男子三级跳远运动员身体重心特征分析

2011-01-30宋明伟

体育研究与教育 2011年5期

宋明伟，王倩

男子三级跳远属于快速力量型项目，对运动员的速度以及快速力量有着非常高的要求。长期以来，关于男子三级跳远的第一跳起跳过程中，身体重心相关指标变化的研究有很多，但是观点却是不尽相同，众说纷纭。李玉章等认为，在起跳过程中，最大缓冲瞬间身体重心降到了最低点[1]；吴永宏对我国优秀男子三级跳远运动员起跳过程中身体重心轨迹进行的研究表明:起跳过程中，运动员在踏跳脚接触踏板的一瞬间，身体重心处于起跳全过程中的最低点，整个起跳过程重心高度不断上升，其轨迹呈一条单向性的上升曲线[2]。以往相关研究认为，跳远和三级跳远在起跳过程中，起跳动作基本上是一致的，两者最大的区别在于起跳离板瞬间腾起角的大小，跳远起跳腾起角(220°～240°)往往大于三级跳远第一跳起跳腾起角(140°～180°)，因此，在三级跳远第一跳的起跳过程中重心的变化应该与跳远基本上一致。本研究拟通过对优秀男子三级跳远运动员的助跑倒一步及第一跳的起跳动作进行录像拍摄，并用SIMI- motion录像解析系统对录像进行解析，以确定在倒一步以及起跳过程中身体重心的变化。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

以2009年11月广州举行的第18届亚洲田径锦标赛，男子三级跳远决赛前五名运动员为研究对象，该五名运动员的基本情况见表1。拍摄每名运动员在比赛过程中的六次试跳，取成绩最好的一次试跳的第一跳为本研究样本进行影像解析处理，获得相关数据，研究对象符合本文的研究要求。

表1 五名研究对象的基本情况

1.2 研究方法

1.2.1文献资料法通过网络浏览中国期刊网、中国科技期刊数据库等，查阅了《中国优秀田径运动员技术图片剪辑》、《田径运动高级教程》、《田径运动生物力学》、《田径》、《体育科学》、《北京体育大学学报》、《中国体育科技》等文献资料，收集与整理了有关三级跳远的技术资料和优秀男子三级跳远运动员的运动学参数，以了解当前三级跳远运动的发展状况，为确定本研究的方向和内容提供理论依据。

1.2.2影像分析法

(1)录像拍摄。使用一台松下PD190常速摄像机在比赛现场进行拍摄，摄像机位于运动员跑进方向的右侧，距离起跳板前沿15m处；主光轴距地面1.5m，正对起跳板前沿，拍摄频率为50fps。对整个男子三级跳远决赛过程进行不停机的连续拍摄。在比赛后用比例尺对研究动作范围进行标定。

(2)解析过程。采用德国SIMI- motion录像解析系统。建立坐标系OXY，其中OX轴沿跑道水平指向三级跳远方向，OY轴垂直于地面，垂直于OX轴向上。采用汉纳范(Hananvan)人体数学模型，按照模型规定的关节点和附加点的方式进行数据采集和计算，获得有关运动学的数据，并采用低通滤波法对原始数据进行平滑处理，截断频率为8。

图1三级跳远比赛现场拍摄示意图

1.2.3数理统计法对所收集的文献数据和解析数据运用Excel 2003办公软件进行数据统计并作图；采用SPSS11.5统计软件对原始数据进行统计处理，获得各项指标的平均数、标准差，各项指标的差异性检验以及相互关系、相关程度的检验。

1.2.4对比分析法把经过统计处理得到的研究对象的运动学参数和世界优秀三级跳远运动员进行比较，并结合专项理论分析其存在的原因和不足，提出相应的建议和参考。

2 研究结果与分析

2.1 倒一步身体重心速度以及高度分析

助跑倒一步是指从摆动腿着地瞬间开始到起跳腿着板瞬间为止。图2至图5中第一个黑点代表倒一步开始时刻，即摆动腿着地瞬间；第二个黑点代表倒一步结束时刻，即起跳腿着板瞬间。

图2 五名研究对象倒一步身体重心合速度的变化

图3五名研究对象倒一步身体重心水平速度的变化

注：为了与合速度相区别，重心水平速度与垂直速度特保留小数点后三位小数点，图4同。

图4 五名研究对象倒一步身体重心垂直速度的变化

图5五名研究对象倒一步身体重心高度的变化

2.1.1倒一步身体重心速度特征的分析运动员在倒一步摆动腿着地后，摆动腿做退让性收缩，积极地缓冲，尽量减少人体垂直速度、水平速度的损失，同时将缓冲阶段的一部分动能转化为弹性势能储存在肌肉当中。当达到最大缓冲后，摆动腿由退让性收缩转为克制性收缩，积极地蹬伸，同时将在缓冲阶段储存在肌肉当中的弹性势能转化为动能，提高人体的垂直速度和水平速度。

从图2可以看出，在五名研究对象中，除了罗马·瓦利耶夫身体重心的合速度在倒一步的过程中经历了上升，而后短暂降低，再迅速上升，再下降的过程；其他四名选手在倒一步身体重心的合速度的变化基本上都呈两头低中间高的变化趋势。另外，通过观察也可得知，如果将倒一步按时间特征平均分为前后两部分，五名研究对象的速度峰值均出现在后部分。

通过对图2、图3进行比较可以得出，五名研究对象在倒一步各自身体重心的合速度和水平速度曲线的变化趋势基本一致，均呈“∧”形状的变化趋势。从图4可得，五名研究对象在倒一步身体重心的垂直速度的变化曲线呈现出两个上升的阶段。垂直速度呈现出这样的变化趋势是因为，在摆动腿着地瞬间，摆动腿积极地缓冲、同时起跳腿快速向前上方摆动，从而使身体重心的垂直速度呈现出第一个上升的阶段；当起跳腿摆至最高点然后积极下落，垂直速度则表现出下降的趋势；最后当起跳脚着地后，摆动腿快速上摆，迅速使身体重心的垂直速度快速上升，呈现出第二个上升的阶段。

2.1.2倒一步身体重心高度特征的分析世界优秀男子三级跳远运动员在助跑的过程中，往往表现出动作自然、协调、放松，并且在助跑的过程中身体重心高度不会有明显的变化，即使在助跑的倒一步，身体重心也几乎不会出现很大的波动。在助跑的过程中能很好的保持连贯加速以及原有跑的动作结构，平稳快速地过板，具有明显的“跑跳”快速结合的技术特点。

从图5可以看出，在五名研究对象中，罗马·瓦利耶夫在倒一步身体重心的起伏较其他四名选手大，为0.053m，不利于其倒一步速度的保持和加速上板，降低了起跳初速度；而其他四名选手的起伏在0.005m到0.015m之间，而爱德华兹在创造18.29m的世界记录的时候，其倒一步身体重心的波动幅度为0.01m[3]，表明该四名选手倒一步身体重心起伏小、与起跳衔接连贯，能够较好地保持助跑初速度进行起跳；中国运动员朱书靖在倒一步身体重心的高度是五名研究对象中最低的；除此之外，从曲线的变化趋势可以得出，五名研究对象在倒一步身体重心高度的变化趋势为：先降低、后升高、再降低，呈“∧”形，并且五名研究对象摆动腿着地瞬间身体重心的高度均高于起跳脚着板瞬间。另外，图4、图5相比较可以得出本研究的五名研究对象在倒一步身体重心垂直速度的变化与身体重心高度的变化完全相反，并且，经相关性分析得出，本研究的五名研究对象倒一步身体重心高度与重心垂直速度呈非常显著性负相关(P<0.01)，相关系数r=-0.830。

2.2 第一跳起跳过程身体重心速度及高度分析

2.2.1身体重心速度变化分析有关资料证明，影响三级跳远第一跳的是水平初速度和垂直初速度[4]。美国学者James.G.Hay于1992年就研究表明：水平速度在每个支撑阶段的前半段减小，在后半段增加，而且每一跳水平速度的绝对值在逐步减小；垂直速度在每个支撑阶段中几乎以恒常比例增加，在踏跳前达到峰值，然后下降。此外，对于垂直速度前苏联功勋教练员B.A.Noanb于1985年曾建议：“运动员在着地时，重心垂直速度是零或较小的正值，如果没有随后降低，则地面的反作用冲量全部用来增加向上的垂直速度，最终有利于增加腾起垂直速度”。

图6至图8中第一个黑点代表起跳脚着板瞬间，第二个黑点代表最大缓冲瞬间，第三个黑点代表起跳脚离板瞬间。

图6 五名研究对象第一跳起跳过程身体重心合速度的变化

图7 五名研究对象第一跳起跳过程中身体重心水平速度的变化

图8五名研究对象第一跳起跳过程中身体重心垂直速度的变化

从图6可知，五名研究对象中有四名研究对象在第一跳的起跳过程中身体重心合速度大致呈现出两头高、中间低的凹型变化趋势，如：“∨”的形状，表现出在最大缓冲后加速起跳的技术特点；只有郎伊斯·马奇斯瓦里在起跳离板瞬间身体重心合速度有一定程度的减少，从而影响其起跳离板瞬间的身体重心腾起初速度。

另外，从该图中还可以得出，五名研究对象从着板瞬间到最大缓冲瞬间的过程当中，身体重心的合速度在不断的减小，表明运动员在积极的缓冲过程中，有关肌群(主要是股四头肌和小腿三头肌)在积极的完成退让性工作；而从最大缓冲瞬间一直到蹬离起跳板瞬间，五名研究对象中有四名运动员身体重心合速度一直都在不断的增大，只有郎伊斯·马奇斯瓦里在蹬离起跳板瞬间出现了小幅度的下降。表明五名研究对象在蹬伸阶段起跳腿积极的蹬伸，有关肌群(主要是股四头肌和小腿三头肌)积极的完成克制性工作，努力提高起跳离板时身体重心的速度，减少单足跳阶段速度的损失，以便保持较高的速度进入第二跳。

从图7、图8可以看出，五名研究对象在第一跳起跳过程中身体重心的水平速度曲线基本上呈现出不断减少的趋势，只是到了即将起跳离板时刻有一定程度地增加；而他们垂直速度的变化趋势却恰好相反，表现出增长的趋势，只是到即将起跳离板瞬间有微小的减少。另外，从这两幅图中可以得出五名研究对象在第一跳起跳的缓冲过程中，水平速度一直在减少，然而随着不断地缓冲，身体重心逐渐移过身体垂直面，到了蹬伸阶段的后期(即，即将踏跳离板时刻)有四名研究对象表现出了增长的趋势，只有郎伊斯·马奇斯瓦里的水平速度在蹬伸后期还在减少。五名研究对象的垂直速度在缓冲过程中以较快的速度快速增长，即使在蹬伸的过程中，垂直速度依然表现出增长的趋势，只是到蹬伸的后期(即，即将踏跳离板时刻)表现出微小程度的减少。

从图7还可知，五名研究对象中有三名运动员在蹬伸阶段水平速度出现了一定程度地下降，其中我国运动员朱书靖和印度运动员郎伊斯·马奇斯瓦里的下降幅度均为0.11m/s，罗马·瓦利耶夫的下降幅度为0.05m/s；只有叶夫根·埃克托夫和默罕默德·达尔维什在该阶段水平速度有一定的增长，幅度分别为：0.14m/s、0.02m/s。

从图8可知，五名运动员在蹬伸阶段，垂直速度都出现了比较大的增长，第一名到第五名的增长幅度分别为：0.85m/s、1.25m/s、0.74m/s、1.23m/s、1.09m/s，其中，我国运动员朱书靖的增幅最大。结合图7可知，在五名研究对象中在该阶段水平速度出现下降的三名运动员，在离板瞬间其垂直速度反而相对于另外两名在该阶段水平速度出现增大的运动员大。表明五名研究对象中有三名运动员更注重向上跳、两名运动员则相对于侧重向前跳，其中我国运动员朱书靖向上跳的趋势更明显。

从图8还可以得知，五名研究对象身体重心的垂直速度，从着板瞬间到最大缓冲的过程中都一直在不断增大，直到蹬伸的后期(即将踏跳离板时刻)。究其原因，可能有二：一、五名研究对象在积极缓冲的同时或许有一定程度的蹬伸；二、五名研究对象由踏板瞬间身体躯干后倾转为垂直，从而使重心的垂直速度不断上升，进而保持重心的合速度在缓冲阶段不至于下降过多以及获得好的腾起垂直初速度。同时，垂直速度的增大，使起跳腿的负担减轻，有利于起跳腿快速蹬伸。

综上所述，在蹬伸离板瞬间运动员身体重心的合速度呈现出增大的原因是由于运动员在第一跳起跳过程中垂直速度的增大所造成的。

2.2.2身体重心高度变化分析(见图9) 图9中第一个黑点代表起跳脚着板瞬间，第二个黑点代表最大缓冲瞬间，第三个黑点代表起跳脚离板瞬间。本研究通过比赛录像以及相关资料表明，在整个起跳过程中重心的变化为：运动员起跳脚着板瞬间身体重心的高度最低，而后一直到起跳离板瞬间重心高度处于一个不断上升的过程当中。

图9五名研究对象第一跳起跳过程中身体重心高度的变化

从图9中还可以得出，五名研究对象从起跳脚着板后一直到最大缓冲瞬间，身体重心的高度一直在不断地增加。其中，第一名罗马·瓦利耶夫增加的幅度最高，为0.046m；第五名默罕默德·达尔维什增加的幅度最低为0.01m,其他三个人增加的幅度均为0.02m。进一步论证了在最大缓冲过程中身体重心为全起跳过程中最低点的错误观点。另外，从该图还可知在蹬伸阶段，五名研究对象身体重心的高度一直在不断地增大。经检验在蹬伸阶段身体重心高度的增高与在该阶段身体重心的垂直速度变化率呈显著性相关(P<0.05)，相关系数r=0.884。表明运动员在蹬伸阶段要获得一定的身体重心高度就必须在一定程度上要增大蹬伸过程中的垂直速度，但是三级跳远除了第一跳外还有后继两跳，而后继两跳对取得好的成绩也至关重要，所以运动员在第一跳的蹬伸过程中不能过分强调向上跳，以免影响第二跳的起跳。

结合图8、图9可以看出，在起跳过程中身体重心的垂直速度与高度均呈现出不断上升的趋势，并经相关性检验，五名研究对象在起跳过程中身体重心高度与垂直速度呈非常显著性相关(P<0.01)，相关系数r=0.771。说明在起跳过程中要提高离板瞬间身体重心的高度，必须在一定范围内尽量提高运动员身体重心的垂直速度。