大学生原地纵跳时下肢力量的运动生物力学实验探索分析

□ 刘弋飞 岳艳鲜 李 悦 秦 凯 张 健（首都体育学院 北京 100191）

大学生原地纵跳时下肢力量的运动生物力学实验探索分析

□ 刘弋飞 岳艳鲜 李 悦 秦 凯 张 健（首都体育学院 北京 100191）

大学生的健康体魄是中华民族旺盛生命力的体现，运用运动生物力学的实验和方法研究大学生下肢力量的相关问题具有重要意义。本文针对大学生下肢力量素质普遍下降的问题，将体育系运动专项大学生与非体育系普通大学生进行对比分析，找出两组学生之间的差异，揭示参加体育运动和锻炼对改善下肢肌肉力量素质问题是否有积极的作用。

运动生物力学 下肢力量 实验和方法

“健康的体魄是青少年为祖国和人民服务的基本前提，是中华民族旺盛生命力的体现”。纵向起跳（简称“纵跳”）动作是人体在大脑中枢神经系统的控制下，依靠身体各个环节的协调配合，发挥下肢肌群最大爆发力，以达到最佳纵跳效果的技术动作。目前国内外关于下肢力量的研究大多数都是小样本量和专项运动员的特征及训练方法研究，缺少对非体育专项普通大学生群体的研究；大多数研究都集中在对下蹲跳（CMJ）和半蹲跳（SJ）的纵跳形式的研究，对连续纵跳（CJb）和直膝跳（CJs）的力学参数研究较少；多使用动力学、肌肉力学和运动学的知识，忽视运动生物力学对纵跳特征分析研究的重要性。本研究对体育系大学生和非体育系大学生纵跳进行运动生物力学实验，在下肢力量生物力学参数的对比分析的基础上对不同纵跳形式下的若干力学参数之间的特征差异和相关性进行了初步研究，旨在为促进大学生下肢力量素质的提高提供实验依据。

1、研究对象与方法

1.1、研究对象

研究对象选取首都体育学院本科生200人，其中体育系学生108人（均为运动训练专业），非体育系学生92人（包括体育新闻、体育经济管理、运动人体科学专业）。

1.2、研究方法

（1）文献资料法。

检索和阅读与运动员和大学生原地纵跳及下肢力量训练相关的文献资料，收集整理并分析相关的研究成果。

（2）实验法。

利用瑞士产Kistler测力台（Type 9290 Q01）、关节角度尺和节拍器对200名受试者完成SMJ（counter movement jump）、SJs（counter movement jump swing arms）和 CJb（Continuous Jump Bent Leg Reference）三个技术动作的实验测试。

（3）数理统计法。

实验数据用测力台自带软件Quattro Jump进行采集，采用SPSS17.0统计学软件进行分析和统计。

2、结果与分析

2.1、CMJ纵跳实验测试分析

体育系男生和非体育系男生相比，起跳高度、功率、腾空时间、离台时的瞬时速度、快肌纤维百分比均有非常显著差异，缓冲时间和蹬伸时间有显著差异；体育系女生和非体育系女生相比，起跳高度、功率、瞬时力值、腾空时间、离台时的瞬时速度、快肌纤维百分比均有非常显著差异。

CMJ测试中，不论体育系还是非体育系的男生和女生之间，多项参数都具有显著性的差异，包括瞬时力值、功率、离台瞬时速度、快肌纤维比和起跳高度。这是由于男女生性别的差异导致的能力上的差距。两组男生之间的差异和两组女生之间的差异大致相同，起跳高度、功率、腾空时间和离台瞬时速度有显著性差异，这是由于体育系大学生接受过专业的下肢力量训练，竞技比赛激烈的竞争需要强大的力量、速度等素质的支撑，从而使得体育系学生的素质本身就高于了普通学生。同时，体育系学生的快肌纤维比也远高于普通学生。快肌纤维决定了爆发力和速度，能够在短时间内产生较大能量。体育系学生和非体育系学生以及男生和女生之间快肌纤维比例的差异，极大可能是由于长期的运动训练造成的。瞬时力值指标，两组男生之间无显著差异，而两组女生之间却存在非常显著差异。因为男生大多喜欢运动，有良好的运动习惯，因此在力量方面非体育系男生与体育系男生并无太大差别，而造成起跳高度存在显著差异的原因可能是蹬伸时间、离台时的瞬时速度或错误的发力顺序等其他因素的影响。相反，女生的生活习惯则大不相同，通常有跑步习惯的女生不多，有规律性其他运动项目习惯的女生更少，因此导致蹬伸力量和弹跳能力较差，而体育系女生需要定时参加训练，且保证一定的训练负荷，反映在测试结果中就是瞬时力值明显大于非体育系女生。弹性势能利用率（即肌肉拉伸效果）非体育系男生和女生具有显著性差异，体育系男生和女生具有非常显著性差异，但两组男生之间和两组女生之间却没有显著性差异。这表明弹性能利用率与运动习惯和运动强度无显著性差异，与性别有关，男女生之间存在一定的差异，且男生的弹性能利用率高于女生。

2.2、CJb纵跳实验测试分析

体育系男生和非体育系男生相比，平均高度、功率和瞬时力值均有非常显著差异，速度耐力指数和自愿努力指数有显著差异；体育系女生和非体育系女生相比，平均高度、功率、瞬时力值、时间、速度耐力指数、自愿努力指数和高度疲劳指数均有非常显著差异。CJb测试中，不论体育系还是非体育系的男生和女生之间，多项参数具有显著性的差异，包括平均高度、功率、瞬时力值和最大高度，这是由于男女性别的差异导致的能力上的差距，与CMJ测试结果一致。两组男生之间和两组女生之间大部分指标的差异相同，平均高度、平均功率、平均瞬时力值和最大高度均有非常显著性差异，这是由体育系大学生日常的专业训练及负荷强度等决定的。任何专项都离不开下肢力量的训练，因此造成了这些基础指标呈现出较大差异，也反映出非体育系大学生在弹跳能力方面与体育系大学生存在较大的差距。平均接触时间指标，指的是每次起跳接触测力台的时间的平均值，非体育系男生和女生之间存在非常显著差异，体育系男生和女生之间无显著差异，两组男生之间无显著差异，两组女生之间存在非常显著差异。这表明运动训练对非体育系普通女大学生连续纵跳动作的作用时间指标有显著的影响，即非体育系女大学生可以通过运动来减小下肢蹬伸力量与地面的作用时间，从而改善弹跳能力。CJb连续纵跳中的速度耐力指标反映的是肌肉维持速度的能力，即发展在时间功能的高功率输出能力。非体育系和体育系的男生和女生之间均无显著差距，两组男生之间存在显著差异，两组女生之间存在非常显著差异，可以看出体育系学生总体的速度耐力好于非体育系学生且女生之间的差距更大。因此，体育系大学生总体的速度耐力要稍好于非体育体大学生。

2.3、CJs纵跳实验测试分析

体育系男生和非体育系男生相比，平均高度和最大高度均有非常显著差异，时间和腿平衡指数有显著差异；体育系女生和非体育系女生相比，平均高度、功率、时间和最大高度均有非常显著差异，腿平衡指数有显著差异。

CJs测试中，不论体育系还是非体育系的男生和女生之间，多项参数具有显著性的差异，包括平均起跳高度、平均功率、腿刚度和最大高度。本研究中，四组研究对象的腿刚度值无显著性差异，表明运动训练并没有对腿刚度造成严重的影响。在运动和训练的过程中应该对腿刚度给予重视，不宜过大或过小。接触时间指标，非体育系男生和女生之间有显著差异，体育系男生和女生之间无显著差异；两组男生之间存在显著差异，两组女生之间存在非常显著差异。结果表明，体育系学生接触时间较非体育系学生更短。落地的瞬间，小腿伸肌群从离心收缩迅速转为向心收缩，在此过程中可以借助牵张反射的作用增加就得机械效率，接触时间短有利于在下一次起跳中利用牵张反射的作用。腿平衡指数，是指腿的功能结构的平衡，男女之间无显著差异，两组男生之间和两组女生之间均存在显著差异，表明体育系学生的腿平衡指数好于非体育系学生。

3、结论及建议

3.1、结论

（1）非体育系普通大学生下肢力量的多项指标（包括下肢蹬伸力量、与测力台接触时间、速度耐力、快肌纤维比、腿平衡指数等）都弱于体育系大学生，且女生之间的差距更明显；

（2）男生的弹性能利用率好于女生，男生达到良好以上，女生未达到良好。该指标存在着明显的性别差异，是否与参加体育锻炼或运动训练有关还需进一步研究；

（3）下肢蹬伸力量与功率高度正相关，功率越大，下肢蹬伸力量越大；与作用时间高度负相关，时间越长，下肢蹬伸力量越小；

（4）起跳高度和作用时间与功率高度相关，可以用起跳高度和作用时间来预测和评价功率值大小；

（5）快肌纤维比与腾空时间和离板的瞬时速度呈高度正相关，可以用腾空时间和离板的瞬时速度来预测肌肉中快肌纤维的比例；

（6）弹性能利用率男女生情况不同，两组男生与其他指标均无显著相关，两组女生与起跳高度、离台瞬时速度呈一般中度相关。

3.2、建议

（1）非体育系普通大学生下肢力量薄弱，尤其是女生，需要引起强烈的重视，使用科学的训练方法发展下肢力量素质；

（2）大学生普遍存在着膝、踝及下肢神经肌肉功能弱于髋及大腿的现象，还需要进一步发展膝、踝及下肢肌肉的功能；

（3）普通大学生慢肌纤维相对发达，训练中既要考虑绝对力量的发展，更要考虑输出高功率的能力。

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G804

A

1006-8902-（2017）-12-ZQ

刘弋飞（1994-），性别：男，民族：汉族，籍贯：山东，学历：硕士研究生，职称：无，研究方向：运动生物力学。

张健（1963-），男，汉族，副教授，研究方向：运动生物力学。