负不同重量沙背心跑对短跑途中跑下肢专项力量的影响研究*

于润生

（武汉体育学院体育科技学院，湖北武汉430079）

负不同重量沙背心跑对短跑途中跑下肢专项力量的影响研究*

于润生

（武汉体育学院体育科技学院，湖北武汉430079）

国内外专家通过实验以及训练实践发现负重跑能够显著提高腿部的伸肌和反应性力量，但不同负重负荷对短跑技术产生的影响，以及不同负荷对专项力量训练效果均未见系统研究。通过研究不同负荷时负沙背心跑对短跑专项力量训练的作用，对该短跑专项训练手段在短跑专项力量训练中的科学运用提供依据。

短跑；途中跑；下肢专项力量；负沙背心跑

负沙背心跑是负重跑的一种，属于短跑综合力量训练。因在垂直方向上增加了沙背心重量，使得运动员每次着地时下肢肌群承受的垂直力加大，蹬伸阶段支撑腿髋、膝、踝的伸展肌群会在水平方向上承担更大的负荷；支撑过程中支撑腿和摆动腿以髋为轴进行相向运动，支撑腿下肢关节在水平方向的负荷加大势必使摆动腿屈髋肌群发挥更大的肌力以配合支撑腿的快速伸展。本文通过对10名武汉体育学院二级以上运动员，进行穿沙背心无负重、负重自身体重4%、负重自身体重6%、负重自身体重8%、负重自身体重10%的下肢运动学参数数据进行对比分析，得出不同负重对短跑途中跑下肢运动学参数以及下肢各关节力量的影响，为短跑负重跑专项力量训练提供理论依据和方法上的借鉴。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

武汉体育学院男子100m二级运动员10名。

1.2 研究方法

2011年12月4日，在武汉体育学院体育科技学院田径场，使用武汉体育学院生物力学教研室PULNIX TM-6710CL高速摄像系统，对距起点50 m处的途中跑进行正侧面拍摄。拍摄现场示意图1。拍摄频率为120幅/s，取景范围为5m，拍摄距离为25m，机高1.2m。比例尺为与Arial解析系统匹配的框架（图2），框架中25个小球的坐标值为固定值。

图1 拍摄示意图

图2 拍摄用的比例尺

实验过程：试验分5组，每个运动员分别无负重、负体重4%沙背心、负体重6%沙背心、负体重8%沙背心、负体重10%沙背心进行全速跑，（如下图3、图4）

图3 运动员无负重行进间跑

图4 运动员负重跑

采用武汉体育学院运动生物力学教研室的Arial运动解析系统对拍摄的图像进行解析。

2 结果与分析

2.1 负不同重量沙背心跑支撑阶段下肢肢体运动学差异分析

2.1.1 支撑阶段髋关节的运动学差异分析

2.1.1.1 支撑阶段髋关节伸髋、屈髋速度差异分析

图5 支撑腿伸髋速度、摆动腿屈髋速度

表1 支撑阶段下肢各关节平均速度配对样本T检验

由图5可以知道，平均髋角速度随着负重百分比的增大逐渐减小；摆动腿屈髋速度趋势是随着负重百分比的增加逐渐减小，其中在负重10%时略微反弹。支撑腿伸髋速度由无负重时的512.5°/s减小为负重10%的461.5°/s；支撑阶段摆动腿屈髋平均角速度从无负重时的461.0°/s降到负重10%时的432.2°/s。

由表1可以知道各负重百分比的支撑阶段支撑腿平均髋角速度之间的配对样本T检验并没有显著性差异；各负重百分比的支撑阶段摆动腿屈髋平均角速度配对样本T检验之间没有显著性差异。

2.1.1.2 两大腿剪绞角速度差异分析

图6显示，两大腿剪绞角速度的总趋势是随负重百分比的增加而逐渐变小，两大腿剪绞角速度由无负重时的1163.8°/s降低到负重10%时的1020.5°/s，变化幅度为143.3°/s。

图6 负重—两大腿剪绞速度

由表1可以得知，无负重、负重6%分别与负重8%、负重10%配对样本T检验有显著性差异，P值分别为0.024、0.026、0.023、0.045。随着负重的增加，两大腿剪绞速度受沙背心外力的影响，剪绞速度受到影响，负重超过8%时，动作速度受到了显著的影响。

2.1.2 支撑阶段膝关节的运动学差异分析

2.1.2.1 支撑阶段支撑腿膝角与摆动腿平均速度差异分析

图7 负重—支撑腿、摆动腿膝角平均速度

由图7可以得知，支撑阶段支撑腿膝角平均速度随负重百分比的增加而逐渐减小；摆动腿膝角速度随着负重百分比的增加逐渐减小。支撑阶段支撑腿膝角平均速度从无负重时的262.4°/s降到负重10%时的210.8°/s，变化幅度为51.7°/s。支撑阶段摆动腿膝角平均速度从无负重时的516.4°/s降到负重10%时的460.2°/s，变化幅度为56.2°/s。

由表1可知，除了无负重与负重10%支撑腿膝角配对样本T检验结果又显著性差异外，其余各组配对样本T检验都没有显著性差异；支撑阶段摆动腿膝角速度配对样本T检验中除了无负重与负重8%、负重10%配对样本T检验有显著性差异外（P＜0.05），其余配对样本T检验并没有显著性差异。

2.1.3 负不同重量沙背心跑支撑阶段踝关节的运动学差异分析

2.1.3.1 支撑阶段支撑腿踝角平均角速度差异分析

从图8可以看到，支撑阶段支撑腿踝角平均角速度的变化趋势随负重百分比的增加而减小，支撑腿踝角平均角速度变化由无负重时的524°/s减小至负重10%时的488.8°/s，减小幅度为75.4°/s。

表1显示，在各负重百分比的支撑腿踝角配对样本T检验中只有无负重、负重4%、负重6%与负重10%以及无负重与负重8%的伸踝幅度的配对样本T检验具有显著性差异，其余各组均无显著性差异。

2.1.3.2 支撑阶段小腿回摆速度差异分析

图8 负重—支撑阶段支撑腿踝角平均角速度

图9 小腿回摆速度

由图9可知，小腿回摆速度的变化趋势随着负重百分比的增加逐渐减小，由无负重时的681.1°/s降到负重10%时的635.9°/s，变化幅度为45.2°

由表1可以看到，配对样本T检验中各负重百分比之间并没有显著性差异。

2.2 讨论

根据希尔方程得出的张力—速度曲线关系，当肌肉收缩速度减小时肌肉的力量开始下降，反之当肌肉收缩的速度增大时，肌肉的收缩力量减小。但张力与速度的变化不是成比例的由此可以推断当负沙背心的重量增加时，如果某个环节运动速度减小时，也就是代表这个环节周围维持环节运动的肌肉的收缩速度下降，这样肌肉的收缩力量就会变大，在不负重不影响动作结构的情况下，所牵涉的肌肉就会增大收缩力，运动的负荷强度就会增大，因此达到专项力量的训练效果。

2.2.1 负不同重量沙背心跑对髋专项力量影响

从结果与分析中可以得出，与髋关节有关的运动学指标有支撑腿伸髋速度（伸髋肌群）、摆动腿屈髋速度（屈髋肌群）、两大腿剪绞角速度（伸髋、屈髋肌群），支撑阶段支撑腿平均伸髋角速度随着负重百分比的增大逐渐减小，支撑腿伸髋角平均速度由无负重时的512.5°/s减小为负重10%的461.5°/s；摆动腿屈髋平均速度趋势是随着负重百分比的增加逐渐减小，其中在负重10%时略微反弹，支撑阶段摆动腿屈髋平均角速度从无负重时的461.1°/s降到负重10%时的432.2°/s；两大腿剪绞角平均速度的总趋势是随负重百分比的增加而逐渐变小，由无负重时1163.8°/s降低到负重10%时的1020.5°/s。根据希尔方程张力—速度曲线可以得出：由于支撑腿伸髋平均速度、摆动腿屈髋平均速度、两大腿剪绞角平均速度的趋势随负重百分比的增加而逐渐减小，影响支撑腿伸髋平均速度、摆动腿屈髋平均速度、两大腿剪绞角平均速度的肌群（伸髋肌群、屈髋肌群）所涉及的肌肉张力也成比例的增加。作为支撑阶段不直接受力的摆动腿在支撑腿的影响下，其周围的伸髋和屈髋肌群肌肉的张力也随速度的减小增大，对髋关节的肌群的训练价值也体现在肌肉张力的增加。

2.2.2 负不同重量沙背心跑对膝专项力量影响

与膝关节有关的运动学指标有支撑阶段支撑腿膝角速度（伸膝、屈膝肌群）、支撑阶段摆动腿膝角速度（屈膝、伸膝肌群）、小腿回摆速度（参与肌群摆动腿伸膝肌群）。从结论与分析中可以得出：支撑阶段支撑腿膝角平均速度随负重百分比的增加而逐渐减小支撑阶段支撑腿膝角平均速度从无负重时的262.4°/s降到负重10%时的210.8°/s，变化幅度为51.4°/s；摆动腿膝角速度随着负重百分比的增加逐渐减小，动腿膝角平均速度从无负重时的516.4°/s降到负重10%时的460.2°/s，变化幅度为56.2°/s；小腿回摆速度由无负重时的681°/s降到负重10%时的635.9°/s，变化幅度为45.2°/s。根据希尔方程张力—速度曲线可以得出：由于支撑腿膝角速度、摆动腿膝角速度小腿回摆速度、变化趋势随负重百分比的增加而逐渐减小，影响支撑腿踝角速度、摆动腿踝角速度、小腿回摆速度所涉及的肌肉张力也成比例的增加，这就意味着这些肌肉在负沙背心后的负荷增大，训练价值也在于此。

2.2.3 负不同重量沙背心跑对踝专项力量影响

从结论与分析中可以得出与踝关节有关的支撑腿踝角平均速度（伸踝肌群）支撑腿踝角平均角速度变化支撑阶段变化趋势随负重百分比的增加而增大，变化由无负重时的90.4°/s减小至负重10%时的85.9°/s，减小幅度为为4.5°/s。同样根据希尔方程张力—速度曲线可以得出：由于支撑腿踝角速度变化趋势随负重百分比的增加而逐渐减小，影响支撑腿踝角速度、摆动腿踝角速度所涉及的肌肉张力也成比例的增加，这就意味着这些肌肉在负沙背心后的负荷增大，达到训练目的。

2.2.4 对于负沙背心跑最佳负重百分比探讨分析

表2 对配对样本T检验显著性差异的统计

由表2统计可知，在所有显著性差异中，由于负重4%自身体重的试验占4%；由于负重6%自身体重而产生显著性差异的有11%；由于负重8%自身体重而产生显著性差异的有38%；由于负重6%自身体重而产生显著性差异的有47%。可见负重8%、10%所产生的显著性差异（P＜0.05）占了所有显著性差异的85%。研究证明专项力量应该接近、符合或超过专项比赛动作要求时，才会取得理想的训练效果，只有专项力量训练与专项运动的动作幅度、速度、肌肉用力特征、工作方式、供能系统和心理适应性无限接近时，才能达到最优效果。负重8%、负重10%时，对跑的动作的影响太大，不符合专项力量的要求。而负沙背心重量小于等于自身体重6%时，对行进间跑的动作影响不是很大，同时对跑的各项运动学指标都有较大的影响，所以符合专项力量的要求。因此得出作为专项力量训练负沙背心跑负重重量不能超过运动员自身体重的6%。

负重百分比小于6%越接近0时，负沙背心跑就越接近无负重行进间跑，也就越接近完美的专项力量，但是对力量负荷的要求也越来越不符合。而负重百分比大于6%，越来越大时，负重的重量也就越大，虽然会提高力量训练的强度，提高对肌肉力量的刺激，对专项运动的动作幅度、速度、肌肉用力特征、工作方式、供能系统和心理适应性影响越来越大，造成行进间跑动作缓慢、变形，不利于专项成绩的提高，有可能造成速度障碍，与一般的基础力量的训练价值类似。

在负沙背心跑时，速度随着负重百分比的增加逐渐减小，各负重百分比速度配对样本T检验都具有显著性差异，因此负重时会降低行进间跑的速度不利于肌肉形成速度感。为了克服这一缺点，建议采用此类型专项力量训练时可采用负沙背心的同时采用牵引跑的方法，在不降低或增大速度同时，加大对肌肉的负重强度和刺激，提高运动员的专项力量训练的效果。

3 结论与建议

（1）不同重量负沙背心跑在下肢支撑过程中，支撑腿、摆动腿的髋、膝、踝收缩速度减小、负重后的肌肉张力会增加，对髋关节的蹬伸摆动力量、膝踝关节肌肉SSC力量的发展都有独到的作用，更接近于短跑专项力量的要求。

（2）作为专项力量训练手段，负沙背心跑的重量不宜超过运动员自身体重的6%；负重重量低于运动员自身体重的6%可用于高速度低负荷的下肢专项力量训练；负重重量高于运动员自身体重6%可作为低速度高负荷的下肢基础力量训练。

（3）鉴于负沙背心跑影响速度的缺点，建议采用负沙背心牵引跑或者负沙背心顺风跑的方式来弥补负沙背心跑的不足。通过助力的方式使运动员保持或者超过原来速度的情况下增加对下肢肌肉的刺激，使运动员在没有速度损失或较少速度损失的情况下完成专项力量。

［1］王志强.短跑途中跑支撑摆动技术生物力学机制研究［J］.体育科学，2005（7）：88-94.

［2］李双成.短跑的助力与阻力训练［J］.北京体育大学学报，2003（1）：130-131.

［3］金发仓.短跑途中跑的支撑力量分析［J］.西安体育学院学报，1985（1）：27-30.

Influence of Running with Sand Vest on Leg Force Training of Intermediate Running

YU Run-sheng
（Sport Science and Technology Dept.，Wuhan Sport Univ.，Wuhan 430079，China）

The foreign researches show that running with bearing can improve the leg extensor and reactive power proved by the experiment and training.However，the influence of different bearings on sprint skills and the effect of different bearings on force training are not systematically studied.The paper studies the influence of the running with sand vest on the leg force training of the intermediate running.

sprint；intermediate running；leg force；running with sand vest

G822.1

A

1672-268X（2013）05-0081-04

2013-08-21）

湖北省教育厅科学研究计划项目（D20134101）。