三级跳过程中运动员腿部肌肉力量特征研究

□于 恒 孙 桐（中南大学湖南长沙410012）

三级跳过程中运动员腿部肌肉力量特征研究

□于 恒 孙 桐（中南大学湖南长沙410012）

腿部肌肉力量直接影响到运动员的速度与力量情况，从而决定着其弹跳能力以及最终的跳远成绩，是三级跳训练的核心内容。对中南大学八名三级跳运动员进行了动力学分析，深入研究了其腿部神经肌肉功能与冲击负荷之间的关系，最终发现运动员第二跳能够对地面产生最强冲击力，其脚掌压力与最终的跳远成绩呈正相关关系，脚后跟与前脚掌下出现最大压力峰值，后腿伸张肌在高速运动中表现出高速率活化的特点。运动员遵循此种运动规律，能够最大化的提高三级跳训练质量和效率。

三级跳腿部肌肉力量特征

三级跳的影响因素很大程度上来自于运动员腿部的力量、速度与控制能力。美国著名运动训练学专家詹姆斯?哈伊认为：“三级跳运动员的身体特征不一样，由此导致其跳跃技术存在鲜明差异，但无论采用什么样的跳远技术均需要腿部肌肉在适当方向上产生最大的力，并且要掌握好发力的时机与节奏。”这既强调了腿部肌肉在三级跳运动过程中的重要作用；同时也展现了其肌肉运动的技巧性与生理学特征。目前，部分学者也对这一问题进行了研究，但主要停留在对运动员脚部触地垂直力、起跳垂直力、地面反作用力与足底压力上，而很少能够从生物学的角度来系统剖析运动员腿部肌肉力量与用力特征。这由此需要我们采用科学的方式来系统剖析其腿部肌肉运动特征，由此深化运动员对于自身腿部肌肉运动方式的认识，为更加科学地进行三级跳训练奠定基础。

1、研究对象与方法

1.1、研究对象

本人选取中南大学的八名（男、女各四人）三级跳运动员作为研究对象，其平均年龄为20.1岁，平均身高为178.6厘米，平均体重为66.8千克，平均成绩为13.6米。

1.2、研究方法

本人主要采用运动测试的方式来统计分析八位运动员在三级跳过程中的腿部肌肉力量特征。具体来说，八位运动员在完成一个周期的训练之后，每人进行3次试跳，在此过程中，本人采用J VC相机拍摄运动员助跑的最后5米过程，采用测力平台（频率为± 50H z）检测运动员正常行走时对地面的用力负荷以及在三级跳过程中踏板时对地面的用力负荷，对比分析，获得运动员运动时对地面产生的反作用力情况。随后，本人采用压力数据采集系统，一方面检测各个运动员脚部压力分布情况；另一方面检测运动员脚部两侧肌电活动情况，再采用传感鞋垫（频率为200H z）和肌电图导线（频率为800H z）链接到数据采集器上，再将数据采集器链接到运动员的脚背部位，以此来检测运动员股外肌、臀大肌、腓肠肌的肌电图，通过处理器获取详细的数据资料，获得腿部肌肉、臀部肌肉在单足跳、跨步跳、跳跃运动过程中的作用方式。

2、数据统计分析

在完成了运动测试之后，本人依据运动员触地过程中对于踏板所带来的触地作用力的方向，将其触地分为制动与蹬伸两个时间段，采用合力与合力方向来计算运动员触地过程中的最大力度和平均力度情况。另外，在完成了对肌电信号的采集之后，本人分0-50毫秒的着地前阶段、50-100毫秒的着地前预收缩阶段、制动阶段和蹬伸阶段来计算标准肌电图在不同阶段的肌肉力量特征，并将其制成一个活动图，与运动员在正常行进中的肌电图进行对比分析，获得运动员在三级跳状态下肌肉力量的作用特征。这些数据均采用统计学软件SPSS6.0进行处理，由此形成有关特定指标的平均值与标准差的准确的调查结果。

3、运动测试结果

从三级跳最终成绩的角度来说，4位男运动员的平均成绩为15.37米，4位女运动员的平均成绩为11.98米，8位运动员三级跳的总体平均成绩为13.7米。8位三级跳运动员的平均助跑速度为每秒8.8米，与成绩之间的标准差为0.9，小于0.01，因此可以确定运动员助跑速度与跳远成绩高度相关。另外，运动员在单足跳、跨步跳、跳跃三个阶段的时间、速度分布情况直接决定着其跳跃状态，并由此影响到其最终的跳远成绩，调查发现，八位运动员单足跳的平均时间为0.14秒，跨步跳的平均时间为0.16秒，跳跃的平均时间为0.18秒，而且这三个阶段的平均制动时间分别为0.089秒、0.097秒和0.123秒，而这三个阶段中所发生的蹬伸平均时间分别为0.05秒、0.067秒和0.071秒，均呈现出逐渐递增的状态。对比分析可以看出，运动员在跨步跳过程中所产生的垂直方向和水平方向的地面反作用力最大，而且制动阶段所产生的触地作用力远远大于蹬伸阶段的地面作用力，而且在垂直方向所产生的触地作用力分别为运动员平均体重的11.6、15.15、13.2倍，而在水平方向所产生的向前作用力分别为运动员平均体重的5.8、10.1、7.8倍，由此进一步彰显了运动员在单足跳、跨步跳、跳跃阶段所产生的各不相同但却都力度明显的巨大制动作用力情况。

在对运动员用力负荷进行统计分析过程中，也生成出单足跳、跨步跳、跳跃三组力量曲线图，运用多元回归分析之后发现，八位运动员在制动阶段所产生的最大触地垂直力度和在蹬伸阶段所产生的最大向前水平力度，对于三级跳最终的运动成绩来说是最佳的反作用力。前者力度的比重为57.1%，而后者力度的比重则为26.2%。另外，八位运动员在脚后跟和前脚掌所产生的压力值最大，是运动员正常行进中压力值的4倍之多，而脚部中间位置所产生的压力值最小。这也充分说明，运动员在单足跳、跨步跳、跳跃三个阶段脚后跟和脚前掌的最大压力有显著差异，而单足跳的压力值在三个阶段中最小。除此之外，测试发现八位运动员前脚掌后面部位的最大压力值与跳远成绩相关度比较高。另外，八位运动员前脚掌、脚中间、脚后跟三个部位所采集的最大压力值与三级跳成绩之间的相关系数分别为0.71、0.87、0.90，由此说明运动员前脚掌的压力值对于跳远成绩的影响效果最为明显。制动阶段股外侧肌群肌电平均值要远远大于蹬伸阶段的平均值，而且单足跳、跨步跳、跳跃阶段大腿伸肌群具有高水平的制动与预活动能力，在剧烈运动过程中的参与度比较高。

4、结果与分析

通过对以上检测结果的系统分析可以看出，三级跳运动员在单足跳、跨步跳、跳跃三个阶段承受着较大的地面反作用力，在触地过程中所产生的最大垂直力度和压力情况分别是运动员身体重量的9倍和3倍之多，而且这三个阶段所产生的向前水平力度也比正常行走时所产生的向前水平力度高出4倍之多。另外，由于四位女运动员跳远距离相对比较短，因此其前脚掌后部压力呈现出散点分布的状态，而且与跳远成绩之间的关系接近“0”的位置，无法说明二者之间的相关性。随后，本人选择其中一名男运动员进行了10次三级跳，其成绩在13-15米之间，而其前脚掌后部压力与三级跳成绩之间的相关性为0.85，由此充分说明二者之间具有较高的相关性，也即是运动员前脚掌后部压力直接影响到三级跳成绩。除此之外，调查发现，运动员制动阶段合力的逐渐降低、合力方向的变化、着地时间的逐渐延长，说明运动员在三级跳过程中所表现出的向前运动的水平速度在三个阶段呈现出逐渐降低的发展趋势，从而潜在地说明了运动员在跳跃阶段的脚部着地时间最长。为了保证在三级跳过程中创造最大限度的向前水平速度，运动员往往将制动阶段平均合力制动角的倾斜度保持在90度左右，从而增强肌肉运动的节奏感与协调性。

通过对运动员臀大肌在单足跳、跨步跳、跳跃阶段着地前50毫秒肌电活动与跳跃成绩之间关系的分析发现，运动员如果能够将大腿伸肌群稳定在一个高水平预期活动能力和制动动作的状态，能够有效地降低制动阶段腿部的弯曲度，一方面能够辅助运动员规范地完成各个阶段的动作；另一方面也能够提高运动员水平运动速度，从而产生更大的向前运动力度，最终提高运动员的跳跃成绩。这由此也说明运动员在运动前适当地进行预先活动，可以有效地提高制动阶段的肌电效能和触地时的肌肉节奏，而且也进一步说明预先活动能够提高α-β神经元之间的相互作用，增大纺锤肌的柔韧性与灵活性，强化肌腱的坚韧度，从而有效地调整腿部动作的灵活性，增强腿部肌肉的力量感与柔韧性，对于补偿高速运动过程中的力量衰竭具有重要作用。

在三级跳过程中，运动员会因为髋部伸肌群无法有效地参与拉伸活动而出现过度屈膝的问题，毕竟髋关节的伸展主要依赖于臀大肌的拉伸作用，其拉伸效果不好，自然会导致髋关节向下过度移动，从而导致运动员外在形体过度屈膝的问题。而最终研究结果也充分说明，运动员通过屈膝来降低身体重心，能够在一定程度上减少臀大肌的拉伸幅度，解决其运动参与度不够的问题。然而，运动员在高速运动过程中的过度屈髋行为，也会带来膝关节与踝关节的移动，在潜移默化中造成跳跃动作的变形，从而影响到其最终的跳跃成绩。基于此，运动员需要预先锻炼膝部伸肌和趾部屈肌来提高肌肉的硬度、柔韧性与灵活性，从而有效地规避三级跳过程中膝关节、踝关节不必要的动作。另外，运动员神经肌肉在部分情况下也会出现保护失灵的问题，诸如当身体其他部分肌肉僵硬甚至出现肌肉受伤的时候，运动员神经肌肉则会在不自觉间出现协调性不够、配合性不足的问题，从而影响到其他部分肌肉力度、柔韧性与灵活性的发挥，从而影响到运动员技术的表现以及最终的跳跃成绩等等。而部分学者则通过一系列的实证研究之后提出三级跳运动员通过巨大的张力和力量峰值进行身体机能、身体肌肉的训练能够在一定程度上改变并增强骨质排列阵式，提高运动员的运动能力。

总体来说，通过对八位三级跳运动员的实证研究可以看出，运动员在跨步跳过程中能够产生最大的触地力度，另外我们可以通过运动员在制动阶段所产生的最大垂直力度和起跳过程中的最大水平力度来准确地预测运动员的在该运动项目中的潜能情况。另外，三级跳运动员在单足跳、跨步跳、跳跃阶段的前脚掌足底压力与最终的成绩具有高度相关性，而且可以说其前脚掌足底压力越大，其最终的跳跃成绩越好，并且运动员在脚后跟和前脚掌处出现最大的压力峰值。除此之外，三级跳运动员神经肌肉系统的柔韧性、力量性、灵活性能力对于双脚着地部位具有显性影响，而进行适当的预活动则可以提高肌肉的高速率活化性，增强腿部肌肉的离心收缩能力，从而提高神经肌肉系统的性能，为接下来单足跳、跨步跳、跳跃阶段的剧烈运动奠定基础。

［1］（美）雅各比.跳跃项目全书［M］.北京：人民体育出版社，2013，3.

［2］余丁友.高水平三级跳运动员的力量与速度训练探析［J］.浙江体育科学，2014，（2）.

［3］和平.论三级跳远专项素质的训练负荷特征［J］.天津体育学院学报，2013，（1）.

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