篮球、足球运动员原地纵跳时下肢力量的对比分析及力学参数的相关性研究

张健 闫霞 张红 孔晓阳

摘要：为探索篮球和足球项目运动员下肢力量的特征差异，运用数理统计法、文献资料法、实验法等方法，使用Kistler测力台，关节角度尺和节拍器等仪器，对50名篮球二级运动员和40名足球二级运动员进行统一动作要求的CMJ、CJb和CJs动作测试。分析结果：1）CMJ测试结果显示，篮球运动员的纵跳高度高于足球运动员，其他参数未见显著差异；篮球运动员的起跳高度与快肌纤维比和平均功率呈高度正相关，与预拉伸效果呈正相关，与瞬时力值相关度较低；而足球运动员的起跳高度与平均功率和快肌纤维比呈高度正相关，与瞬时力值和预拉伸效果相关度较低。2）CJs测试中，篮球和足球运动员的平均高度指标具有非常显著差异，平均功率指标具有显著差异，其余指标均未见显著差异；篮球和足球运动员的平均高度均与平均功率呈高度相关，与腿部平衡指数呈正相关；平均功率与平均高度和腿部平衡指数呈高度相关；下肢刚度与平均接触时间呈高度负相关。3）CJb测试中，篮球和足球运动员的各项指标均未见显著差异；篮球运动员平均功率与平均高度和平均瞬时力值呈高度相关；平均瞬时力值和平均时间呈高度相关；高度疲劳指数和功率疲劳指数呈高度相关。足球运动员除高度疲劳指数和功率疲劳指数相关度较低外，其余与篮球运动员结果一致。

关键词： 篮球；足球；原地纵跳；下肢力量；相关性

中图分类号： G 804.6 文章编号：1009783X（2016）03027805 文献标志码： A

Abstract：The purpose of this study is to explore the characteristic difference of basketball and football players lower limb strength.Through using the method of mathematical statistics，literature review and experiment，the Kistler force platform，joint angle ruler and metronome，this paper makes unified action requirements of CMJ，CJb and CJs test for 50 secondclass basketball players and 40 football players.The research results show that 1） the CMJ test results show that the basketball players height of vertical jump higher than football players and other parameters no significant difference；basketball players jump height and fast twitch muscle fiber ratio and average power is highly positively correlated，and pre tension effect was positively related，force and instantaneous value low correlation；and football players jump height and average power and fast twitch muscle fiber ratio showed a highly positive correlation，force and instantaneous value and pre stretching effect correlation degree is low.2） CJs test，basketball and football players of average height index has very significant difference，the average power index has significant difference.Other indexes had no significant difference；the average height of basketball and football players are and average power were highly correlated，and leg balance index was positively.Average power （pavg） and maximum height and leg balance index was highly correlated；lower extremity stiffness and average contact time was highly negative correlation.3） CJb test，the indexes of basketball and football players had no significant difference；basketball player to average power and the average height and average instantaneous values were highly correlated；the average instantaneous value and the average time was highly correlated；highly fatigue index and power fatigue index was highly correlated.Football players，in addition to the height of the fatigue index and power index of fatigue low correlation，the results consistent with basketball player.

Keywords：basketball；football；standing vertical jump；lower limb strength；correlation

近几年来，随着篮球和足球运动的发展，比赛激烈程度大幅度提高，运动员的技战术水平也随之提高，同时，对运动员的身体素质和体能也提出了更高的要求[1]。其中，下肢力量是各项身体素质的基础，也是跑、跳、投等各种动作的动力，发展运动员的下肢力量对于提高比赛成绩有着本质的影响。有关研究结果表明，足球运动中，远距离射门、长传能力不仅与技术水平有关，而且与髋、膝关节肌肉的快速屈伸力量密切相关[2]。如果没有力量的保证，运动员不可能高质量地完成技术动作。而在篮球运动中，下肢力量同样非常重要，能够影响技战术水平的提升与项目专项能力，是运动员身体素质的重要组成部分[3]。

国内外经常采用Kistler三维测力平台来测定运动员在进行跳跃时的下肢力量，用连续原地纵跳摸高的方法测试篮排球运动员的力量耐力，其主要目的是进一步分析和研究运动员下肢肌群的反应力量。郑亦华研究发现，下肢肌肉力量对原地纵跳的起跳效果起着重要的作用[4]。现在的研究一致认为，无论哪一种纵跳形式，纵跳的高度都与下肢肌肉的绝对力量和暴发力量呈高度相关，下肢肌肉力量的大小直接决定纵跳可能达到的最大高度[5]。

目前，关于下肢力量的研究，大多集中在小样本量或CMJ这一个动作模式中，对于大规模数据的量化研究和连续纵跳、直膝跳的研究较少。对CMJ的研究大多集中在不同项目运动员CMJ动作形式下的力学特征和对比分析，以及各种训练和拉伸手段对跳跃能力的影响等方面[67]。本研究通过CMJ、CJb和CJs 3个动作的原地纵跳测试，对比分析篮球运动员和足球运动员下肢力量的动力学特征及参数的相关性，通过量化研究进行回归分析，从而为篮球和足球运动员的下肢力量训练提供必要的理论基础和实验依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究选择首都体育学院运动训练专业学生90人，其中：篮球专项男生41人，女生9人；足球专项男生29人，女生11人。运动级别均为二级，身体健康且无下肢陈旧性疾病。基本情况见表1。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

检索和阅读短跑运动员下肢力量的相关文献，收集整理并分析相关的研究成果。

1.2.2 实验法

本研究使用的实验仪器分别是瑞士产Kistler测力台、关节角度尺和节拍器。受试者需按要求分别在测力台上完成CMJ（counter movement jump）、CJb（continuous jump bent legs）和CJs（continuous jump stright legs）3个动作的测试，具体动作要求为：1）CMJ测试，受试者以双手叉腰姿势起始，两腿开立与肩同宽，躯干正对前方，听到开始口令后，保持躯干尽可能不动，完成快速连贯的下蹲起跳（蹲至90°），落地后自然缓冲直立；2）CJb测试，在CMJ测试的动作要求基础上连续起跳，测试时间25 s，频率用节拍器控制在1次/s；3）CJs测试，受试者以双手垂于体侧，直立姿势起始，两腿开立与肩同宽，躯干正对前方，听到开始口令后，摆臂同时向上跳起，保持膝关节尽量不弯曲，仅利用脚尖发力，做直膝连续跳5～10次。

注意事项：测试前，受试者预先进行5～10 min的热身活动和熟悉动作的练习。CMJ动作练习过程中用关节角度尺测量下蹲角度，保证每次起跳时膝角均为90°。至受试者严格规范测试动作后开始正式测试，进行2次正式起跳，选取其中最好一次进行分析；由于CJb测试结果中含疲劳因素的影响，因此，原则上要求受试者按要求一次完成测试：若第1次测试不符合要求，则至充分休息后再进行第2次测试；CJs动作进行2次试跳，取最好的一次进行分析。

1.3 统计学方法

所有实验数据采用SPSS 22.0统计学软件进行分析，实验结果用“X±SD”表示。使用独立样本t检验、相关分析和多元回归分析对2个项目运动员纵跳的动力学数据进行统计。检验水准为P<0.05，差异显著；P<0.01，差异非常显著。

2 研究结果

2.1 篮球和足球运动员CMJ测试结果

2.1.1 篮球和足球项目运动员CMJ各项参数的对比结果

起跳高度（hf）指标，篮球运动员和足球运动员相比，存在显著差异；其余指标包括功率、瞬时力值、快肌纤维百分比和肌肉预拉伸效果，均未见显著性差异，见表2。

2.1.2 CMJ测试结果中各参数的相关性结果

起跳高度与平均功率呈高度相关，相关系数为0.756，与预拉伸效果呈正相关；平均功率与最大高度、瞬时力值和快肌纤维百分比呈高度相关；快肌纤维百分比与起跳高度和平均功率呈高度相关，见表3。

起跳高度与平均功率和预拉伸效果呈高度相关，相关系数分别为0.863和0.912；平均功率与起跳高度和快肌纤维百分比呈高度相关；快肌纤维百分比与起跳高度和平均功率呈高度相关，见表4。

2.2 篮球和足球运动员CJs测试结果

2.2.1 篮球和足球项目运动员CJs各项参数的对比结果

篮球和足球运动员平均高度指标具有非常显著的差异，平均功率指标具有显著性差异，其他指标均未见显著差异，见表5。

2.2.2 CJs测试结果中各参数的相关性结果

篮球项目运动员平均高度与平均功率呈高度相关，相关系数为0.852；平均功率与最大高度、腿部平衡指数呈高度相关；下肢刚度K值与平均时间呈高度负相关，相关系数为-0.727，见表6。

足球项目运动员平均高度与平均功率呈高度相关，相关系数为0.935；平均功率与平均高度呈高度相关，与腿部平衡指数呈正相关；下肢刚度K值与平均时间呈高度负相关，相关系数为-0.762，见表7。

2.3 篮球和足球运动员CJb测试结果

2.3.1 篮球和足球项目运动员CJb各项参数的对比结果

篮球和足球运动员所有指标比较，均未见显著差异，见表8。

2.3.2 CJb测试结果中各参数的相关性结果

篮球项目运动员平均高度与平均功率呈高度相关，相关系数为0.791；平均功率与平均高度和平均瞬时力值呈高度相关；平均瞬时力值和平均时间呈高度相关；高度疲劳指数和功率疲劳指数呈高度相关，见表9。

足球项目运动员平均高度与平均功率呈高度相关，相关系数为0.865；平均功率与平均高度和平均瞬时力值呈高度相关；平均瞬时力值和平均时间呈高度相关，见表10。

2.4 力学参数的回归分析

对一次纵跳CMJ测试进行回归分析。以起跳高度为因变量做逐步回归分析。快肌纤维百分比和预拉伸效果能显著预测篮球运动员起跳高度，回归方程为Y=20.362+0.649X1+0.202X2，其中Y表示起跳高度，X1代表快肌纤维比，X2代表预拉伸效果，R2=0.802（P<0.01）。仅快肌纤维比可以预测足球运动员起跳高度，回归方程为Y=16.740+0.691X1，其中Y表示起跳高度，X1代表快肌纤维比，R2=0.832（P<0.01）。

3 分析与讨论

3.1 篮球、足球运动员原地纵跳下肢力量力学参数的对比

CMJ测试结果显示：篮球运动员的纵跳高度高于足球运动员，其他参数比较未见显著差异。由于2个项目的运动员均需要在训练中对下肢力量进行专业训练，在瞬时力值、功率等指标上未见显著差异。快肌纤维决定了爆发力和速度，能够在短时间内产生较大能量。快肌纤维主要由无氧代谢提供短期能量，是造就短跑运动员惊人速度的关键成分，篮球和足球运动员都是既需要在场上连续长时间跑动，又需要有某个时间段极速奔跑的能力，因此，快肌纤维比指标也未见显著差异。研究结果表明，单就下肢力量而言，篮球、足球项目没有太大差别；但由于篮球项目常常要求运动员完成充分起跳争抢篮板球，对抗中起跳完成上篮得分等垂直方向的起跳动作，因此，篮球运动员的弹跳能力高于足球运动员。

CJs测试结果显示：篮球运动员的平均高度值远大于足球运动员，二者具有非常显著的差异，平均功率值具有显著差异，其余指标均未见显著差异。CJs测试要求膝关节尽量伸直或弯曲，能反映出踝关节跖屈的快速力量[89]，功率值是最大力量和离开台面瞬时速度的乘积。在篮球比赛中，内线球员连续起跳点抢篮板球，对抗中连续起跳封盖，锋卫球员快速横移防守突破球员等动作都需要踝关节跖屈的快速力量；而足球比赛中，踝关节跖屈的快速力量仅体现在快速跑动中射门和起跳头球等动作中，训练中较少涉及：因此，篮球运动员踝关节跖屈的快速力量和起跳能力好于足球运动员。另外，腿平衡指数是指腿功能结构的平衡，虽二者之间无显著差异，但平均值均小于2，说明二者都存在着膝、踝及下肢神经肌肉功能弱于髋及大腿功能的现象，还需要进一步发展膝、踝及下肢肌肉的功能。“刚度”指物体在受载荷时抵抗变形的能力，从运动表现的角度来说，一定水平的刚度表现可以有效发挥肌肉的伸缩循环（stretchshortening cycle）功能，进而可以在落地缓冲的过程中有效释放贮存在肌肉骨骼系统中的弹性势能[10]。二者之间腿刚度的指数未见显著差异，说明篮球运动员与足球运动员在肌肉伸—缩循环的功能方面没有区别。

CJb测试结果显示，篮球运动员和足球运动员的所有指标均未见显著性差异。有研究表明，功疲劳指标是对连续起跳效果起决定作用的指标，且连续弹跳能力好的运动员功疲劳指标小于能力差的运动员，能够表现出更强的肌肉耐力素质[11]。本研究结果显示：虽然篮球运动员功疲劳指标平均数略小于足球运动员，但二者之间未见显著性差异；因此，在肌肉耐力素质方面，篮球运动员与足球运动员没有差别。

3.2 篮球、足球运动员原地纵跳各参数的相关性对比分析

CMJ测试中，在不同项目中，都存在力量越大，起跳高度不一定越高的情况。李岩的研究结果也表明，训练中不能一味追求力量而忽视功率，否则不一定能达到预期目标[12]。CJs测试中，2组运动员的相关性结果基本一致。CJb测试中，足球运动员除高度疲劳指数和功率疲劳指数相关度较低外，其余与篮球运动员结果一致。

4 结论

1）篮球运动员与足球运动员的弹跳结构未见显著差异，篮球运动员的踝关节跖屈的快速力量和弹跳能力好于足球运动员。

2）篮球运动员和足球运动员的腿平衡指数未见显著差异，但平均值都小于2，说明二者都存在着膝、踝及下肢神经肌肉功能弱于髋及大腿功能的现象。

3）篮球运动员和足球运动员之间腿刚度和功疲劳指数均未见显著差异。

4）CMJ测试中，篮球运动员的起跳高度与快肌纤维比和平均功率呈高度正相关，与预拉伸效果呈正相关，与瞬时力值相关度较低；而足球运动员的起跳高度与平均功率和快肌纤维比呈高度正相关，与瞬时力值和预拉伸效果相关度较低。

5）CJs测试中，篮球和足球运动员的平均高度均与平均功率呈高度相关，与腿平衡指数呈正相关；平均功率与最大高度和腿平衡指数呈高度相关；下肢刚度与平均接触时间呈高度负相关。

6）CJb测试中，篮球运动员平均功率与平均高度和平均瞬时力值呈高度相关；平均瞬时力值和平均时间呈高度相关；高度疲劳指数和功率疲劳指数呈高度相关。足球运动员除高度疲劳指数和功率疲劳指数相关度较低外，其余与篮球运动员结果一致。

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