影响我国男子100m跑运动员起跑能力的因素探讨

陆晓洲范运祥陈辉柴国荣*

影响我国男子100m跑运动员起跑能力的因素探讨

陆晓洲1，2，范运祥2，陈辉1，3，柴国荣1*

1.北京体育大学，北京 100084；2.湖南师范大学，湖南 长沙 410081；3.重庆第二师范学院，重庆 400065

目的：通过对2019年多场国内男子100 m跑决赛的起跑时间-压力曲线数据、前10 m用时和比赛成绩的分析，探析影响我国不同运动员技术等级的男子100 m跑运动员起跑能力的影响因素。方法：通过菲普莱电子起跑监测系统获取运动员起跑的时间-压力曲线，通过全国田径竞赛管理系统获取比赛成绩，使用视频拍摄和软件解析获得运动员前10 m用时，以其作为评价起跑能力的指标，采用皮尔森相关分析法，对起跑时间-压力曲线的数据、前10 m用时和比赛成绩进行相关分析。结果： 1）我国国际级运动健将等级男子100 m跑运动员的前10 m用时与比赛成绩（=0.847，=0.003）、反应时（=0.894，=0.016）呈显著正相关，与动作时（=-0.946，=0.004）呈非常显著负相关；2）运动健将等级男子100 m跑运动员的前10 m用时与峰值力（=-0.545，=0.024）呈显著负相关，与比赛成绩（=0.543，=0.024）呈显著正相关；3）一级运动员等级男子100 m跑运动员的前10 m用时与比赛成绩（=0.505，=0.039）、单前脚蹬伸时（=0.410，=0.042）呈显著正相关，与双脚做功冲量（=-0.433，=0.031）呈显著负相关。结论： 1）我国国际级运动健将等级男子100 m跑运动员起跑能力主要取决于反应时、动作时和峰值力；2）运动健将等级男子100 m跑运动员起跑能力主要取决于前脚蹬离时和峰值力；3）一级运动员等级男子100 m跑运动员起跑能力主要取决于单前脚蹬伸时、峰值力和双脚做功冲量。

起跑；时间-压力曲线；蹲踞式

快速的起跑能力是田径短距离项目运动员的重要专项能力。良好的起跑对于短跑的运动表现至关重要（Gough，2006； Santana，2000），特别是60 m跑和100 m跑中的运动表现高度依赖于运动员的快速起动能力（Collet，1999）。距离越长，起跑与最终成绩的相关性就越低（Moravec et al.，1988）。在运动员蹬踏起跑器到双脚离开起跑器的过程中，会在电子起跑监测系统中形成一个起跑后蹬时间-压力曲线。每个运动员从开始对起跑器施压到双脚离开起跑器的过程中，对起跑器所施加的压力以及所形成的时间-压力曲线的线形不一（Eikenberry et al.，2008）。综合考虑力与时间维度，才能探寻出影响起跑速度的深层次原因（谢洪昌，2006）。运动员在比赛中获得优胜，需要在收到起动信号后尽快开始运动。优秀运动员的起跑在运动学和动力学参数上优于一般运动员，差异主要表现在反应时间、动作时间、前后抵趾板作用力的大小、施加在起跑器上力的峰值、产生峰值的时间间隔和从起跑过渡到加速的衔接流畅程度（Brown et al.，2012； Milan et al.，2015）。最小化每个部分的持续时间有助于缩短起跑时间，并最终提高起跑能力（Brown et al.，2008）。本研究通过比较分析我国不同运动员技术等级的男子100 m跑运动员在比赛中的前10 m用时、比赛成绩与起跑后蹬时间-压力曲线数据，探析我国不同运动员技术等级的男子100 m跑运动员起跑能力的影响因素。

1 研究对象与方法

1.1　研究对象

本研究以2019年全国田径大奖赛（肇庆站）、2019年全国短跨跳及接力项群赛（2）、2019年全国田径冠军赛暨大奖赛总决赛、2019年全国田径锦标赛、2019年世界田径锦标赛选拔赛、2019年亚洲田径大奖赛等男子100 m跑决赛运动员为研究对象，共28名，身高为（177.6±5.7）cm，体质量为（63.4±3.5）kg。以比赛成绩为分组标准：国际级运动健将等级成绩6个，运动健将等级成绩17个，一级运动员等级成绩25个。

1.2　数据采集

采用Fairplay电子起跑监测系统获取参赛运动员的时间-压力曲线图（运动员起跑的压力阈值为40 kg，起跑反应时限为100 ms）（图1）。比赛成绩从全国田径竞赛管理系统获取。使用Sony摄像机在赛场内对男子100 m跑运动员起跑前10 m进行拍摄，拍摄频率为100 Hz，曝光时间为1/400 s，机身高度为1.2 m，距最外侧跑道10 m，主光轴与运动平面平行。

Figure 1. Schematic Diagram of Starting Pressure Curve Research Parameters

1.3　数据处理

借助HyperSnap 6软件对曲线图进行截图操作，利用Photoshop软件进行固定比例尺测量获得反应时、动作时、峰值时、峰值力、前脚蹬离时、后脚蹬离时、后脚蹬离时力，冲量面积使用CAD 2010，将时间-压力曲线图横轴100 ms的长度标定为100 mm，计算时间-压力曲线与横轴所构成图形的面积（图2）。使用北京体育大学视迅视频解析软件对拍摄视频进行解析，获得前10 m用时等数据。

1.4　数据分析

分别以100 m跑用时、反应时、动作时、峰值时、峰值力、双脚做功冲量、单前脚做功冲量、前10 m用时为自变量，以100 m跑用时、反应时、动作时、峰值时、峰值力、双脚做功冲量、单前脚做功冲量、前10 m用时、前脚蹬离时、前脚单蹬伸时等为因变量，应用皮尔森相关分析法分析运动员起跑反应时、动作时、峰值时、峰值力、双脚做功冲量、单前脚做功冲量、前10 m用时与各项指标的相关性，从而探析我国不同运动员技术等级的男子100 m跑运动员起跑特点及影响起跑能力的因素。所有统计分析用SPSS 23软件完成，显著性水平定为一类误差不大于0.05，非常显著性水平定为一类误差不大于0.01。

图2　起跑压力曲线功冲量示意图

Figure 2. Schematic Diagram of Starting Pressure Curve for Power Impulse

2 研究结果

2.1　反应时与各项指标的相关关系

相关性分析结果显示，国际级运动健将等级成绩的反应时与动作时、峰值力呈显著负相关，与前10 m用时呈显著正相关。运动健将等级成绩的反应时与前脚蹬离时呈非常显著正相关，与峰值时呈显著正相关。一级运动员等级成绩的反应时与前脚蹬离时呈显著正相关，与峰值时呈非常显著正相关（表1）。

表1　反应时与各项指标的相关关系

注：*表示＜0.05，**表示＜0.01；下同。

2.2　动作时与各项指标的相关关系

相关性分析结果显示，国际级运动健将等级成绩的动作时与前10 m用时呈非常显著负相关，与反应时呈显著负相关，与峰值力呈显著正相关。运动健将等级成绩的动作时与100 m跑用时、前脚蹬离时呈显著正相关。一级运动员等级成绩的动作时与前脚蹬离时呈非常显著正相关（表2）。

表2　动作时与各项指标的相关关系

2.3　峰值时、峰值力与各项指标的相关关系

相关性分析结果显示，国际级运动健将等级成绩的峰值时与各项指标都不存在相关关系。运动健将等级成绩的峰值时与100 m跑用时、前脚蹬离时呈非常显著正相关，与反应时呈显著正相关。一级运动员等级成绩的峰值时与反应时呈非常显著正相关，与峰值力呈非常显著负相关（表3）。

表3　峰值时与各项指标的相关关系

国际级运动健将等级成绩的峰值力与反应时、单前脚做功冲量呈显著负相关，与动作时呈显著正相关。运动健将等级成绩的峰值力与前脚单蹬伸时、前10 m用时呈显著负相关，与双脚做功冲量呈非常显著正相关。一级运动员等级成绩的峰值力与峰值时呈非常显著负相关，与双脚做功冲量呈非常显著正相关（表4）。

表4　峰值力与各项指标的相关关系

2.4　冲量与各项指标的相关关系

相关性分析结果显示，国际级运动健将等级成绩的双脚做功冲量与其他指标都不存在相关关系。运动健将等级成绩的双脚做功冲量与峰值力呈非常显著正相关。一级运动员等级成绩的双脚做功冲量与前脚单蹬伸时、前10 m用时呈显著负相关，与峰值力呈非常显著正相关（表5）。

国际级运动健将等级成绩的单前脚做功冲量与峰值力呈显著负相关。运动健将等级成绩的单前脚做功冲量与其他指标都不存在相关关系。一级运动员等级成绩的单前脚做功冲量与前脚单蹬伸时呈非常显著正相关（表6）。

2.5　前10 m用时与各项指标的相关关系

相关性分析结果显示，国际级运动健将等级成绩的前10 m用时与100 m跑用时、反应时呈显著正相关，与动作时呈非常显著负相关。运动健将等级成绩的前10 m用时与峰值力呈显著负相关，与100 m跑用时呈显著正相关。一级运动员等级成绩的前10 m用时与100 m跑用时、单前脚蹬伸时呈显著正相关，与双脚做功冲量呈显著负相关（表7）。

3 讨论

本研究表明，影响我国不同运动员技术等级的男子100 m跑运动员起跑能力的因素不同。影响国际级运动健将等级运动员的因素包括反应时、动作时和峰值力；影响运动健将等级运动员的因素包括前脚蹬离时和峰值力；影响一级运动员的因素包括单前脚蹬伸时、峰值力和双脚做功冲量。峰值力是影响我国男子100 m跑运动员起跑能力的共同因素。

表5　双脚做功冲量与各项指标的相关关系

表6　单前脚做功冲量与各项指标的相关关系

表7　前10 m用时与各项指标的相关关系

相关分析结果显示，国际级运动健将等级运动员的前10 m用时越短，动作时越长，蹬伸峰值力越大，反应时越短；运动健将等级运动员的前脚蹬离时和峰值时越短，反应时越短；一级运动员的前脚蹬离时和峰值时越短，反应时越短。本研究发现，反应时会在一定程度上影响100 m跑运动员的起跑能力和比赛成绩，且对于国际级运动健将等级运动员会进一步影响前10 m用时。

运动员听到枪声再蹬腿起跑的时间是一种典型的简单反应时间（张田勘，2008）。起跑中的动作时是指从脚开始蹬起跑器到蹬离起跑器的时间（朱旭红，2005）。反应时和技术动作的完善程度联系紧密，反应时的降低必须通过技术水平的巩固与提高，动作速度可以通过训练手段来加以提高（姚卫宇，2003）。蹬伸阶段的目的是尽快获得最大水平速度，85%以上的起动速度是在两腿蹬伸阶段产生（Debaere et al.，2013）。随着训练时间增加及运动水平提高，运动员反应时增幅减小且接近极限，此时提升动作速度对起跑效果的影响较大（姜宏斌，2016）。提高起跑时两腿的动作速度，减少蹬离起跑器的时间，对提高起跑速度有重要意义。因此，我国男子100 m跑运动员应不断完善起跑技术，降低动作潜伏期、缩短反应时、提升动作时。

相关分析结果显示，国际级运动健将等级运动员的蹬伸峰值力越大，反应时越短，单脚做功冲量越小，动作时越长；运动健将等级运动员的蹬伸峰值力越大，双脚做功冲量越大，前脚单蹬伸时越短，前10 m用时越短；一级运动员的蹬伸峰值力越大，达到峰值力的时间越早，双脚做功冲量越大。这说明我国不同运动员技术等级的男子100 m跑运动员的蹬伸峰值力是影响起跑能力的重要因素，提高峰值力，其他指标也会相应改善，进而提升起跑的整体运动表现。

运动员达到第一蹬力峰值时间以及第一蹬力峰值的情况，反映运动员爆发力的大小（罗江南等，2011）。运动员的动作速度或爆发力对起跑反应时可能有较大影响，据此引入冲量概念对运动员的起跑能力进行评价。冲量（I=F×t）在数学上等于力-时间曲线下的总面积，是有效起跑的最重要标志之一（Slawinski et al.，2010）。力量越大则加速度也越大，所用时间越短，即运动员的爆发力越好，人体运动速度就越快（柴国荣等，2012；姚卫宇，2003）。由于双腿之间的急性切换可能造成协调性降低，还必须考虑反应时间和总蹬伸持续时间的影响（Taboga et al.，2014）。动作技术在运动学上的高度协同，表现为应答动作在时间、空间上的高度统一。在不延长整个蹬伸阶段持续时间的前提下，最大限度地增加后腿力量的大小和持续时间，是提高蹬伸阶段平均水平力量的重要手段。因此，我国男子100 m跑运动员应提高起跑时两腿的蹬伸力量和加快蹬伸的动作速度，提高爆发力，加强起跑动作相关的日常力量训练。

4 结论与建议

我国国际级运动健将等级男子100 m跑运动员的起跑能力主要取决于反应时、动作时和峰值力；运动健将等级男子100 m跑运动员的起跑能力主要取决于峰值力和前脚蹬离时；一级运动等级男子100 m跑运动员的起跑能力主要取决于峰值力和双脚做功冲量。峰值力是影响我国不同运动员技术等级的男子100 m跑运动员起跑能力的共同因素。

建议我国男子100 m跑运动员不断完善起跑技术，降低动作潜伏期、缩短反应时、提升动作时，同时注意提高起跑时两腿的蹬伸力量和加快蹬伸的动作速度，提高爆发力，减少蹬离起跑器的时间，加强起跑动作相关的日常力量训练。

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Discussion on the Factors Affecting the Starting Ability of Chinese Men’s 100 m Athletes

LU Xiaozhou1，2，FAN Yunxiang2，CHEN Hui1，3，CHAI Guorong1*

1.Beijing Sport University, Beijing 100084, China;2. Hunan Normal University, Changsha 410081, China;3.Chongqing University of Education, Chongqing 400065, China.

Objective: Through the analysis of the starting time-pressure curve data, the time spent in the first 10 m and the competition results of the domestic men's 100 m finals in 2019, to find out the factors that affect the starting performance of Chinese men's 100 m athletes at different levels. Methods: Obtain the starting time-pressure curve of athletes through the Philippe Electronic Start Monitoring System, obtain the competition results through the National Track and Field Competition Management System, using video shooting and software analysis to obtain the athlete's first 10 m time and the previous 10 m time used is used as an index to evaluate starting performance, and Pearson correlation analysis method is used to analyze the data of starting time-pressure curve, the time used in the first 10 m and the performance of the competition. Results: 1) The time spent in the first 10 m of male sprinters at the international master level in China was significantly positively correlated with competition performance (=0.847,=0.003) and reaction time (=0.894,=0.016), and it was significantly negatively correlated with action time (=-0.946,=0.004) ; 2) there was a significantly negatively correlated with the time used in the first 10 m of male sprinters in China's elite master level and peak force (=-0.545,=0.024), and there was a significantly positively correlated with competition performance (=0.543,=0.024); 3) the first 10 m time and competition performance (=0.505,=0.039) of the first-level male sprinters in China and the single front pedal extension (=0.410,=0.042) was significantly positively correlated, and it wsa significantly negatively correlated with the impulse of both feet (=-0.433,=0.031). Conclusions: 1) The starting performance of Chinese male sprinters at the international master level mainly depends on reaction time, action time and peak force; 2) the starting performance of Chinese male sprinters at elitemaster level mainly depends on the forward kick-off time and peak force; 3) the starting performance of Chinese male sprinters at the China's first level mainly depends on the time of single front pedal extension, peak force and the impulse of both feet.

1002-9826（2022）08-0003-06

10.16470/j.csst.2021147

全国教育科学“十三五”规划教育部青年课题（ELA200416）

陆晓洲（1987-），男，讲师，在读博士研究生，主要研究方向为田径教学与训练，E-mail：413026456@ qq.com。

通信作者简介：柴国荣（1963-），男，教授，博士，主要研究方向为田径教学与训练，E-mail：guorongchai@126.com。

G822.1

A

（2021-01-26；修订日期：2022-06-17； 编辑：尹航）