游泳运动员前倾蹲踞式出发时间与技术指标的相关性研究

(山东政法学院 体育教学部，济南 250014)

游泳运动员前倾蹲踞式出发时间与技术指标的相关性研究

李剑

(山东政法学院 体育教学部，济南 250014)

运用统计学方法找出影响前倾式蹲踞式出发时间的主要水上及水下技术指标。选取山东省优秀游泳女运动员10名，运用2台陆上摄像机、1台水下摄像机与1台测力起跳台同步定机拍摄15 m完整出发技术动作周期，使用Kwon3D和Biowave进行运动学和动力学数据解析，使用统计学软件SPSS对26个指标进行了相关性分析，发现前倾式蹲踞式出发总时间受水下时间的影响；出发台上时间受后腿膝关节角度和蹬离时间的影响；出发腾空时间受起跳角和腾空高度的影响；水下时间受入水深度、水下打腿次数、入水角、水下水平初速度和滑行髋关节角度的影响；腾空时间影响入水距离和入水水平初速度；腾空阶段髋关节角度影响入水水平初速度；前脚水平蹬离最大力量影响入水水平初速度和水下水平初速度；起跳角和前后脚水平蹬离力量影响离台水平速度，离台水平速度影响腾空高度、入水角、入水距离。

游泳蹲踞式出发；相关性；起跳台技术；腾空技术；水下技术

游泳比赛由出发、途中游、转身、冲刺和到边5个环节组成，在以0.01秒决定胜负的短距离游泳比赛中出发是影响成绩一个重要因素。我国优秀运动员与国外优秀游泳运动员出发台技术上存在较大差距：身体条件、爆发力、力量等方面先天不足，空中身体控制、入水角度、水下滑行时身体流线型、水下打腿、出水角度等方面技术不足[1],这些问题可以通过训练得到一定程度弥补。哪些技术是影响出发成绩的关键因素，哪些是次要因素，前人进行了理论研究，做出了推论。

庄明谦[2]通过把人体看成一个以重心为质心的质点；忽略人体在出发过程中的空气阻力，假设出发瞬间运动员腾空初速度方向与蹬离角度相同，通过数学计算得出腾空初速度是影响入水距离主要的外在影响因素, 腾起高度是次要外在因素，蹬离角度是非影响因素。

威尔逊[3]、安东尼[4]、仲宇[5]、张铭[6]和王伯超[7]等采用录像解析的方法，从4个阶段(预备姿势阶段、离台阶段、腾空阶段、入水阶段)，对时间(8种)，角度(7种)，速度(14种)共29种运动学变量进行了研究和分析，推断出：影响出发总时间的因素有：出发姿势、入水方式[3]；影响出发台时间的因素有：膝关节角度，身体重心投影[8]，反应时间和蹬离出发台的时间[6];影响腾空时间的因素有：入水距离、蹬离角度、离台初速度、最大的水平速度[7]；影响离台水平初速度的因素有；身高、抛射角度、入水角度[3]，蹬台力量和蹬台倾斜角[9]；影响入水距离的因素有：离台速度、入水方式[3], 身体重心高低[9]影响出水时间的因素有：水下滑行技术,水下膝关节角度，入水深度[7]。

综上所述，前人通过录像分析对水上运动学指标对出发时间的影响，进行了推断，但没有进行统计学验证；对出发蹬力和水下相关技术对出发成绩的影响(由于当时动力学测试与水下录像解析技术不成熟)，尚未发现类似研究。目前,前倾式蹲踞式出发成为了国际泳坛主流的出发技术，所以本研究的目的是通过理论与实践研究相结合的方式，运用统计学方法找出影响前倾式蹲踞式出发时间的主要水上/水下技术指标，为游泳训练提供理论参考。

1 研究方法

1.1 研究对象

山东省优秀游泳女运动员10名，年龄20±0.8岁，身高173±1.4厘米，体重65±3.8公斤，训练年限9±2.1年，一级运动员以上，前倾式蹲踞式出发为其主要出发技术。

1.2 实验设计

将2台摄像机置于岸上定机拍摄(SONY，1 000 e，拍摄频率25 Hz，曝光时间1/250 s，机高150 cm，距离拍摄泳道8米)，其中1台主光轴对准起跳台，另1台拍摄出发全程；1台水下高清摄像机挂于池壁(拍摄频率25 HZ，机高150 cm，距离拍摄泳道6米)，1台专业游泳测力起跳台(Kistler，瑞士，型号9691A，国际标准起跳台具有三维测力功能)，1套比赛用专业发令计时装置(科罗拉多，美国)，1个同步采集盒。陆上摄像机、水下摄像机与测力台同步定机拍摄一个15 m的完整技术动作周期，由国家一级裁判完成发令与计时工作(记录入水时刻时间、出水时刻时间、到达15米线时间)。要求每名运动员进行5次前倾蹲踞式出发，选取成绩最好的3次进行分析。测试按照正式比赛要求进行。

1.3 测试指标

出发15米时间T1、出发台时间T2、水下时间T3、出水后到达15米时间T4、身高X1、预备前腿膝关节角度X2、预备后腿膝关节角度X3、神经反应时X4、蹬离时间X5、起跳角X6、水下水平初速度X7、离台水平速度X8、腾空高度X9、腾空时间X10、入水距离X11、入水角X12、入水水平初速度X13、腾空髋关节角度X14、入水深度X15、滑行髋关节角度X16、水下打腿次数X17、蹬离时间X18、前脚水平蹬离最大力量X19、前脚垂直蹬离最大力量X20、后脚水平蹬离最大力量X21、后脚垂直蹬离最大力量X22。

1.4 数据处理

视频数据采集从台上预备姿势开始到运动员到达15米线为止,使用Kwon 3D软件进行分析，人体模型包括19个点：左右大脚趾、左右踝关节、左右跟骨、左右膝关节外侧、左右髋关节外侧、左右肩关节、左右肘关节外侧、左右腕关节外侧、左右手掌中部，头顶，滤波频率为8 Hz。人体重心高度数据均与身高进行了标准化处理。动力学采集从发令到双脚离台为止的数据，采用Biowave软件进行分析，压力数据均与体重进行了标准化处理。采用spss13.0统计软件对测试数据进行相关性分析，r为相关系数，Plt;0.05视为有显著性差异。

2 研究结果与分析

如表1所示，出发15米时间与大部分测试指标无明显相关，只与入水深度X15(r=-0.643,p=0.048)和水下打腿次数X17(r=-0.579,p=0.007)呈明显负相关，相关系数大；和水下时间T3(r=0.489,p=0.035)指标呈明显正相关，相关系数中等，说明水下部分技术是影响出发时间的主要因素，水上部分技术影响不明显。本研究结果与前人推断的出发姿势和入水方式是影响出发总时间的主要因素不一致[3]，因为威尔逊的研究只分析了水上运动学指标得出的结论存在片面性，所以不一致。

表1 出发15米时间与指标相关性

本研究分析如下：发现运动员入水距离为3.24±0.31米，水下游进距离为7.27米±0.35米，水上游进距离为4.49±0.34米，其中水下游进距离在15米出发距离中所占比例最大，且水下游进时间在15米出发时间中所占比例最大，所以水下测试指标对总时间的影响更明显。整个出发出水游阶段的兴波阻力大于水下阶段的水阻力大于预备阶段、离台阶段、腾空阶段的空气阻力[10]，虽然空气阻力小，但是水上飞行时间受出发台蹬离角度和人体力量极限的限制时间减少有限，而水下阻力小于兴波阻力，同等距离水下游进就会比水上游进用时短，建议运动员重点改进水下相关技术。

表2 出发台时间与部分指标相关性

如表2所示，出发台时间与身高X1，预备阶段前腿膝关节角度X2，神经反应时无明显相关，与预备后腿膝关节角度X3(r=-0.451，P=0.037)明显负相关，与蹬离时间X5(r=0.896,P=0.023)呈明显正相关。说明预备姿势时后腿膝关节角度在测试值范围内(测试值在80～110度之间)角度越大时，出发台时间越快；蹬离时间越短，出发台时间越快。与前人研究推断的出发姿势对出发台时间有影响[3]、膝关节微屈有利于起跳[6]和蹬离出发台时间快则出发台时间快[8]一致，但与反应时是影响滞台时间的主要因素[6]推论不一致。

本研究分析如下：蹲踞式出发要求髋、膝、踝三个关节都处于有利的屈曲角度，让伸肌群处于适宜的拉长状态，蹬离时肌肉才能产生爆发式收缩，增加蹬力。因为膝关节深屈，大腿杠杆臂增长，参加肌肉多且处于静力紧张状态，易疲劳，不利于发挥肌肉力量。如果肌肉在收缩前放松，并预先适当拉长，大于90度时可获得较大的力量和起跳速度，但不是越大越好，身体接近竖直姿势时，臀大肌对髋关节伸展不起作用，所以预备后腿膝关节角度对出发台时间有影响。理论分析离台时间=神经反应时+蹬离时间。本研究发现运动员神经反应时间为0.19±0.03 s，蹬离时间为0.65±0.08 s。神经反应时间为运动员听到发令到身体开始有所反应的时间，个体神经系统受遗传特征影响,是天生的，想获得较大提高比较困难，且所占比例较小，所以对出发时间无明显影响。蹬离时间为身体开始反应到身体离台的时间(及起跳动作耗费的时间)，此时间与肌肉反应速度有关，可后天练习小幅提高，所以神经反应时间对出发台时间的影响不大，蹬离时间对出发台时间的影响较大。

表3 腾空时间与部分指标相关性

如表3所示，腾空时间与起跳角X6(r=0.735,P=0.021)、腾空高度X9(r=0.688,P=0.034)、和入水距离X11(r=0.839,P=0.009)呈明显正相关，相关系数大；与入水水平初速度X13(r=0.341,P=0.047)呈负相关，相关系数偏小；与腾空髋关节角度X14无明显相关。说明起跳角和腾空高度是影响腾空时间的关键因素，腾空时间是影响入水距离的关键因素，是影响入水水平初速度的次要因素。本研究与前人研究的入水距离和离台水平初速度结果一致[7]，与离台水平速度和起跳角度是影响腾空时间影响因素的推断不一致。

本研究分析如下：根据力学公式：Vy=Vcosa，起跳角越大，则腾空高度越大，垂直分速度越大，空中飞行时间相应较长；腾空时间越长，速度衰减越大，所以入水距离虽然受到腾空时间的影响但是相关性不大；离台水平速度越大，越有利于运动员在相等时间前移距离增大，在相等时间内增加滑行距离，所以与入水距离相关(见表5)，与腾空时间关系不大。所以建议运动员增加空中的飞行距离(空中阻力小与水中阻力，同样的距离所花费的时间少)，而不是一味地减小起跳角追求离台水平速度。

表4 水下时间与部分指标相关性

如表4所示，水下时间与水下水平初速度X7(r=-0.515,P=0.036)和滑行髋关节角度X16(r=-0.582,P=0.046)呈明显负相关，相关系数中等；与入水角X12(r=0.316,P=0.042)呈明显正相关，相关系数偏小；与入水深度X15(r=0.719,P=0.003)和水下打腿次数X17(r=0.839,P=0.015)明显正相关，相关系数大；与入水水平初速度X13明显无关。说明入水深度和水下打腿次数是影响水下时间的关键因素，入水角、水下水平初速度和滑行髋关节角度一定程度上影响水下时间。与前人研究的推断[7]入水滑行阶段技术的好坏, 直接影响出发的效果的推断一致。

本研究分析如下：入水角小(在测试值范围内)，可以保持较好的入水水平速度，入水深度较小，减少滑行距离，减少水下时间，但入水瞬间所占比例较小，所以入水角与水下时间相关，但相关系数不大，而入水深度则与其负相关；水下水平初速度越大，同样距离所花费的时间越少，而滑行阶段髋关节角度越大，身体流线形越佳，阻力越小，水下花费时间越少，所以水下水平初速度、滑行阶段髋关节角度与水下时间明显负相关，相关系数中等。水下打腿次数越多，则游进的距离越大，水下时间越多，所以水下打腿次数与水下时间正相关。

表5 离台水平速度与部分指标相关性

如表5所示，离台水平速度与起跳角X6(r=-0.764,P=0.012)(在测试值在25～55度范围内)呈明显负相关，相关系数大；与腾空高度X9(r=0.329,P=0.034)成明显正相关，相关系数不大；与入水距离X11(r=-0.494,P=0.027)、前脚垂直蹬离最大力量X20呈(r=-0.488,P=0.018)明显负相关，相关系数不大；与前脚水平蹬离最大力量X19(r=0.857,P=0.011)和后脚水平蹬离最大力量X21(r=0.724,P=0.045)呈明显正相关，相关系数大。说明起跳角、和前后脚水平蹬离力量是影响离台水平速度的关键因素，离台水平速度一定程度上影响了腾空高度、入水角、入水距离。与前人研究的起跳角[7]、入水角[3]与下肢蹬力[9]是离台水平速度的主要影响因素一致。本研究分析如下：根据力学公式：Vx=Vsina，起跳角越小，离台水平速度相应越大；根据力学公式F=ma，则水平后蹬力量F越大，人体产生的水平加速度a也越大，所以水平后蹬力量是提高离台水平速度的重要因素。

表6 入水水平初速度与部分指标相关性

如表6所示，入水水平初速度X13与腾空髋关节角度X14(r=0.327,P=0.021)呈明显正相关，相关系数较高；与前脚水平蹬离最大力量X19(r=0.378,P=0.015)和水下水平初速度X7(r=0.255,P=0.039)呈明显正相关，相关系数小；与入水深度X15、前脚垂直蹬离最大力量X20、后脚水平蹬离最大力量X21和后脚垂直蹬离最大力量X22无明显相关。说明腾空阶段髋关节角度是影响入水水平初速度的关键因素，入水水平初速度会受到前脚水平蹬离最大力量的影响，影响不大，同时小幅度影响水下水平初速度。

本研究分析如下：空中髋关节角度小的运动员，多在入水前通过髋关节伸展增加角速度和入水角，入水角度大，则入水水平初速度小，若入水时上下肢不能协调配合，则易造成身体与水面的接触面积过大，增加阻力，减小入水速度，所以空中髋关节角度对入水水平初速度有影响，但是相关系数不大；前脚水平蹬力大，则水平初速度大，同时也受空中姿势、入水阶段相关指标的影响，所以前脚水平蹬力明显影响入水水平初速度，但相关系数不大。

3 结论

3.1 前倾式蹲踞式出发总时间受水下时间的影响更明显。

3.2 前倾式蹲踞式出发台上时间受后腿膝关节角度和蹬离时间的影响；出发腾空时间受起跳角和腾空高度的影响；水下时间受入水深度、水下打腿次数、入水角、水下水平初速度和滑行髋关节角度的影响。

3.3 前倾式蹲踞式腾空时间影响入水距离和入水水平初速度；腾空阶段髋关节角度影响入水水平初速度，前脚水平蹬离最大力量影响入水水平初速度和水下水平初速度；起跳角和前后脚水平蹬离力量影响离台水平速度，离台水平速度影响腾空高度、入水角、入水距离。

3.4 建议山东省优秀运动员预备姿势时后腿膝关节角度不小于90度，增加腾空高度，增大入水距离，增加蹬离力量，适当减小入水角，减少入水深度，水下保持良好身体流线型，增加打腿次数。但游泳运动出发时间受到各种运动学和动力学因素的影响，各阶段各个影响因素相互联系又相互影响，单一或几种影响因素的改变并不能确保出发成绩的提高，运动员要根据自身特点提升弱势技术。

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Correlationofstarttimeandtechniquesinswimmingforwardtrackstart

LI Jian

(Dept.ofPhysicalEducation,ShandongUniversityofPoliticalScienceandLaw,Jinan250014,Shandong,China)

In order to check the correlation of start time and over/under water techniques by statistical method, 10 female swimmers were recruited; 2 overwater camera, 1 underwater camera and 1 professional launching platform were used to collect data in 15 m start, Kwon3D and Biowave were used to analyze the kinematic data, SPSS was used to analyze the correlation of 26 variables. It was found that start time was influenced by underwater time; launching start time was influenced by knee angle of back leg and departure time; air time was influenced by take-off angle and fly height; underwater time was influenced by underwater height, dolphin kick times, diving angle, initial horizontal velocity underwater and glide hip angle; fly distance and initial horizontal velocity underwater were influenced by air time; diving initial horizontal velocity was influenced by flying hip angle; diving and underwater initial horizontal velocity were influenced by max horizontal force of forefoot; departure horizontal velocity was influenced by take-off angle and departure horizontal force of both feet; fly height, diving angle and fly distance were influenced by take-off horizontal velocity.

swimming forward track start; correlation; platform technique; air technique; underwater technique

2014-03-30

李剑(1975- )，男，讲师，硕士，研究方向体育教育、游泳训练。

A

1009-9840(2014)04-0075-04