我国优秀女子撑竿跳高运动员助跑起跳技术的运动学分析

2022-11-14李楚冰张超

当代体育科技 2022年28期

李楚冰张超

(1.天津体育学院田径游泳龙舟教研室天津 301617;2.浙江农林大学体育军训部浙江杭州 311300)

“得田径者得天下”，经过数百年的发展，田径运动已然成为全球最为普及的体育运动项目之一。撑竿跳高是田径运动中最古老的项目之一，复杂的竿上技术与优美的过杆动作相结合，使撑竿跳高具有很强的观赏性，能够给人留下深刻印象。

我国女子撑竿跳高项目发展较早，1995年之前以蔡维燕、孙彩云为代表的优秀运动员，多次创造世界纪录，使我国女子撑竿跳高水平在当时名列世界前茅。但随着女子运动项目不断普及和发展，特别是在2000年悉尼奥运会成为正式比赛项目之后，女子撑竿跳高项目备受欧美田径强国的关注和重视。虽然起步晚，但凭借着其自身原有的田径基础和较为先进的科学技术水平，这些国家的撑竿跳高成绩大幅提高，整体水平迅速提升，我国女子撑竿跳高成绩上涨幅度远不及欧美地区，逐渐与他们拉开距离。

世界田联官方网站数据显示，现今世界纪录依然是俄罗斯运动员伊辛巴耶娃在2009年创造的5.06m，我国运动员李玲凭借在2019年国际田联钻石联赛上海站比赛中所创造的新亚洲纪录4.72m的成绩，排在世界第37位。由表1可以看出，近十年来虽然我国女子撑竿跳高水平在逐渐提升，但提升的速度相对缓慢，与世界顶级运动员相比仍然存在一定的差距。早在2004年6月，在针对我国女子撑竿跳高训练指导思想进行专题研讨时，就已经形成了统一的认识，即技术是生命，速度是核心，能力是基础，体操是桥梁。所以，要实现我国女子撑竿跳高项目成绩上的飞跃，重返世界顶尖水平，技术上的突破将是一个至关重要的因素。

表1 近十年国内女子撑竿跳高成绩表

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

该文以在2019年全国田径锦标赛中获得女子撑竿跳高项目前三名运动员助跑起跳技术的运动学指标为研究对象。2019年全国田径锦标赛女子撑竿跳高前三名运动员基本信息及比赛成绩，详见表2、表3。

表3 2019年全国田径锦标赛女子撑竿跳高前三名运动员比赛成绩（m）

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

通过中国知网、中国期刊网等途径对有关女子撑竿跳高技术的文献资料进行检索与收集整理，充分了解当前女子撑竿跳高技术的研究现状与重点，选取公认为更为全面的技术指标进行研究分析，为该文的研究奠定扎实的理论基础。

1.2.2 测试法

（1）影像拍摄

该研究使用两台日产SONY DXC-637型常速摄像机对2019年全国田径锦标赛女子撑竿跳高比赛全程进行三维定点定焦同步拍摄，拍摄频率为50Hz/s。机器的架设符合运动生物力学要求，拍摄距离为1号机14.16m，2号机13.21m，两台摄像机相距11.91m，并均离地面1.37m，三维框架距离地面0.68m。拍摄范围从运动员倒数第二步左脚着地瞬间起至运动员起跳离地时刻止。

（2）图像解析

采用Ariel Performance Analysis System（美国）运动图像解析软件进行视频解析，并通过图像剪辑、数字化图像处理、数据3D转换、数据平滑过滤，为该研究提供数据支撑，其中平滑系数为8。该文选取3名运动员最终试跳成功高度的图像进行解析（见图1至图4）。

图1 倒数第二步着地时刻

图2 倒数第一步着地时刻

图3 起跳着地时刻

图4 起跳离地时刻

1.2.3 数理统计法

该文运用WPS2019、SPSS24.0等软件对解析出的数据进行双变量的相关性分析处理，将获取的原始数据制成图表便于分析。

1.2.4 对比分析法

将3名调查对象的指标参数进行纵向对比分析的同时，与世界级优秀运动员进行横向对比，分析目前我国优秀运动员技术层面的优势和不足，为今后取得优异成绩做好铺垫。

2 结果与分析

2.1 助跑后两步技术的运动学分析

2.1.1 助跑后两步步长变化的运动学分析

助跑后两步的步长情况，能够直接反映出助跑节奏和步幅，同时影响着助跑速度以及速度损失的程度。为避免倒一步过大造成重心移动速度损失，助跑倒二步的步长通常会大于倒一步的步长，以维持重心移动匀速前进［2］。张军霞等人［3］研究指出，世界级撑竿跳高运动员在助跑最后阶段的步长变化基本表现为倒一步小于倒二步，变化差值均处在10cm～20cm之间。

由表4数据得知，国内优秀运动员的倒一步步长较倒二步步长虽有所缩短，但差值仅为0.03m，倒数后两步步长过于相近时，容易导致运动员起跳时间增长，增大水平速度损失率，不利于运动员在起跳阶段更好地将水平动能向弹性势能转化。反观，世界级高水平运动员在此阶段能够通过加大步长来完成举竿动作，并有效利用撑竿的前翻拉力，促进倒一步起跳脚快速落地形成积极起跳。相比之下，只有李玲的助跑后两步步长较为合理，能够较小地控制水平速度的损失，为积极起跳做好准备。宋婷婷在助跑后两步则呈现倒一步步长大于倒二步步长，表明运动员没有大腿高抬、积极下压的意识及技术感觉，导致水平速度会受到较大的损失。

2.1.2 助跑后两步重心水平速度变化的运动学分析

根据能量守恒定律，动能与势能之间是可以相互转化的，提供动能的源头在于助跑，获得动能的核心阶段则在于助跑速度。随着起跳前的逐渐降竿，前翻力矩所产生的力不断增大，致使运动员不得不保持躯干直立，大腿高抬的身体姿态以求加快步频，形成“追着竿跑”的感觉，来降低由于降竿带来的对水平速度上的影响。谢慧松等人［4］在研究中多次提到，助跑速度与撑竿跳高最终成绩之间呈显著相关关系（r=0.72，P＜0.05）。

在快速助跑的状态下，保持稳定的助跑节奏是运动员提高最终成绩的关键因素。由表4数据看出，国内外优秀运动员在助跑后两步阶段均能够积极加快助跑节奏，达到最快速度。但世界级高水平运动员在助跑最后阶段的步长和步速调控方面优于国内运动员，充分避免了在插穴起跳前水平速度的损失。逐渐加速且节奏稳定的助跑模式，是顺利起跳的前提条件，所以要求运动员在发展最大可控速度的同时，应注意跑动节奏的变化是否稳定合理。并且应严格遵循人体运动学与生物力学的发展规律，全面协调上下肢肌肉、主动肌与拮抗肌、伸肌群与屈肌群等，使速度训练更加贴近与撑竿跳高技术特点相符的专项速度［5］。

表4 国内外优秀运动员助跑后两步步长、重心水平速度变化

2.1.3 助跑后两步重心高度变化的运动学分析

撑竿跳高与其他跳跃项目相同，运动员完成起跳以及后续动作所需的动能都通过稳定且连贯的助跑获得的。在跑动过程中，重心变化轨迹决定着人体运动的经济性与实效性，保持平稳的身体重心是提高助跑速度的关键之处。

表5数据显示，国内优秀运动员在助跑后两步阶段的重心高度能够呈现出一个平稳且逐渐增高的趋势，宋婷婷和陈巧玲在助跑后两步的重心相对较低，这与该两名运动员在助跑倒一步时出现“拉大步”的情况存在一定关系。李玲在助跑后两步至起跳阶段的重心高度处于持续上升趋势，逐渐平稳地提高身体重心，将会使后两步的衔接更为完美，稳定性更好，为起跳及后续动作做好铺垫。

表5 助跑后两步重心高度变化

2.2 插穴起跳技术的运动学分析

2.2.1 起跳时刻上握竿手投影点与起跳距离的运动学分析

以自由起跳为主的现代撑竿跳高技术，要求在起跳过程中尽量减少由于撑竿插穴制动对人体所带来的阻力。运动员在此过程中的起跳点应处于身体重心及上握竿点的垂线下方或偏后方，目的在于提高竿弦角度和握竿高度，增加人体腹部肌群的伸展程度，从而改善人体的用力条件。李玉周等人［6］经研究得出，上握竿手投影点与起跳点之间的差值在0.06～0.07m时的起跳效果最为完美。

由表6可以得知，世界级高水平运动员在此阶段的技术动作更为合理，我国优秀运动员只有李玲是在理想技术下进行起跳的，两点差值更有利于在起跳时形成较好的身体姿态。陈巧玲的差值为-0.05m，说明起跳点过于靠前，被迫出现先插穴后起跳的非自由状态，此时的撑竿会对运动员产生较大的约束，导致起跳时身体躯干后仰，身体重心腾起角增大，阻碍运动水平的发挥。宋婷婷表现为在投影点之后进行起跳，但两点距离差值较大，与现代撑竿跳高技术要求有一定的偏差。在相对过于靠后的起跳点进行起跳，容易导致运动员起跳时的躯干前倾程度增大，助跑所获得的水平动能也会因此受到影响。

表6 上握竿手投影点与起跳距离

2.2.2 起跳过程中重心速度变化的运动学分析

撑竿跳高是一个需要借助器械来完成起跳动作的项目，需要运动员与撑竿之间协调配合，才能较好地完成能量转换。其中，起跳过程中的水平分速度影响着人体与撑竿向前上方摆动的速度，而垂直分速度则主要是为了使运动员获得适宜的腾起角度。若运动员在起跳时刻过分地向上方跳起，而非向前上方跳起，则会导致向前的水平速度损失较大，影响人竿系统向前的滚动效果，致使最终没有足够的水平速度帮助运动员顺利过杆。

由表7中的数据显示得知，李玲在起跳过程中水平与垂直速度分配较为合理，能够有效将助跑阶段所获得的动能作用到人竿系统中。陈巧玲则表现出过分地追求向上起跳的技术动作，身体重心垂直速度的急剧上升，导致运动员在此阶段对于撑竿的作用力减少，使撑竿的弯曲程度不够，这就意味着撑竿反作用于运动员的能量减少。同时，陈巧玲起跳过程中的水平速度损失率过大，这在很大程度上与其过近的起跳点有关，反映出她的举竿时机较晚，两个动作同步完成效果较差。

表7 起跳过程中重心速度变化

2.2.3 起跳过程中起跳腿膝关节角度变化的运动学分析

起跳过程中，运动员的起跳腿在着地瞬间，会带给地面较大的冲击力，运动员的身体也将受到地面回弹的支撑反作用力。此时的膝关节为了缓冲地面带来的反作用力，就会被迫弯曲［7］。在此阶段，运动员能否将动能向弹性势能进行高质量转化，最重要的一点就是需要运动员的膝关节具备较好的缓冲能力。

由表8数据比较发现，李玲在起跳腿着地时刻的膝关节角度最大，说明其膝关节弯曲程度较小，在助跑最后一步能够做到大腿积极下压，进而减少前蹬的阻力，助跑起跳衔接更为流畅，同时证明其膝关节有着较强的缓冲能力，能够为快速蹬伸起跳做好准备。起跳腿离地时刻，李玲的膝关节角度更接近于180°，说明其起跳腿能够做到充分蹬伸，从而缩短起跳时间，符合快速蹬伸起跳的技术要求。宋婷婷在起跳离地时刻的膝关节弯曲程度最大，说明她没能做到爆发式的起跳蹬伸动作，同时在着地时刻与离地时刻的角度差值也最小，仅为3.20°，更加说明她的起跳腿蹬伸能力较差，进而造成起跳效果不佳。所以，较强的腿部力量以及较好的缓冲能力是获得高质量起跳动作的前提条件之一。

2.2.4 起跳过程中起跳腿踝关节角度变化的运动学分析

踝关节作为一个末端关节，无论是在助跑与起跳的衔接过程中，还是在起跳蹬伸时刻，都起着重要的作用。此时，踝关节不论是在做缓冲退让动作，还是蹬伸发力动作，都具有运动幅度相对较大的特点，并且这一过程中有60%的力量都是由踝关节所贡献的［8］。根据自由起跳技术的要求，运动员起跳离地时刻要积极充分地蹬伸，起跳脚应蹬至脚尖，若此时运动员脚尖指向穴斗方向，则说明其蹬伸不够充分。

由表8数据得知，李玲、宋婷婷在起跳过程中踝关节屈伸变化的幅度相对较大，说明其踝关节具有较大的肌肉力量，能够在着地之前做好快速过渡到扒地蹬伸的准备，提高起跳完成质量。反之，陈巧玲踝关节角度的变化幅度较小，说明她的踝关节力量相对薄弱，在起跳过程中踝关节不能做到有力支撑，并因踝关节柔韧性较差，导致其工作距离缩短，起跳腿无法快速地缓冲蹬伸，进而影响起跳效果。所以，增强踝关节的肌肉力量以及踝关节柔韧性，将有助于获得较好的起跳效果，并能够最大程度防止踝关节韧带损伤的发生。

表8 起跳过程中起跳腿膝关节、踝关节角度变化

2.2.5 起跳过程中上握竿手肩关节与下握竿手肘关节角度变化的运动学分析

现代撑竿跳高技术要求运动员举竿后的下握竿手臂需控制在用力支撑的状态，并且要保持相对较大的上握竿手肩关节角度。这样既可以防止身体重心过早地越过竿弦，不利于后面的摆体，又可以防止撑竿回弹时机过早，致使储存在撑竿上的能量损失，影响弯竿和竖竿。所以在充分伸直的上握竿手臂与向上支撑发力的下握竿手的共同作用下，能使人体对撑竿有稳定的支撑，有利于弯竿以及腾空时保持身体平衡。

由表9数据得知，李玲在着地时刻上握竿手肩关节角度最大，说明其在着地时刻能够将撑竿积极上举，为获得良好的起跳效果做准备。若肩关节角度过小，说明其在起跳时向前上方进胸的动作不明显。这不仅会影响撑竿向前的滚动速度，还会造成通过持竿助跑获得的水平动能向撑竿弹性势能转换的质量下降，从而影响后续悬垂摆体的质量。

下握竿手所起的作用是利用向上挤顶撑竿并利用与上握竿手的动作共同产生的力矩，使撑竿开始弯曲［9］。由表9数据看出，3名运动员在起跳过程中下握竿手肘关节角度均呈现出逐渐增大的趋势，说明他们在起跳过程中下握竿手能够形成良好支撑。下握竿手的肘关节角度呈递增趋势，人体对撑竿的支撑摆动逐步稳定，才能有利于弯竿以及能量的转换。

表9 起跳过程中上握竿手肩关节、下握竿手肘关节角度变化

2.2.6 起跳过程中躯干倾角与重心腾起角度变化的运动学分析

起跳过程中的躯干倾角能够反映出起跳时刻所维持的身体姿态，以及是否对起跳时刻的水平速度产生影响。该文将起跳时刻躯干倾角垂直于水平面时界定为0°，持竿跑进方向为正值，相反为负值。从撑竿跳高技术要求来看，在起跳着地时刻，运动员的上体应保持垂直于水平面或是稍向前倾的姿态，当起跳离地时刻，运动员的上体可以稍向后仰。

由表10数据看出，李玲在起跳着地时刻的躯干倾角为正值，说明李玲在进行起跳前有着较强的进攻起跳意识。反之，其他两名运动员的躯干倾角为负值，说明她们在着地时刻上体均出现后仰现象，不利于较好地维持水平速度，也反映出她们在着地时刻被撑竿竿头触及穴斗壁时所产生的冲击力打破了躯干的稳定性，暴露出腰腹核心力量相对薄弱的问题。然而，在起跳离地时刻的数据中显示，3名运动员均出现躯干后仰的现象，李玲的后仰程度接近于世界级高水平运动员的平均值，为5.96°。躯干过于后仰反映出运动员在起跳离地时刻核心肌群未能保持高度紧张，致使腰腹出现过早前挺的现象。因此，为了避免起跳时刻上体躯干后仰程度过大，在日后训练中应加强运动员核心区力量以及稳定性的训练。

合理的重心腾起角度是决定撑竿跳高成绩的主要因素之一，撑竿跳高运动员起跳重心腾起角度一般在19°～23°左右。在合理范围内腾起角度越小，越有利于获得较好的成绩［10］。反之，较大的重心腾起角度，是因为起跳离地时刻的垂直速度过大，同时也就意着将损失一部分水平方向上的移动速度。

由表10中的数据得知，国内外优秀运动员的起跳重心腾起角度均处在合理的范围内，平均值分别为21.42°、20.10°，重心腾起角度越小，撑竿的弯曲程度就越大，对于取得高质量的起跳动作就越有利。其中，李玲的重心腾起角度相对最合理，为19.70°，但也反映出她在起跳过程中仍需控制起跳脚的蹬伸方向，使重心腾起角度始终保持在最合理的范围内。宋婷婷、陈巧玲的重心腾起角度相对较大，可能是由于她们在起跳过程中身体重心垂直速度增长率过大，起跳蹬伸的方向过于向上造成的。由此得出，虽然起跳时刻身体重心腾起角度是由起跳过程中的水平速度与垂直速度的比值所决定的，垂直速度过大将导致腾起角度过大，但垂直速度增长率过小，则会降低撑竿的弯曲量，技术动作无法充分展现。所以要求运动员在提高起跳速度与力量的同时，合理控制水平以及垂直速度的分配情况，并注意起跳蹬伸的方向。