动员最后一步支撑时间的平均值长于第三步 而且大部分健将级和大部分二级运动员最后一步的支撑时间长于第三 二步 故她们在 最后一步的缓冲和蹬伸时间较长 这是她们在第一步蹬伸即将离地瞬间水平速度下降较 大的一个原因 4 2 起跳 4 2 i 第一步垂直支撑到起跳离地瞬间前倾角和后倾角 内倾角 重心的高度 表1 1 第一步垂直支撑到起跳高地瞬间前倾角 后倾角 内倾角 度 重心高度 米 1 4 的变化 前倾a 1 指第一步的前倾角 后倾b 1 指起跳的后倾角 0 指起跳的后倾角 内倾 l 指第一步蹬伸即将 离地瞬间身体的内倾角 内倾b 1 指起跳着瞬间身体的内倾角 内倾 0 指蹬伸即将离地瞬间身体的内倾 角 c 表示第一步垂直支撑时身体重心的高度 蹬伸是指第一步蹬伸即将离地瞬问身体重心的高度 腾 空指第一步腾空时身体重心的高度 着地是指起跳着地瞬间身体重心的高度 h 1 指离地瞬同身体重 心腾起高度 见图1 5 4 2 i 1 表1 l 说明 第一步蹬伸即将离地瞬间到起跳脚着地时 前倾角度由小变大 倾 斜幅度小 起跳着地瞬间后倾角度较小 后倾幅度加大 内倾角度基本是增大 即内 倾角幅度减少 4 2 1 2 身体重心的起伏的情况 从第一步垂直支撑到起跳即将离地阶段 三个等级的运动员身体重心基本是上升的 有三名运动员除外 即在起跳腿着地缓冲阶段 由于身体内倾斜的线性运动制动作用 转动和身体由后倾转变为竖立运动而使重心上升 但她们身体重心上升的幅度都比较小 2 7 厘米左右 由表1 0 可知 第一步到起跳着地时身体重心在蹬伸即将离地瞬间的水平 速度减小的幅度较小 因此 要保持水平速度 起跳时起跳脚采取低而平的放脚方式是 可行的 这有利于保持身体重心的平稳性 以减少水平速度的损失量 1 运动生理学 上已经证明 肌肉快速拉长做强直收缩后 能发挥极大的力量 2 据前苏联生物力学 专家吉雅科夫研究报告 踏跳角度不变的情况下 直线速度增加o 1 米 秒时 对踏跳腿 的压力可增加1 2 一1 6 千克 这个压力要变成 高度 可增加3 5 厘米 可见 在运动员 1 5 起跳技术稳定的前提下 冲击性负荷来自于助跑速度 那么 水平速度的损失减少有利 于保持较大的助跑速度 在起跳着时 起跳腿所受到的强大的地面冲击反作用力 迫使 身体各环节进行弯曲 引起各关节伸肌的被强迫拉长做离心收缩 使伸肌群所受到刺激 强度与冲动频率提高 使肌肉能量积蓄增大 从而更有利于提高蹬伸阶段的爆发式用力 产生更大的功率 肌肉能量积蓄的增大 身体的内倾和后倾 使身体重心下降 力的工作距离的延长 这为向上蹬伸时身体重心大幅度的提高和加大向上的速度做准备 4 2 1 3 物体受力可以产生加速度 同时物体必须有一定的受力时间 并在这一段时间 内必须通过一定的距离才能获得速度 起跳时人体重心要腾起 蹬伸力必须沿垂直方向 在一定的时间和距离内做功 故工作距离是人体重心获得的垂直速度的不可缺少的因素 之一 人体起跳机制和起跳效果之研究 一文测定的材料指出 工作距离与腾起速度的 相关系数为0 5 2 6 北京体育科研所认为 世界优秀运动员工作距离与腾起速度的相关检 验 相系数为0 9 4 8 可见 跳高起跳人体垂直速度的产生除了来自于起跳的蹬伸对地面 的反作用力 身体各个环节的摆动外 起跳时力的距离对垂直速度的产生也起着极其重 要的作用 表1 1 表明 起跳着地时 健将级运动员身体的后倾幅度和内倾幅度 平均值 最大 其次是一级 最后是二级运动员 由此可得 健将级运动员向上蹬伸时力的工作距离大 于一级 一级大于二级 又由于健将级运动员起跳时的蹬伸时间短于一级 一级短于二 级 可见 这是造成健将级垂直速度大于一级 一级大于二级的原因之一 4 2 2 摆动大腿 手臂的摆动角度和角速度 表1 2 第一步到起跳脚蹬伸即将离地瞬间 腾空时摆动大腿 摆动手臂的摆动角 度 6 a l 第一步摆动脚蹬伸即将离地瞬间 押运大腿与其摆动方向的额状面形成的夹角 a 2 起跳着地瞬间 摆动大腿与其摆动方向的额状面形成的夹角 a 3 起跳最大缓冲 摆动大腿与其摆动方向的额状面形成 的夹角 4 起跳离地瞬间 摆动大腿与其摆动方向的额状面形成的夹角 a 5 腾空时 摆动腿大腿摆 动的最大角度 b l 在第一步摆动脚蹬伸即将离地瞬间 左上臂与其摆动方向的额状面形成的夹角c l 右上臂 b 2 起跳着地瞬间 左上臂与其摆动方向的额状面形成的夹角c 2 右上臂与其摆动方向的额状面形成 的角度 b 3 起跳最大缓冲 左上臂与其摆动方向的额状面形成的夹角c 3 右上臂 一表示不作统计 阱 起跳离地瞬间 左上臂与其摆动方向的额状面形成的夹角 表示没有解析到的角度 注 正角和负角仅仅代表方向 4 2 2 1 表1 2 显示 在起跳脚蹬离地面瞬间 1 摆动腿摆动到达的角度 健将级运动员的平均值大于一 级 一级大于二级 即一8 8 0 0 一一8 4 1 7 0 一8 3 3 3 5 随后 试跳成绩较差的一级和二级 运动员摆动的角度减小 而健将级和大部分一级运动员仍继续增加 而且大于9 0 度 2 左上臂摆动到达的角度 三个等级的运动员个体差异较大 其中 二级平均值 一9 6 3 3 5 大于一级 一9 5 0 一级大于健将级 一9 2 7 5 5 3 在摆动右上臂 一级平均值 1 0 2 6 力 大于二级 一1 0 2 1 7 5 二级大于健将级 一1 0 3 5 0 表1 3 第一步到起跳脚蹬伸即将离地瞬间摆动大腿 摆动手臂的摆动角速度的变化 弧度 秒 1 7 摆动腿 左右上臂在第一步摆动脚蹬伸即将离地瞬间到起跳着地瞬间的摆动角速度用x 1 2 表示 摆动腿 左右上臂在起跳着地瞬间到最大缓冲的摆动角速度用x 2 3 表示 摆动腿 左右上臂在最大缓冲到起跳离地瞬间的摆动角速度用x 3 4 表示 x 表示 摆动腿 b 摆动左手臂 c 右手臂 4 2 2 2 表1 3 和图1 3 图1 4 显示 摆动大腿的摆动角速度 三个等级的运动员从第一步摆动脚蹬伸即将离地瞬间到起 跳着地瞬间一最大缓冲一起跳离地瞬间 a 1 2 一一a 2 3 一一a 3 4 阶段基本呈现小一一 大 中的变化 左上臂的摆动角速度 三个等级的运动员在b 1 2 b 2 3 b 3 4 阶段呈现小 中 大的波动 在3 4 阶段 左上臂的摆动角速度大于右上臂 图1 3 图1 4 4 2 2 3 从a 1 2 到a 3 4 摆动大腿 手臂摆动角速度的比较 1 摆动大腿摆动角速度的平均值 如图1 3 在a 1 2 阶段 健将运动员最小 为9 0 4 5 弧度 秒 一级为1 4 2 8 5 弧度 秒 二级最大 为2 3 7 9 2 弧度 秒 在a 2 3 阶段 健将级 大于一级1 1 0 弧度 秒左右 一级大于二级i 0 0 弧度 秒左右 在a 3 4 阶段 健将级大于 一级 一级大于二级 2 手臂摆动角速度的平均值 如图1 4 左上臂摆动角速度 在b 2 阶段 健将级运 动员最大 2 9 7 2 5 弧度 秒 其次是一级 2 7 5 8 3 弧度 秒 二级最小 为2 0 5 2 8 弧度 秒 在b 2 3 阶段 健将级 一级 二级依次为4 4 3 7 5 弧度 秒 5 6 1 5 弧度 秒 1 8 一7 6 1 6 7 弧度 秒 b 3 4 阶段健将级 一1 4 2 7 o l 弧度 秒 大于一级 一1 2 6 4 5 8 弧度 秒 一级大于二级 一1 0 7 5 4 2 弧度 秒 右上臂摆动角速度的平均值为 一级 一7 8 1 3 弧度 秒 大于二级 7 6 5 弧度 秒 二 级大于健将级 5 5 3 6 弧度 秒 4 2 2 4 摆动大腿从a 1 2 到a 3 4 摆动角速度的变化 如表1 3 图1 3 1 相对a 1 2 健将级运动员a 2 3 摆动角速度是a 1 2 的7 1 0 倍 一级运动员a 2 3 摆动 角速度是a 1 2 的2 一l o 倍 平均增加幅度为a 1 2 的4 8 4 倍 二级运动员摆动角速度的平 均值增加的幅度是a 1 2 的2 5 倍 2 相对a 2 3 健将级运动员a 3 4 摆动角速度减小为1 2 5 度 秒一3 5 0 度 秒 一级运动员摆动角速度有两名增加 其余均减小 平均值小于a 2 3 的 1 5 0 度 秒左右 二级运动员摆动角速度也有两名增加 其余均减小 平均值小于a 2 3 的 1 8 0 度 左右 可见 三个等级运动员a 2 3 阶段相对于a 1 2 阶段摆动大腿的摆动角速度的 平均值变化是最大的 另外 从a 1 2 阶段到a 3 4 阶段摆动大腿摆动角速度变化的个体差 异较大 4 2 2 5 摆动手臂从b 1 2 到6 3 4 摆动角速度的变化 如表1 3 图1 4 1 相对b 1 2 健将级运动员b 2 3 摆动角速度是b 1 2 的卜2 5 倍 一级运动员b 2 3 摆 动角速度是b 1 2 的卜5 4 4 不等 平均增加幅度为b 1 2 的卜2 0 4 倍左右 二级运动员摆 动角速度平均值增加的幅度个体差异最大 是b 1 2 的2 1 6 倍 平均增加是b 1 2 的3 7 1 倍 2 相对6 2 3 健将级运动员6 2 3 的摆动角速度是6 2 3 的2 9 3 2 倍 一级运动员6 2 3 摆动角速度是6 2 3 的1 6 3 6 倍 平均增加幅度为b 2 3 的2 3 倍 二级运动员6 3 4 摆动 角速度增加幅度为b 2 3 的0 3 2 9 倍 平均为i 4 倍 由 1 2 可见 三个等级运动员 b 2 3 相对于b 1 2 的摆动角速度的变化最大 另外 摆动左手臂从b 1 2 到b 3 4 摆动角速度变 化的个体差异较大 4 2 2 6 根据力学原理 人体处于支撑状态时人体局部环节做加速运动 其结果给支点 以作用力 支点则给人体一个反作用力 其中人体加速垂直离开支点时 支撑反作用力 大于体重 增大的值与运动环节质量以及其摆动速度成正比 即根据牛顿第二定律在垂直方向建立方程为 f y g m i a i 其中 f y 为垂直向上的力 g 为重力 m ia i 分别为身体各部位的摄 影和加速度 1 若摆动腿 双臂与其余部分向上的加速度均等于a 即身体各部位之间 一没有相对加速度则支持反作用力为f y m a g 其表明起跳阶段平均支持反作用力 即踏跳 力为m a g 2 如果摆动腿 双上臂上摆的加速度均大于身体其余部分向上的加速度a 它们相对于身体其余部位有相对加速度 假设a 1 a 2 均为a a a 则支持反作用力为f y m a g m l m 2 a a f y f y 踏跳力增加了 l m 2 a a 表明在起跳阶段参与加速上摆的 环节越多 质量越大 上摆加速度越大 则所增加的踏跳力也越大 其反作用力也大 由上可见 在起跳中必须加大最大缓冲起跳离地瞬间的摆动角速度 然而在摆动腿 的角速度上 三个等级的运动员在a 1 2 一a 2 3 一 a 3 4 阶段却暑现小 大一一中的变 化 这是因为在起跳过程中 着地缓冲到蹬伸是一个连续的整体 只有加快着地到缓冲 时摆动腿摆动的角速度并利用它的惯性才能进一步加快蹬伸时向上的摆速 根据力学原理 在起跳技术上要求 起跳腿即将离地前摆动腿的膝关节稍做制动 以便将部分上摆产生的动量传给上升的身体 加速身体的上升速度 同时还防止摆动腿 1 9 过度的向外摆动 以减小偏向力而增大向上蹬伸的力量 使垂直方向上速度的损失程度 减少 但从上表1 2 来分析 起跳蹬伸离地后 健将级和大部分成绩较好的一级运动员摆 动大腿摆动的角度到达水平面后仍有一定程度的增加且大于9 0 度 而少数成绩较差的一 级和二级运动员则随即减小 可见 摆动太腿在蹬伸时摆过水平面后只要偏心力不大 而且摆动的路线与身体重心向上运行的轨迹方向相同 那么摆动大腿仍然可以保持向上 一定幅度的摆动 不超过横杆 再下放 以保持重心和速度的向上移动 为在做杆上动作 时减小转动幅度做准备 这不仅对重心的升高没影响而且对过杆的动作都是有利的 4 2 2 7 表1 3 也说明 从着地缓冲到蹬伸即将离地瞬间 一级运动员右手臂摆动角速度 的平均值大于二级 二级大于健将级 而此阶段健将级摆动大腿和左上臂摆动的角速度 平均值大于一级 一级大于二级运动员 因此 在最大缓冲到蹬伸即将离地瞬间 三个 等级的运动员均以摆动腿和左手臂的摆动速度较大 同时右手臂的摆动速度相对较小平 维持身体平衡 只是她们之间的角速度搭配有所不同 健将级和一级运动员在最大缓冲 蹬伸时的两手臂和摆动腿的摆动角速度的总和较接近 比二级要大一些 4 2 2 8 造成健将级运动员摆大腿 手臂摆动角速度较大的原因 由表1 2 可知 1 从最大缓冲到蹬伸即将离地阶段 健将级摆动腿摆动的角幅度 a 4 减a 3 的平均值 3 9 的几乎与一级 4 0 1 6 0 相同 二级最小 而健将级运动员的蹬伸时间 较短 这是造成其摆动腿摆动角较快的主要原因 2 尽管在蹬伸即将离地瞬间 健将级 摆动左手臂摆动达到的角度的平均值 一9 2 7 趵小于一级 一9 5 0 和二级 一9 6 3 3 a 但从最 大缓冲到蹬伸 健将级左手臂摆动的幅度 b 4 减b 3 的平均值 9 9 大于一级 9 7 0 和二级 8 7 8 3 口 而且摆动的时间较短 故摆动手臂的摆动角速度较大 3 右上臂的摆动角速 度 尽管健将级从最大缓冲到蹬伸即将离地瞬间的时间最短 但其摆动的角度和幅度的 平均值小于一级 二级近2 0 0 故健将级的摆动角速度最小 4 2 3 起跳腰脚着地瞬间 最大缓冲 蹬伸即将离地瞬间踝 膝 髋关节的角度及角速 度的变化 表1 4 起跳腿着地瞬间到蹬伸即将离地瞬间踝 膝 髋关节的角度 度 起跳腿着地瞬间 b 1 踝关节的角度 c l 膝关节的角度 d l 髋关节的角度 起跳腿最大缓冲 b 2 踩关节的角度 c 2 膝关节的角度 d 2 髋关节的角度 起跳腿离地瞬间 b 3 踩关节的角度 c 3 膝关节的角度 d 3 髋关节的角度 4 2 3 1 从世界跳高优秀运动员屈膝角度的分析看 速度型背越式跳高屈膝角度为 1 4 0 1 4 8 度 力量型屈膝角度为1 3 8 1 4 2 度 若按此方法来划分 表1 4 中的健将级 二 级运动员均有力量型 一级大致都是速度型 然而从助跑速度和蹬伸速度来看 测试的 大多数运动员是这两者的统一 4 2 3 2 从着地瞬间到蹬伸即将离地瞬间各个关节角速度的比较 如表1 5 1 着地瞬间到最大缓冲时 健将级运动员踝关节缓冲的角速度的平均值大 于一级1 2 0 弧度 秒左右 一级大于二级约9 0 弧度 秒 健将级运动员膝关节缓冲的角 速度的平均值大于一级约3 7 弧度 秒 一级和二级几乎相等 健将级髋关节缓冲的角速 度的 9 0 6 3 弧度 秒 一级 1 3 8 8 3 弧度 秒 二级 6 7 2 2 弧度 秒 2 从缓冲到 蹬伸即将离地瞬间角速度的平均值 不管踝关节还是膝关节还是髋关节 健将级运动员 均大于一级 一级大于二级 在起跳的整个过程 三个等级运动员踝关节的摆动角速度保持大于膝关节 膝关节 保持大于髋关节 表1 5 起跳腿着地瞬间到蹬伸即将离地瞬间踝 膝 髋关节角速度的变化 弧度 秒 2 1 起跳着地瞬间到最大缓冲 踩关节的角速度b i b 2 膝关节的角速度c i c 2 髋关节的角速度d 卜d 2 起跳最大缓冲到离地瞬间 踩关节的角速度b 2 一b 3 膝关节的角速度c 2 一c 3 髋关节的角速度d 2 一d 3 4 2 3 3 摆动腿的角速度与起跳腿蹬伸时踝 膝 髋关节角度的关系 着地瞬间 健将级运动员踝关节的角度的平均值大于一级1 0 0 一级大于二级1 0 0 三个等级膝 髋关节的角度较接近 最大缓冲时 三个等级踝 膝 髋关节的角度相差较小 相差i o 4 0 但健将级运动 员缓冲时间较小 显然 健将级运动员起跳脚着地时基本采取平放 平均角度1 2 6 7 5 0 并迅速大幅度的有效的缓冲 以减少制动力的水平速度的损失 在着地到缓冲的阶段 加快摆动大腿摆动的角速度 表1 3 已说明 以加快蹬伸时的摆动角速度 使支撑时对地 面的作用力加大 为进一步加大蹬伸的力量作必要的准备 这是健将级运动员加快向上 蹬伸速度的一个有利的因素 分析三个等级运动员摆动腿的角速度与起跳腿从最大缓冲到蹬伸时踩 膝 髋关节 角速度变化的相关性发现 摆动腿的角速度与起跳腿蹬伸时踝关节 膝关节的角速度变 化有着正比相关 r 踝 o 4 4 2 r 膝 0 5 0 3 p 均小于0 0 5 与髋关节相关不显著 r 髋 0 3 5 7 p 大于0 0 5 即摆动腿的角速度越大 踝关节和膝关节的角速度变化也越大 综上分析 必须加快着地摆动手臂 摆动腿的摆动角速度并适宜的加快缓冲 使支 撑器官的负荷加大 在蹬伸阶段缩短蹬伸时间 加快蹬伸速度 并充分蹬伸以获得更大 的垂直速度 4 2 4 起跳着地瞬间到离地瞬间速度的损失和摆动腿角速度的变化 表1 6 起跳着地瞬间到离地瞬间速度的损失 米 秒 和摆动腿角速度 弧度 秒 的变化 郭雪临 l 1 05 6 532 92 3 6 9 3 3 3 2 5 0 李蓉1 7 05 7 93 1 42 6 5 3 0 0 0 2 7 5 哈妍 1 6 55 5 3 3 1 82 3 6 6 2 5 0 6 6 3 陈洁 1 j6 5 5 6 13 0 92 5 3 5 8 0 0 6 0 0 周晓玲 1 6 55 2 6 3 2 12 0 5 6 2 0 0 2 8 8 平均数 一 5 6 4 3 2 2 52 4 1 5 9 8 6 2 4 1 4 6 7 v x 表示x 轴方向的速度 2 一 3 表示摆动腿从起跳者地瞬何至最大缓冲时摆动速度的变化 a 3 m 表示 摆动腿在最大缓冲到起跳离地瞬间摆动速度的变化 表1 6 表明 起跳着地蛹间到蹬伸离地瞬间 健将级运动员水平速度损失的平均值小 于二级和一级 然而 也有部分健将级运动员水平速度损失大于一级 二级损失水平速 度损失小于一级运动员 另外 三个等级运动员在此阶段摆动大腿摆动角速度的平均值 大部分在下降 只有个别一级和二级运动员有所上升 据相关方程计算水平速度的损失 与摆动大腿速度的相关性 发现两者不显著 4 3 身高和蹬伸角度的利用率 起跳离地瞬间身体重心的高度 h 1 起跳后身 体重心腾起的高度 h 2 身体重心过杆时最高点到横杆的距离 h 3 起跳点到 横杆之间的距离 g 的关系 表1 7 身高 米 和蹬伸角度的利用率 h 1 米 1 1 2 米 们 米 g 米 h l 表示起跳即将离地瞬间身体重心的高度 h 2 表示起跳后身体重心腾起的高度 哪表示身体重心过杆 2 3 时最高点与横杆的距离 i 表示起跳即将离地瞬间踝膝髋蹬伸的角度之和 f 指假定踩膝髋蹬伸成一直 线时角度的和 g 表示起跳脚即将离地瞬闻与横杆在