太极拳腾空摆莲540°接雀地龙动作起跳阶段 技术的运动学分析

徐伟龙，王乃虎，卢建辉，黄 海

（1. 邯郸学院 体育学院，河北 邯郸 056005；2. 河北师范大学 体育学院，河北 石家庄 050024）

腾空摆莲540°接雀地龙技术动作是目前太极拳自选套路比赛中运动员必做的C 级指定难度动作，是整个套路的核心，是各运动队训练的重点和难点的关键动作。提高指定动作的训练质量对提高运动成绩至关重要，对指定高难度动作借助先进的体育科学仪器进行分析研究已成为当今武术科研的一个重点。查阅文献资料发现在太极拳方面尤其对此高难度指定动作应用先进的体育科研仪器设备结合运动生物力学方法手段进行技术动作定性理论分析研究还是空白，本研究应用运动生物力学方法结合体育科研仪器对将“腾空摆莲540°接雀地龙”连接动作按时相分起跳、腾空转体、落地三个阶段进行分析，描述运动员身体或各关节状态动作的变化，并解析图像取得与之相对应的重心速度、关节角度、躯干倾角等各种运动学参数，为建立高难度指定动作信息库和动作模型提供理论依据奠定基础。

一、研究对象

选取河北省武术运动管理中心的专业太极拳运动员作为研究对象。

二、研究方法

（一）文献资料法

通过查阅中国学术期刊和博硕士学位论文全文库的有关文献资料，进行比较、分析、归纳、综合。了解目前太极拳运动的发展趋势和对指定难度动作技术分析的研究现状，对本实验的分析研究提供了较为坚实的理论依据。

（二）立体定机摄影摄像测量方法

1. 录像拍摄法

在河北体工大队武术训练馆采用两台JVC9800 高速摄像机进行拍摄动作，拍摄频率为50 帧/秒，对我省优秀运动员进行三维定点拍摄。

2. 录像解析法

采用爱捷运动录像反馈系统，选用扎齐奥尔斯基模型参数对高质量动作进行图像解析。两机所拍摄图像中的各关节点数据用DLT 方法进行合成，生成空间坐标。并进一步对所合成的原始数据采用低通滤波法进行必要的平滑处理，截断频率为8HZ，最终获得各阶段所要的三维运动学参数。

3. 数理统计法

将解析获得的运动学原始数据导入EXCEL 系统，并根据不同的研究问题，绘制相应的图表进行分析。运用SPSS13.0 统计软件对原始数据进行输入和统计处理，数据用平均数和标准差表示。

三、结果与分析

从起跳脚着地开始到起跳脚蹬离地面瞬间为腾空摆莲的起跳阶段，起跳阶段根据动作结构可以分为缓冲过程和蹬伸过程两个阶段。起跳动作在跳跃类项目中是关键性技术环节，起跳的目的在于获得足够的垂直速度。

（一）身体重心高度变化分析

此动作是原地双脚起跳，身体重心基本上没有位移，垂直速度发生极快的变化。起跳腿的最大缓冲膝角使肌肉作退让性收缩，产生对地面的蹬力，根据牛顿定律物体间的作用力是相互的原理，地面通过起跳腿产生对人体的反作用力，蹬地力量的大小影响起跳时身体重心高度的变化。相关研究表明，运动员在起跳阶段结束时的垂直速度也决定了运动员在离地后所能达到的高度[1]279-328，同时腾空高度对空中动作的完成和落地的稳定性有直接关系。

表1 起跳阶段重心高度及垂直速度的运动学参数

表1 数据显示，运动员在起跳后，身体重心的最低点即最大缓冲时刻与身体重心的最高点即离地瞬间变化量，在最大缓冲时刻结束后，身体重心的垂直速度开始快速增加，相对增加速度为男运动员1.91±0.18 m/s，女运动员1.75±0.73m/s。由动作技术角度而言，他们的身体重心高度在最低的合适位置，通过起跳蹬伸距离获得较高的垂直速度，说明每个运动员在完成高难度跳跃动作时，都有一个最大垂直速度和重心高度的最佳结合点。

（二）身体重心速度和腾起角度变化分析

身体重心速度的变化情况反映人体整体作为生物力学系统运动时在垂直轴的活动变化情况。垂直速度的变化主要是靠下肢积极有力蹬地摆臂和拧腰摆腿产生的垂直加速引起的。

根据H=vosina2/2g，g 是常数，影响运动员腾空高度的只要因素有腾起初速度和腾起角度。运动员在蹬离地面瞬间，身体基本是垂直向上的，腾起角男子为88.03±1.18°，女子为89.32±2.64°，根据三角函数值可知，当sina2=1 时，即腾起角在90°时跳的最高。受空气阻力和动作技术的影响，运动员的腾起角并不能完全达到90°。通过对几名运动员腾起角度的对比分析，腾起角基本接近90°，说明腾起高度受腾起角度的影响不大，主要受腾起初速度的影响。在此研究动作里腾起初速度即起跳瞬间的身体重心的速度。表1 数据说明在最大缓冲时刻结束后至离地瞬间，运动员身体重心获得了较大的垂直速度，男运动员为2.63±0.11m/s，女运动员为2.17±0.62m/s。通过分析得知身体重心的腾空高度的升高受垂直速度的影响，垂直速度越大，腾起初速度的变化值越大，相应腾空高度也就增加，滞空时间相对延长，有利于空中动作完成和落地的稳定性。

（三）起跳腿缓冲阶段技术分析

最大缓冲时刻是指起跳腿膝关节的最大弯曲程度，即降低了运动惯性对身体的压力，又为起跳蹬伸创造有利条件。完成缓冲动作的质量的好坏直接影响起跳效果，迅速完成缓冲并较早地开始蹬伸动作是提高起跳速度和起跳效果的关键[2]34-36。

表2 最大缓冲时刻下肢各关节角度值（°）

从表2 中数据知男运动员最大缓冲时刻的左膝角小于右膝角，表明身体重心偏重于右腿，而女运动员左膝角大于右膝角，则身体重心偏重于左腿。男女运动员比较分析说明，女运动员本身腿部力量较男运动员小，下肢的踝、膝、髋三个关节在缓冲过程中形成了合理的屈度，能够承受自身的重力以及外来压力。因此，起跳的缓冲动作能提高弹性势能并将之转化为蹬伸动作的动能，加快垂直速度，增加腾空高度。

（四）起跳腿蹬伸阶段技术分析

下肢各环节积极伸展，给地面施以力量蹬离地面的动作过程称为蹬伸动作[3]311-317。蹬伸动作是腾空摆莲540度整个动作的至关重要阶段，是获得垂直速度的主要来源。

表3 起跳阶段下肢各关节角度变化量（°）

起跳蹬伸时运动员膝关节角度范围合理，就能产生相对好的蹬伸效果。根据牛顿定律物体间的作用力是相互的原理，表3 数据说明：各关节角度变化量最大，垂直速度也就最大，为了获得更大的垂直速度，需要踝关节、膝关节、髋关节充分伸展，伸展与否决定了起跳时垂直速度的大小。男运动员在起跳结束时的躯干倾角为98.29°±5.04，女运动员为88.62°±5.04；由最大缓冲时刻地躯干倾角表明，缓冲时身体重心的位置在右腿较左腿多些，右腿的蹬摆速度在起跳过程中占主导，而左腿起辅助作用。

（五）起跳阶段两臂和摆动腿（右腿）的运动学分析

起跳阶段手臂和摆腿动作对起跳效果是非常重要的。鲍勃·迈尔斯在对跳高研究中认为，起跳效果只有20%取决于起跳腿，更有80%决定于摆动动作完成得正确与否[4]41-43。由此可见摆动动作在起跳过程中的重要作用。蹬摆结合是人体向上腾起的主要动力来源。

1. 起跳阶段两臂的运动学分析

腾空摆莲动作起跳阶段的两臂摆动是从左斜下方向右后上方不对称的加速摆动至离地瞬间突然制动获得速度。

图1 起跳阶段男运动员左右臂摆速变化图

图2 起跳阶段女运动员左右臂摆速变化图

由图1、2 发现，在起跳阶段男女运动员的左臂摆速和右臂摆速的曲线变化呈相反趋势，男女运动员的左、右两臂是成不对称的规则性的相向运动，右臂摆速在最大缓冲时刻过后速度迅速增大，在蹬伸过程中逐渐降低至离地瞬间前突然制动速度又增大；左臂相反。

2. 摆动腿的运动学分析

摆动腿和两臂的协调配合不仅能提高身体重心的高度，还能维持身体在空中的平衡。摆动腿在整个起跳阶段先做缓冲蹬伸动作，随着起跳动作的完成在离地瞬间转换为摆动动作，增加转动惯量，做到了摆动腿的“蹬”与“摆”的协调配合，为完成旋转动作提供动力保障。

图3 起跳阶段男女运动员摆动腿摆速变化图

通过图3 发现，所有运动员的摆动腿的摆速在最大缓冲时刻过后始终是处于加速的状态，这就为完成整个动作的腾空、旋转、落地奠定了坚实的旋转速度基础。研究表明，两手臂的快速向右后上方不规则性的对称摆动和摆动腿的积极蹬摆的协调配合，为提高起跳离地瞬间的垂直速度和腾空摆莲的腾空高度提供了先决条件。

四、结论

（1）起跳阶段的缓冲蹬伸过程中踝、膝、髋关节充分伸展，有利于增大蹬地力量。

（2）两腿蹬摆配合两臂的积极摆臂制动，有利于提高身体重心起跳离地瞬间的垂直速度。

（3）影响腾空高度的关键因素是起跳阶段躯干的扭转是否充分、腾起角。

[1]弗拉基米尔，M 扎齐奥尔斯基. 运动生物力学—运动成绩的提高与运动损伤的预防[M]. 北京：人民体育出版社，2011.

[2]郑建岳，周奕君. 跳远起跳时缓冲的运动学分析[J]. 浙江体育科学，2004，26(1).

[3]运动生化物力学编写组. 运动生物力学[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[4]鲍勃·迈尔斯. 跳高运动机制[J]. 田径情报资料，1989(1-2).