对优秀跳远运动员李金起跳技术的运动学分析

王东阳，郭凤胜，史 兵，史银斌

跳远是人体通过快速助跑和积极起跳，采用合理的姿势和动作使身体腾跃水平距离的运动项目。快速助跑和积极起跳是跳远过程中最重要的技术环节。三维摄像分析系统在竞技体育中的应用已非常普遍，可将运动员的技术动作再现，发现技术中的细微变化，为改进运动员技术动作提供科学依据。本文主要从李金助跑最后两步和起跳技术方面对其训练技术进行分析讨论。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

李金，男，国家一级运动员，陕西师范大学体育学院运动训练专业学生，实验选取李金训练时跳远最好成绩7.55 m为研究分析对象。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料调查法

查阅分析国内外相关文献资料，了解跳远运动技术的研究现状。

1.2.2 影片拍摄法

采用目前国际上使用较多、功能比较全面、能够直接为竞技体育运动服务的德国SIMI公司生产的SIMI motion 7.0三维运动录像分析系统（包括拍摄率为100幅/s的三台摄像机，12个标定点的三维运动框架）对李金进行定点拍摄。采用两台摄像机对运动员同时拍摄，其中一台摄像机主光轴与助跑道中心线间的夹角在30°以内，另一台摄像机位于踏板中心线上且其主光轴与助跑道中心线垂直，摄像机镜头中心距离地面高度为1.20 m，以与SIMI motion 7.0配套的三维运动框架作为标定框架，标定好后整个过程始终定点、定焦，拍摄范围从助跑最后两步到结束的全过程。

1.2.3 图像解析法

多次拍摄，选择运动员跳远成绩最好一次的影片，利用SIMI motion 7.0三维运动录像分析系统分析，将所得数据进行平滑处理。

1.2.4 数理统计法

导出数据，利用Excel软件对数据进行统计处理和分析。

2 研究结果与分析

跳远过程包括助跑、起跳、腾空和落地四个阶段。从生物力学方面分析，跳远运动就是在一定初速度情况下开口方向向下的抛物线运动，而运动员跳远成绩则是抛物线开口的大小。根据抛物线的计算法则，抛物线开口的大小由物体的水平分速度和向上的垂直速度决定，垂直速度的大小决定了物体运动时间的长短，物体运动的距离就是物体水平分速度和时间的乘积，所以运动员跳起后的初速度和角度是很重要的因素。跳远的四个过程中，助跑和起跳是最重要的两个阶段。助跑获得较快的水平初速度，起跳获得向上的垂直速度。根据尼格1974年的研究，水平速度和垂直速度与跳远成绩的相关系数分别为0.79和0.03，说明水平速度是影响跳远成绩最重要的因素，因此在跳远时应采用尽可能保持水平速度的技术。

2.1 起跳腿着板阶段分析

着地上板是跳远的起始环节。在助跑最后一步，支撑的摆动腿积极后蹬，大腿抬得比短跑时稍低些，然后快速下压，积极主动去触板，这样可减少触地时的冲撞力，同时又可为快速前移身体做好准备。积极主动的起跳上板动作直接影响助跑与起跳的衔接，影响起跳效果［1］。运动员在着地瞬间，着板角的大小是反映运动员着板是否积极的一个指标。表1中李金的着板角是55.85°，世界优秀运动员的着板角一般在65°－70°之间，李金的着板角度明显小于世界优秀运动员。一定程度上说明李金着板时不够积极主动，重心距离支撑点较远。较小的着板角同时还造成水平速度的过度损失，增加了起跳蹬伸的压力、起跳时间和能量的损失。从力学角度分析，着板角小说明运动员着板时增大了冲击负荷，加大了水平速度的损失。如图2，当角A小时，力量的分力与速度方向相反，加速度是负值，速度减小；当角A变化至等于角B时，水平分力相应变小，向上的分力增加，虽然水平方向与速度方向相反，但整体速度的损失相对减少，同时垂直向上的分力增大，向上的加速度增加，提高了垂直速度。运动员在踏板阶段是水平速度转化成一部分垂直速度的阶段，损失一部分水平速度是必然的，符合运动生物力学原理。从图1看出，重心速度从助跑时9.77 m/s降到了缓冲结束时8.70 m/s。

表1 李金和世界优秀运动员在着板角和踏跳时间表

图1 李金身体重心水平速度曲线

图2 李金起跳着板角

2.2 起跳腿缓冲阶段分析

缓冲是指踏跳过程从起跳脚着板开始到膝关节的最大弯曲环节。缓冲连接着助跑与起跳两环节，直接影响助跑速度的发挥与利用及起跳效果的好坏。缓冲阶段的目的是尽量将水平速度的损失降到最小，同时又要将水平速度转为较大的垂直速度并为快速蹬伸创造有力条件。好的缓冲可使运动员水平速度损失降到最低，同时还可以为下一阶段爆发性的起跳蹬伸的肌肉工作创造有利条件。运动员在高速助跑中通过起跳获得的改变运动方向的垂直速度，必然会损失一定助跑水平速度，因此在起跳时尽可能减少水平速度的损失获取大的垂直速度是当今跳远运动员能否成功的技术关键［2］。运动员膝关节弯曲到最大弯曲时开始爆发式的蹬伸起跳，身体重心会下降，水平速度降低。如果起跳腿弯曲不够可能导致制动作用太大，使起跳腿负担过重，虽然跳得较高，但不很远；如果起跳腿过分弯曲，起跳蹬伸过迟，腾起高度和跳远都不足。所以起跳腿膝关节角度弯曲程度变化在一定程度上反映运动员水平的高低。

研究表明，起跳时膝关节的缓冲大小与提高蹬伸动作的幅度密切正相关。膝关节的弯曲度越大，起跳时间越长，身体重心下降越大，不利于完成爆发式的蹬伸动作，更不容易形成“起跳跑过板”技术，影响起跳效果。表2显示李金在起跳腿着地时膝关节角度为157.55°，比鲍威尔着地时的膝关节角度小了13.45°，较刘易斯的小7.45°，说明李金着地时膝部弯曲较大，增加了起跳过程中前支撑时间的制动力和水平速度损失，同时给身体重心快速移动带来压力，给快速蹬伸造成不利因素。缓冲结束时李金膝关节达到最大弯曲139.24°，虽和刘易斯相差不大，但是和鲍威尔相差8°，说明李金在缓冲阶段膝关节弯曲角度有些过大，造成深度下蹲，使起跳腿肌肉拉长的时间太长，引起储存在肌肉中的弹性能量减少，起跳时伸直身体动作的迟缓消减了起跳效果。研究结果显示，随着训练水平的提高和起跳技术的完善，起跳缓冲时膝关节的弯曲度趋于减小［3］。在蹬离地面瞬间起跳腿几乎是伸直的，膝关节角度达到174.02°，说明李金蹬伸的比较充分，将存储在肌肉中的能量有效释放出来，为获得良好的腾起角度提供了有利的动力支持。整个踏跳过程中要取得较好起跳效果，膝关节不能过度屈曲，较小的缓冲角度可减少身体中心下降，缩短工作时间，使起跳支撑力矩加大，提高着板时承受的压力，有利于支撑用力，提高腾起垂直速度。

表2 李金在三个时刻起跳腿膝关节的角度

2.3 跳腿蹬伸阶段分析

起跳腿蹬伸阶段是从缓冲阶段膝关节弯曲到最大程度开始到运动员离开踏板结束的过程。研究表明，起跳的蹬伸阶段，垂直速度和水平速度与跳远成绩不相关（r＝0.10）［4］。蹬伸阶段效果的好坏取决于起跳腿快速蹬伸动作能否与摆动动作协调配合。良好的配合可以使肌肉的退让性与克制性工作结合得非常好，使起跳完成的即快又有效，否则反之。运动员在离地瞬间，人体有前旋的转动动量。根据运动生理学中姿势方向作用，运动员必然反射性地加大、加快摆动腿的摆动幅度和速度，已取得离板瞬间身体的动态平衡，从而提高摆动腿的摆动效果，有助于起跳腿肌肉的有力收缩［5］。

起跳腿的蹬伸阶段是取得腾起速度的有效阶段。起跳腿蹬伸得越快、越充分、越有力，获得的腾起速度越大，成绩越好。在着板缓冲和蹬伸后为的是要获得适宜的腾起初速度和腾起角度，而在这诸多的环节中，踏跳后的腾起角度和腾起初速度是获得良好成绩的重重之重。腾起角是运动员在起跳离地瞬间，身体质心的垂直速度与水平速度所形成的角度。世界优秀运动员的腾起初速度一般为18°－24°之间，刘易斯和鲍威尔分别为这两个角度的极端，专家将他们的技术归结为“低跳跃”和“高跳跃”型跳远技术。从表3中可看出李金的腾起角虽也是23°，但其重心的水平速度才8.23 m/s，与世界优秀运动员的差距还很大。

表3 李金与世界优秀运动员在助跑速度、重心水平和垂直速度和腾起角等运动学参数

2.4 时间角度分析

踏跳是整个跳远技术中最为复杂的技术，其任务是在尽量减少水平速度损失的情况下，创造尽可能大的垂直速度，使运动员获得较大的腾起初速度和适宜的腾起角。踏板阶段包括着地、制动、膝关节弯曲缓冲、起跳腿蹬伸几个阶段，运动员要在0.10 s－0.13 s内完成这些技术动作，所以踏跳时间的长短在一定程度上反映了运动员跳远技术的优良。

大量研究表明，时间因素对支撑缓冲最大肌力的获得，对蹬伸时最大功率的发挥及支撑缓冲阶段和蹬伸阶段的紧密衔接具有非常重要的作用，是评价起跳效果的重要因素。在正确完成起跳动作的前提下，起跳时间与成绩呈正相关，起跳时间与速度呈负相关［6］，说明助跑速度越快起跳时间越短，跳远成绩越好。跳远时水平速度损失与支撑时间有关，支撑时间越长，水平速度损失越大。从时间曲线上可看出李金从0.87 s开始着板，1.02 s离开踏板，整个起跳时间为0.15 s，而世界优秀运动员的起跳时间基本在0.10 s－0.13 s之间。由于李金着板角偏小，着地时膝关节弯曲过大，导致起跳腿没有积极着地，致使水平速度过度损失，延长了起跳时间，导致了起跳效果不理想。从重心水平速度曲线可看出，重心水平速度从助跑时的9.77 m/s下降到刚离开踏板时的8.23 m/s，速度损失1.54 m/s，垂直速度达到3.52 m/s。李金的初速度与世界优秀运动员相比相差还很远，但起跳前和起跳后两阶段的速度差值与世界优秀运动员相差不多，说明李金在完成技术动作方面较好，总体实力还需加强。

3 小结

1）通过三维摄像分析系统对李金训练技术进行再现分析，发现其助跑速度和速度利用率与世界优秀运动员的差距较大，且着板时起跳脚积应积极主动地用全脚掌触地；2）查阅文献过程中发现许多文献描述踏板时都以“瞬间”形容时间短暂，随着科学技术的发展，摄像设备的频率已达到200帧/s，即在显示图像时可将时间精确到0.005 s，若仍用瞬间描述不妥；3）实验发现部分学校并未将大型的、有助于运动训练的精密仪器应用于实际。

［1］孙 璞，刘生杰.我国优秀男子跳远运动员起跳过程中摆动腿技术的运动学研究［J］.中国体育科技，2006（1）.

［2］余丁友.影响我国男子跳远运动员起跳技术的因素分析［J］.北京体育大学学报，2004（9）.

［3］孟 刚.田径［M］.北京：北京师范大学出版社，2008.

［4］全国体育学院教材委员会.运动生物力学［M］.北京：人民体育出版社，2007.

［5］曹景川，李建英，白跃玲.我国优秀女子跳远运动员在起跳过程中摆动腿技术分析［J］.北京体育大学学报，2009（7）.

［6］唐文兵，程志远，刘 敏.跳远助跑与起跳技术研究综述［J］.辽宁体育科技，2005（6）.