跳马前手翻上板类运动学分析

宋丽霞

（北京体育大学，北京 100084）

1 总体评价

跳马完整的技术动作过程由7个连续的阶段组成，包括助跑、上板、踏跳、第一腾空、推手、第二腾空和落地阶段组成。这7个阶段是相辅相成的，每一阶段的动作质量都会对后一阶段的动作质量，甚至整个跳马动作的质量有着直接或间接的影响。助跑的目的是为了获得身体向前的水平速度，助跑的节奏和水平速度将会制约上板的水平速度。通过生物力学能量的转换定律可知，上板的水平速度将影响踏跳时身体向上的垂直速度，从而影响第一腾空的高度。推手阶段要快速有力，从而使第二腾空获得较大的径向速度，为各种空中翻转动作创造有利条件。本文重点对上板、踏跳、第一腾空、推手和第二腾空这5个阶段进行运动学技术分析。

2 各阶段的技术分析

2.1 上板阶段的技术分析

上板是助跑阶段结束后单脚蹬地至双脚踏板瞬间的身体腾空过程。此阶段主要是使水平动能转换为垂直势能的承接阶段，能够为后面连接的各种腾起、翻转动作提供动力学和生物学条件。通过对20世纪80年代世界顶级体操运动员罗歇完成的高质量的跳马前手翻空翻2周半的动作进行运动学技术分析，并对我国当时优秀体操运动员完成的最高质量的跳马动作运动学指标进行对比分析得出，上板技术的质量主要受水平速度和上板制动角的影响较大。上板水平速度和制动角的增大能够增加身体的切向速度，增加人体绕支撑点转动的角速度。分析相关指标得出，制动角度的增大能减小水平速度的损失，减轻板对脚踝和膝关节的被动冲击力，减少运动损伤的发生。除了水平速度和上板制动角2个影响因素外，保持较大的髋角（一般保持在120°～130°）有利于获得较大的第一腾空的水平速度。

助跑上板是一个连贯的技术动作，助跑是选择脚尖稍内扣的姿势有利于脚掌发力，自然摆臂重心起伏不能太大以便降低水平速度的损耗。

2.2 踏跳阶段的技术分析

踏跳时助跑和第一腾空阶段的衔接，是指从双脚踏上踏板的一瞬间到踏板不在对人体有作用力，分为上板后的制动缓冲阶段和积极起跳阶段。踏跳阶段的主要作用是能量的转换，将助跑获得的动能转换为第一腾空向上的垂直势能，从而得到绕身体额状轴翻转和绕身体垂直轴转体的转动惯量。现在的运动员主要采用“搓跺”相结合的踏板方式，“搓跺”相结合的踏板方式能够增加踏跳的制动角，增大踏板的弹性势能（踏板弹性势能的增大能使运动员获得更大的垂直速度）。两脚踏跳的位置应在重心投影线的前面，为能量的转化和获得更大的转动惯量创造有利条件。

姚侠文对我国优秀跳马运动员陆斌完成的高质量跳马技术动作进行分析得出，根据力学原理可知，人体要获得更大的向前的翻转力矩，踏跳时的蹬离角度要小。虽然重心的垂直速度会受到影响，但是重心的水平速度的损失会小，这就为运动员完成下面的翻转动作提供了有利条件。在踏跳阶段身体的重心应快速地向前移动，利用快速有力的蹬腿，增大肩、髋、膝、踝等关节的角度，以便缩短踏跳的时间，减少水平速度的损耗。

踏跳阶段是整个跳马过程中至关重要的一个阶段，高质量的踏跳使助跑阶段获得的动能、踏跳阶段获得的弹性势能能够完美衔接，为第一腾空阶段创造有利的条件。这一阶段中是通过人体和器械相互作用来进行能量的转换，所以除运动员自身的影响因素外，踏跳阶段还受踏板这一器械质量的影响。随着跳马项目中对器械的调整，适合运动员发挥其最高运动能力的技术也会发生相应的改变，合理的动力学影响因素也会改变，踏跳阶段的动力学分析也应该与时俱进，不仅要分析运动员主体对动作质量的影响，也要考虑运动器械对动作质量的影响。

2.3 第一腾空阶段的技术分析

第一腾空阶段是指从两脚踏离踏板到两手掌撑马瞬间的身体无支撑状态。第一腾空阶段主要是借助于先前两脚有力的蹬伸，以及踏跳时踏板给人体的反作用力使重心升高，为后面积极主动的“撑马”阶段做好充分的准备。

通过观看比赛视频和对专家进行访谈得出，“撑马”时间越早，第一腾空过程中的垂直速度损耗量就会越小，越有利于推手和第二腾空。分析指出，第一腾空动作要求快速摆腿，踏跳腾空后加速摆腿使其形成的背弓可以缩短身体翻转的半径，以便增大身体的翻转角速度，进而缩短第一腾空的时间；同时利用增大的背弓加大躯干的反弹急振的强度，有利于顶开肩角做出强有力的推手，进而取得最佳的推手效果。

在跳马动作力学分析中根据公式VY=Vy-gt （ t是第一腾空的时间，Vy是离踏板时重心的垂直速度，VY是触马时的垂直速度）可以得出，t越小即越早撑马，则第一腾空获得的垂直速度损耗就越小，触马时的垂直速度越大越有利于完成推手和第二腾空的动作。脚蹬离踏板时重心的腾起角决定了第一腾空阶段的抛物线，在空中时人体的内力不能改变重心的抛物线轨迹，但是人体可以通过肌肉内力改变其在空中的姿势，从而改变人体沿横轴翻转的速度。根据力学原理可知，上肢运动速度的减小有利于加快下肢的运动速度，加速下肢的摆动获得更大的翻转速度，使身体能翻转到理想的高度并获得较完美的“撑马”的身体姿态。这就为下面的推手和第二腾空阶段的转体创造有利条件。

第一腾空阶段的主要任务就是借助先前双脚的有利的蹬伸和蹬板的反作用力实现重心的升高和身体向前的翻转。第一腾空的时间要短以保证水平速度和垂直速度不会有太多的耗损，要求快速摆腿从而加快身体的翻转速度。第一腾空阶段和推手阶段要很好地衔接才能达到较好的能量间的转换。

2.4 推手阶段的技术分析

推手阶段是指在第一腾空阶段结束后双手支撑跳马，并利用前3个阶段获得的能量、跳马给的反作用力使身体进入第二腾空。充分利用推手可以使前几个阶段获得的能量充分地进行转换，对完成高质量的第二腾空动作起到至关重要的作用。

按照生物力学规律对该阶段技术动作进行分析得出，扶马时身体重心的位置较高，这对推手“扒马”和第二腾空翻转是十分有利的。扶马瞬时重心在第一腾空所获得的水平速度Vx1，一方面转换为重心绕支撑点转动的切向速度，另一方面产生重心趋向支撑点的径向速度，由于人体是在重心上升阶段去扶马，所以此时重心在第一腾空所获得的垂直速度Vy1，不仅可以增大重心绕支撑点转动的切向速度，而且还产生离心分速度，这便减小了对肩、肘关节的冲击力，减轻了肩带肌肉的负担，有利于做快速顶肩推马的动作。研究指出，运动员扶马时的角度增大，扶马时的重心位置就较高，这在获得更好的推撑效果的同时也减少了对肩带的负担，减少了运动损伤。扶马时身体较高重心位置的支撑姿势，能减小推撑时重力的阻力作用，有利于保持较大的初始翻转速度和重心水平速度。可用推撑时髓角变化率来衡量推撑效果。

通过以上的分析可知，在跳马推手阶段，由于反映的是水平速度损失的量与身体翻转角速度增加的量的关系，其相关程度更高，且相关具有极大的可靠性。推离时重心支撑转动角速度与下肢和躯干角速度的相关分析和实测数据也表明重心支撑转动角速度与身体翻转角速度的相关程度很低。由图1可知，快速有力的推手产生了径向速度Vr，减小了横向速度Ve。如果在相同的推手时间内，经向的推手力度越大那么重心获得的经向速度的值也就越大，横向所受到的力值增大。第二腾空的身体初角速度的值将比扶马缓冲结束时的角速度的值有较大的提高，这对完成前手翻空翻类和带有转体类的动作都是十分有利的。

图1 跳马推手图

2.5 第二腾空阶段的技术分析

从两手推离马至两脚落地瞬间的运动过程为第二腾空阶段， 它是完成动作难度和评定动作质量的重要阶段。第二腾空重心抛物线轨迹先弧形上升，到最高点后弧形下降，第二腾空阶段时间和空间条件都是由前几个阶段决定的。

跳马第二腾空决定着跳马动作完成的整体质量，是评判跳马技术的主要标准，它是前面各技术阶段完成情况的综合结果。高质量的第二腾空要求较快的翻转角速度，在推离马进入第二腾空瞬间，重心获得了支撑转动速度。在推离角一定的条件下便获得腾空的垂直速度和水平速度，要获得较高的高度就必须有较大的垂直速度，垂直速度的增大必然会影响水平速度的发挥。为了不影响水平速度的明显下降，可以在推马速度和转动速度及其相互比例确定后适当的减小推离角。

第二腾空阶段的技术是跳马项目中最重要的一个环节，这个阶段与前面几个环节的关系密切。但其关键作用的环节还是踏跳和推手阶段，此阶段身体的上升高度决定了重心的最高点与地面的距离和第二腾空的时间。第二腾空动作技术完成的质量还要受运动员时空感觉的敏感程度以及空中身体姿态控制程度有很大的关系。

3 结 语

高质量的跳马技术要求踏跳阶段速度要快，踏跳要有力，重心水平速度较大。第一腾空阶段动作技术要求快速摆腿，腾空时间要短，重心低平向前，使得第一腾空时垂直水平速度损耗较小有利于推手和第二腾空。推手的一瞬间要快速有力，有利于获得较大的重心经向速度，横向所受的力加大有利于第二腾空阶段增加转动的角速度，有利翻滚和转体动作的完成。第二腾空技术是运动员完成跳马动作的技术，是评分的主要标准。高质量的第二腾空要求有较大的翻转角速度，所以姿态控制特别重要，团身要紧。