我国优秀男子跳高运动员起跳技术的运动学分析

2010-01-04李厚林王鹏黄建民许崇高

天津体育学院学报 2010年4期

李厚林，王鹏，黄建民，许崇高

●成果报告Original Articles

李厚林1，王鹏2，黄建民3，许崇高1

采用专家访谈法、三维高速摄像法、录像解析法等研究方法，对我国4名优秀男子跳高运动员的起跳技术进行分析。研究发现：现代高水平背越式男子跳高运动员越来越重视起跳的速度，重心在起跳阶段缓冲不明显，腾起角度有减小的趋势；在起跳阶段我国男子跳高运动员起跳腿的缓冲幅度大于国外优秀运动员，髋、膝、踝3个关节的缓冲技术同起跳质量和运动员的伤病有很大联系；上下肢摆动的协调配合可以帮助运动员获得良好的起跳效果，建议教练员重视上下肢摆动比例的训练。

运动学分析；男子跳高；起跳技术

男子跳高曾经是我国优势项目，1983至1984年间，著名运动员朱建华连续3次打破男子跳高世界纪录，但1986年后我国跳高运动的总体水平出现了下滑趋势，与世界先进水平拉开了距离，并且在亚洲的优势也逐渐丧失。面对这种现状，本研究针对目前我国优秀男子跳高运动员的起跳技术进行系统分析，以帮助运动员更清楚地认识自己技术所存在的问题，旨在寻找制约我国男子跳高项目持续发展的症结，为我国男子跳高运动员在技术训练时提供较为准确的参考依据，提高实际训练工作的针对性、合理性和科学性。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象为我国现阶段优秀男子跳高运动员王臣、徐欣、张树峰、黄海强，技术资料选用2008年全国田径大奖赛杭州站每人最好一跳（见表1）。本文选用的国外运动员数据来自2005年世界田径锦标赛男子跳高前8名运动员[1]（见表2）。

1.2 研究方法

1.2.1 专家访谈法对国家队跳高教练员和运动生物力学专家就本研究进行访谈。

表1 研究对象基本情况表

表2 2005年世界锦标赛男子跳高前8名基本情况一览表

1.2.2 三维高速摄像法（1）使用仪器：两台美国PULNIX公司生产的CCD高速像头（TM-6710CL），高速采集卡为METEORIICAMERA-LINK；爱捷三维DLT辐射立体框架一套；同型号的三角架两个。

（2）拍摄步骤：比赛前，两台摄像机分别置于起跳点左侧和正后，主光轴垂直于运动平面，主光轴夹角约为90°（图1）。摄像机距起跳点的距离均为14.5 m，机高1.2 m，拍摄频率为120帧/s。比赛前后各拍摄一次立体框架，框架摆放：1号杆和2号杆的3号球中心连线为X轴，指向助跑方向；2号杆和7号杆的3号球中心连线为Y轴；Z轴为X、Y轴构成平面的垂直方向；0号短杆指向助跑方向（见图2）。运动员开始助跑时启动影像采集软件，拍摄完整的技术录像，中间不停机不碰机。

2 结果与分析

2.1 起跳阶段重心高度参数的分析

起跳阶段重心高度的变化较为复杂，重心高度同身高和技术有很大的关系。从表3可以看出，研究对象的平均身高低于国外运动员，说明我国运动员在身高上没有优势，只有王臣高于国外运动员的平均值。在起跳脚着地瞬间，中国运动员的重心平均高度为0.872 m，2005年世锦赛前8名的重心平均高度为0.93m，中国运动员HTD/身高的平均值为46.1%，国外优秀运动员为48.15%，我国运动员只有黄海强和王臣的值较接近，张树峰的值最低。在排除由不同测量方法和手段产生误差的情况下，可以看出我国运动员在起跳着地时重心较低，原因可能是我国运动员起跳腿的支撑力量弱于国外选手，在起跳着地时上体不能很快跟进。本文身体重心最大缓冲时的高度是指起跳着地瞬间到起跳离地瞬间重心的最低点，徐欣的重心最低点是起跳腿着地瞬间，不同于其他几名运动员，其他几名运动员起跳着地瞬间和最大缓冲两时刻的重心差值也很小，最大的王臣也只有0.013m，比我们常识中的缓冲幅度小，说明现代高水平背越式跳高的起跳技术越来越注重起跳速度，这对运动员下肢专项能力有很高的要求，教练员在训练中要把这个趋势考虑进去。

H1是起跳脚离地瞬间身体重心的高度，它取决于运动员下肢长度以及起跳结束瞬间下肢的蹬伸幅度和身体舒展程度。分析表1、表2和表3可以看到研究对象的重心平均高度，H1/身高百分比的平均值均低于国外运动员，但差距并不是很大。造成这种差距的原因主要是我国运动员的身高条件以及起跳腿蹬伸时髋、膝、踝3个关节蹬伸不充分。值得一提的是4名运动员中王臣的72.9%比国外运动员平均值高，说明H1是王臣的技术优势。

表3 起跳阶段研究对象重心高度参数一览表（m）

2.2 起跳阶段角度特征的分析

2.2.1 腾起角度的分析跳高高度主要有3部分组成：一是H1，二是起跳后运动员的腾空高度H2，三是身体重心的最高点与横杆的距离H3。其中最重要的高度是H2，因此要想获得理想的跳高成绩，H2最为关键，根据跳高原理：H2=V o2sinα/2g，（V o为腾起速度，α为腾起角度，g为重力加速度），可以看出H2的决定因素主要是腾起初速度和腾起角度。腾起角度是指起跳离地后身体重心运动轨迹方向与水平线的夹角，除了腾起初速度，主要影响H1的因素就是腾起角度。在运动学研究中，腾起角度是由重心水平分速度和垂直分速度通过数学公式计算得出的，因为起跳点和落地点不一致，需要一定的水平位移使身体依次越过横杆，因此腾起角度要小于90°，背越式跳高腾起角度的范围为50°～55°。

背越式跳高技术对助跑速度的要求越来越高，腾起角度也相应会出现一些变化。如表4所示，我国运动员和世锦赛前8名的腾起角度都要小于传统认识的50°，说明由于助跑和起跳速度的提高，使离地瞬间重心的水平速度所占比例增大，这种变化使运动员更快过杆，有效的利用腾空高度。通过表4可以看出世锦赛前八名的平均腾起角度为45.52°，我国运动员的平均腾起角度为48.54°，除了张树峰，中国运动员的腾起角度要大于国外优秀运动员，说明国外运动员通过提高重心水平分速度的比例来提高起跳效果和过杆的效率。仅仅从重心速度看，张树峰起跳离地时的速度基础最好，但是他的水平分速度比例过大，导致腾起角度较小，这可能会影响他起跳离地后身体的平衡和过杆技术。通过以上分析，笔者认为我国运动员需要通过调整离地瞬间重心水平分速度和垂直分速度的比例关系，获得适合自己技术特点的腾起角度。

表4 研究对象腾起角度一览表

2.2.2 起跳腿着地缓冲阶段角度参数的分析在起跳阶段，起跳腿的髋角可以在一定程度上反映髋关节的运动是否合理。髋角应处于一个适宜的范围，髋角过大会导致助跑最后一步着地点太远，影响最后起跳着地时能量的蓄积；髋角过小会使身体重心过早前移，不利于获得较长的起跳距离。如表5所示，王臣的髋角最大为173.138°，可以认为王臣的送髋技术较好，但是在最大缓冲时髋角却最小，髋角总的变化幅度最大，说明王臣需要加强伸髋肌群的力量。张树峰的髋角最小是他重心高度最低的原因之一，黄海强的髋角变化幅度最小，因为他更多的依靠膝关节和踝关节进行缓冲。

表5 着地缓冲阶段研究对象起跳腿的角度特征一览表（°）

在起跳脚着地瞬间，膝关节保持一定的角度有利于着地缓冲技术的完成，减少地面的反作用力。如果膝关节角度过大，会使地面反作用力冲击膝关节，增加受伤的几率，黄海强起跳腿着地时的膝关节角度达到了178.620°，这是黄海强膝关节受重伤的原因之一。表5中研究对象在着地瞬间膝关节的平均值为（171.769±7.621）°，国外运动员平均值为（168.14±3.73）°比我国运动员的小，说明他们在起跳着地瞬间起跳腿没有伸直有利于缓冲。我国学者认为：在最大缓冲瞬间，膝关节的角度应处于140°～ 150°之间。研究对象的（141±4.104）°和国外优秀选手的（143.72± 8.26）°都在关节范围之内，但是我国选手的膝关节角度更小，整体缓冲幅度大于国外选手，说明中国选手在这个阶段储备了更多的能量，缓冲技术倾向于为更好的获得垂直速度做准备。

前苏联学者认为[2]：“踝关节的屈伸能力在起跳过程中起着关键作用”。从表5可以看出，在起跳脚着地瞬间，我国运动员踝关节平均角度为（142.091±6.831）°，最大缓冲时刻为（116.137±14.287）°。说明我国运动员的踝关节缓冲幅度较大，尤其是黄海强的踝关节缓冲幅度居然达到了43.361°。说明他的踝关节屈伸能力较强，可以为髋关节和膝关节的蹬伸提供强有力的支撑。

不同运动员，髋、膝、踝3个关节缓冲幅度和比例是不同的，如图3所示，研究对象3个关节变化幅度各不相同：王臣3个关节缓冲幅度较为平均，缓冲的总幅度最大，说明王臣在专项力量上有待加强；张树峰的缓冲幅度是4名运动员中最小的，这和他最快的助跑速度有很大关系；黄海强总的缓冲幅度也较大，他的特点是髋关节缓冲较小，踝关节最大。当助跑速度达到7m/s，着地缓冲时人体和地面会产生很大的相互作用力，三个关节如果配合不好，会造成缓冲技术不能很好的完成或者关节出现运动损伤[3]，所以3个关节的缓冲技术需要教练员加强关注。

图3 起跳缓冲阶段研究对象髋、膝、踝的变化幅度

2.2.3 起跳腿蹬伸阶段角度参数的分析起跳腿蹬离地面瞬间，髋、膝、踝3个关节的充分伸展有重要意义。蹬伸充分说明运动员很好的发挥了下肢力量，可以产生更大的支撑反作用力，获得较高的H1。分析表6可见，研究对象在起跳腿离地瞬间，髋、膝、踝3个关节伸展动作都较充分，与国外运动员无显著性差异，只有徐欣的膝关节角度要小些，需要加大蹬伸幅度。髋、膝、踝3个关节蹬伸幅度最大的是黄海强，其次是王臣、张树峰和徐欣的蹬伸幅度较小，尤其是张树峰的蹬伸幅度，只有62.939°。研究对象由于技术上的区别，3个关节蹬伸的比例存在差异，从表6可以看出，王臣和张树峰膝关节占的比例较大，徐欣的3个关节比例平均，黄海强的踝关节占得比例较大。从黄海强的蹬伸幅度看出，我国其他运动员的关节蹬伸幅度还有很大潜力。

表6 蹬伸阶段研究对象起跳腿的角度特征一览表（°）

2.3 起跳阶段摆动技术的分析

摆动技术是跳高技术中重要的环节。国外学者研究认为，在起跳阶段，人体对地面的作用力摆动腿占20%，摆臂占60%，起跳腿占20%，摆动的整体作用可以占到65%～70%[4]。上海体科所关于摆动的实验结果表明，模拟动作的摆动反作用力垂直分力高达114 kg[5]。摆动腿和双臂的摆动在起跳开始、向上和突停时分别起着减轻制动、增压和减压的作用，对提高起跳效果有非常重要的意义[6-7]。

2.3.1 起跳阶段摆动腿摆动技术的分析（1）摆动腿摆动方式的分析。摆动腿蹬离地面瞬间，摆动腿屈髋肌群开始收缩，以髋为轴带大腿加速向前摆动，同时小腿体后自然折叠。起跳脚着地瞬间，摆动腿积极靠近起跳腿，大小腿折叠到最大程度。随后膝关节角度稍微增大，加速上摆，带动躯干绕身体额状轴旋转，直至突停[8]。摆动腿的摆动技术主要有折叠式和屈腿式两种方式，摆动方式的区别主要取决于摆动过程中摆动腿膝关节角度的大小及变化，折叠型的膝关节角度要小，变化幅度大，屈腿型的膝关节角度大，变化幅度小[9]。从本文数据看，我国运动员摆动腿膝关节角度的变化趋势主要有两种，即大-小-小-大和大-小-小-小，说明背越式跳高技术越来越重视通过减小摆动腿的膝关节角度来加快摆动速度。

通过表7可以看出，研究对象K1、K2、K3的变化趋势都是由大到小，王臣的K2、K3都是4名运动员最小的，说明他的大小腿折叠最好，有利于加快膝关节的摆动速度，提高摆动效果。在起跳腿离地瞬间4名运动员的K4出现了不同，徐欣和黄海强的摆动腿大小腿继续折叠，而王臣和张树峰都加大了摆动腿的膝关节角度，在没有具体依据的情况下，不能说哪种摆动更好，只能说徐欣和黄海强髋部肌群的发力要好于王臣和张树峰的，他们较小的膝关节角度使摆动腿的摆动速度相对来说更快，当然这和运动员上下肢的协调配合相统一。

（2）摆动过程中大腿夹角的分析。运动员两大腿夹角的大小，可以充分说明运动员下肢的运动幅度和运动趋势[10]。分析表8可以看出，研究对象在倒一步离地瞬间的两大腿夹角都大于起跳腿着地瞬间的角度，说明4名运动员倒一步摆动腿一离地，摆动腿进行了积极的摆动。从图4可以看出4名运动员大腿夹角的变化，黄海强的摆动腿摆动速度最快，王臣的摆动速度最慢，相对应的是两名运动员在起跳脚离地瞬间摆动幅度不同，黄海强的大腿夹角最大，王臣的夹角最小。从髋角的大小也可以看出，黄海强摆动腿摆动幅度很大，王臣最大的髋角，说明他的摆动幅度还有潜力，需要加快摆动腿的摆动速度，加大摆动幅度，获得更好的摆动效果。提高起跳阶段摆动腿的摆动幅度，对于提高人体对地面的垂直作用力、H1以及起跳效果都有重要的意义。

表7 研究对象摆动腿的膝关节角度一览表（°）

表8 研究对象摆动腿摆动过程中的角度参数一览表（°）

图4 研究对象大腿夹角在摆动过程中的变化

2.3.2 起跳过程中两臂摆动技术的分析在起跳阶段，双臂的摆动可以提高起跳效果，跳高训练中要求双臂积极向上摆动，提高肢体环节的垂直速度，因此两臂的垂直速度可以很好的反映运动员上肢的摆动效果。一般来说垂直速度越大越好，但是由于运动员摆臂方式的不同，具体数值会出现明显的不同。通过表9研究对象左右臂垂直速度所占的百分比和图5的技术图片，可以看出两种摆臂方式，即王臣和徐欣的双臂摆动，张树峰和黄海强的单臂摆动。王臣的上肢摆动速度最快，黄海强的上肢摆动速度最小，两人分别是两种摆臂方式的典型代表，单臂摆动可以是通过提高上肢的环节高度，从而提高身体重心高度，但是不能获得较快的摆动速度，双臂摆动则更有利于上肢发力。徐欣摆动方式和王臣相同，应该可以获得较快的摆臂速度，但他较小的摆臂速度会影响他摆臂的效果，使他不能发挥双臂摆动的优势，因此提高摆臂速度是他需要努力的方向。

2.3.3 起跳过程中摆动腿和上肢垂直速度的比例关系背越式跳高在起跳时，除了起跳腿蹬地产生的反作用力，还有通过摆动腿和上肢垂直向上摆动产生的作用力，在起跳离地瞬间身体重心的垂直合速度有很大一部分是由摆动腿和上肢的垂直速度合成的[11]，因此摆动腿和上肢在起跳阶段垂直速度的比例对摆动效果有重要影响。

表9 起跳阶段研究对象两臂摆动的垂直速度一览表（m/s）

图5 研究对象起跳着地瞬间摆臂方式示意图

分析表10，研究对象的垂直速度比例都是上肢大于摆动腿，摆动腿的平均值为34.874%，上肢的平均值为65.127%，说明我国运动员的上肢摆动对重心垂直速度的贡献大于摆动腿，当然这要考虑到摆动腿的环节重量。4名运动员尤其是王臣，他的摆动腿垂直速度只占到上下肢合速度的26.768%，比其他3名运动员都要小，上肢百分比却占到了73.232%，说明王臣摆动腿的摆动幅度较小，这可以通过他起跳离地瞬间的大腿夹角和摆动腿的髋角佐证（见表8）。在技术层面上，上下肢摆动速度差过大会使身体失去平衡，可能会导致上体过早倒向横杆。分析上下肢摆动的垂直合速度，可以发现王臣的合速度最快，黄海强的合速度最小，徐欣和张树峰居中，王臣上下肢摆动的垂直速度差值最大，黄海强是最小的，他在起跳后身体可能会更平衡，虽然王臣肢体向上摆动的速度最快但是比例不平衡，摆动的实际效果并没有体现出来，王臣如果能进一步加快摆动腿的摆动速度，他最快的肢体摆动垂直速度才能获得真正的效果。

表10 起跳阶段研究对象摆动腿和两臂垂直速度的比例一览表（m/s）

3 结论

（1）通过起跳阶段重心高度的变化，可以看出现代高水平背越式跳高运动员重心在起跳缓冲阶段下降幅度越来越小，这种变化对运动员下肢的专项能力及起跳技术的要求也更高。王臣的H1高于国外运动员的平均值，H1是王臣的技术优势。

（2）分析起跳阶段研究对象的蹬伸和缓冲技术，可以发现研究对象的髋、膝、踝缓冲幅度要大于国外优秀选手。王臣的着地缓冲技术较好，但是在蹬伸阶段需要加大起跳腿的蹬伸力量，适当增大踝关节的蹬伸幅度。

（3）背越式跳高技术有减小腾起角度的趋势，我国运动员需要通过提高重心水平分速度的比例来获得适合自己技术特点的腾起角度。

（4）通过分析摆动技术，可以看出黄海强摆动腿的摆动技术较好，王臣大小腿折叠技术较好，但是摆动幅度较小，需要加强屈髋肌群的力量。徐欣和王臣属于双臂摆动，张树峰和黄海强属于单臂摆动，王臣的上肢摆动速度要快于徐欣，但是他上下肢垂直速度的比例不平衡，需要改进摆动腿和双臂摆动的协调性。

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K inematics Analysison Take-off Techniqueof Chinese EliteMale High Jumper

LIHoulin1，WANG Peng2，HUANG Jianmin3，XU Chonggao1
（1.Xi＇an Institute of Physical Education,Xi＇an 710068,China;2.School of PE,Qujing Normal University,Qujing 655011,China;3.China Athletics Administrative Center,Beijing 100061,China）

This article adopted themethods of literature，expert interview，photography of three dimensional in high speed，andmathematic statistics etc to analyze the approach technique of four Chinese elitemale high jumpers.Research conclusion：At the present stage elitemale Fosbury flop jumper paymore attention on take-off speed；the CG at take-off phase has a notobvious amortization.The take-off angle has the tendency of diminution；the amortized extentof take-off leg of Chinesemale jumper is bigger than foreign athletes.The amortization technique of three joints hip，knee and ankle have a comparatively large relative to take-off quality and the injury of athletes；If the swing of upper and lower limbs have awell coordination，thatwill give a favorable take-off effect to athlete.So we need do a strict require to athlete for control the proportion relation of the upper and lower limbs swing.

kinematics analysis；male jump；take-off technique

G 804.66；G 823.1

1005-0000（2010）04-0297-04

2010-03-19；

2010-06-07；录用日期：2010-06-10

国家体育总局备战2008奥运会科研攻关与科技服务项目（项目编号：06012）。

李厚林（1977-），男，山东济宁人，博士，西安体育学院讲师。

1.西安体育学院，西安710068；2.曲靖师范学院体育学院，曲靖655011；3.国家田径管理中心，北京100061。