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跳高运动员张国伟起跳及腾空的运动学分析
　　摘 要：近年来，张国伟在世界跳高大赛中屡获佳绩，仁川亚运会银牌，美国大奖赛越过2.38 m，特别是在2015年8月北京田径世锦赛上以2.33 m的成绩并列夺得银牌。分析比较2015年北京田径世锦赛张国伟与世界优秀男子跳高运动员起跳及腾空的运动学指标，张国伟绝对速度优于世界优秀运动员，但速度利用率不高；起跳瞬间身体的髋、膝、踝关节没有充分蹬伸；身体各关节展开角度相对于世界优秀运动员较低；腾空及身体重心过杆夹角比较合理；腾空过杆时身体重心并不在横杆正上方，H2没有被充分利用。 中国论文网 /9/view-7354047.htm　　关键词：跳高；起跳；运动学分析 　　中图分类号：G823.1 文献标识码：A 文章编号：（1-04 　　Abstract：In recent years， Zhang Guowei has achieved repeated success in the world high jump competitions， including silver medal in Incheon Asian Games， over 2.38 m in the United States Grand Prix， and 2.33 m in the just concluded Beijing World Championships to win the silver medal. A comparative analysis of Zhang's take-off and flight kinematic indicators in 2015 Beijing World Championships with other world elite jumpers shows that Zhang's absolute speed is higher than that of the other elite athletes in the world， but the utilization ratio of the speed is not high； when taking off， the joints of hip， knee and ankle do not fully stretch； angle of each joint is lower than other world elite athletes； jump off and the body center of gravity rod angle is reasonable； rod moment of body gravity is not right above the bar， failing to maximize the use of H2 height. 　　Key words：high jump； take-off； kinematic analysis 　　跳高在1896年首届奥运会中就被列为比赛项目，过杆技术先后历经“剪式”“跨越式”“俯卧式”，直至1968年美国运动员福斯贝里创造了最为科学的“背越式”。当今男女的跳高世界纪录2.45 m、2.09 m，均为运动员使用背越式跳高技术创造的。 　　男子跳高曾经是我国的优势项目，80年代初期，我国优秀跳高运动员朱建华1年之内3破世界纪录，以2.39 m的成绩傲视群雄。1985年之后，随着朱建华的退役，能达到世界大事参赛水平的中国运动员少之又少，奥运会和世锦赛的赛场上再也没出现过中国运动员的身影。2012年之后，随着张国伟、王宇等一批年轻队员的出现，中国的男子跳高又迎来了春天，频繁亮相于国际赛场。特别是张国伟，2015年连续在国际比赛中从2.32 m跳到了2.38 m，特别是在刚刚结束的北京田径世锦赛中，张国伟在雨天湿滑的天气中以2.33 m的成绩夺得银牌，这是30年来中国男子跳高运动员世界大事的最好成绩。所以，通过北京田径世锦赛技术录像，对其越过2.33 m高度技术动作进行各项指标分析，在研究中找到技术落后的突破点，为今后的训练提供一定的量化参考指标，以期更好的成绩。 　　1 研究对象与方法 　　1.1 研究对象 　　张国伟，山东籍运动员，1991年出生，身高2.01 m，体重76 kg，最好成绩2.38 m，2014年仁川亚运会、2015年北京田径世锦赛男子跳高亚军获得者。 　　1.2 研究方法 　　1.2.1 文献资料法 　　根据本论文的研究需要，在各类期刊杂志中查阅与“跳高”“起跳”“腾空”“运动学”等相关文献150余篇，并对其进行了整理和分类，为研究的顺利进行提供科学的理论依据。 　　1.2.2 影片拍摄法 　　将两台日产SONYNEX-VG20E高速摄像机置于比赛场地，A机放置在右侧跳高架立柱后延15 m处，同时在距离横杆的垂直面15 m处放置B机，两台摄像机主光轴之间的夹角约为90度。两台摄像机的高度设定为1.2 m，操作频率为250 Hz，分辨率为640×480。 　　1.2.3 图像解析法 　　对拍摄的张国伟2.33 m成功过杆资料采用SIMI Motion运动图像解析分析系统。在研究过程中，采用日本松井秀治人体惯性参数模型，并依据人体模型的标准和研究需要选取若干个节点，以此来解析处理完整的跳高技术过程。用数字滤波对数据进行平滑处理，平滑系数为8。 　　1.2.4 数理统计法 　　采用SPSS21.0统计分析软件对所得的各种数据进行统计分析。 　　2 起跳阶段结果与分析 　　2.1 起跳瞬间身体重心的速度分析 　　“速度”是任何一个运动项目都要用到的身体素质，有奔跑速度、出手速度、击打速度等等。对于跳高项目，国内外的优秀教练员、专家学者一致认为“速度”在背越式跳高竞技水平中所占的份量非常大。高质量的助跑才具备更高的动能，才能转化为更多的重力势能。因此运动员在离地瞬间对着地瞬间速度的利用，反映着运动员在起跳过程中能量损失的多少。
　　通过表1可以看出，张国伟与国外优秀跳高运动员在总体的速度参数上差距不大，甚至起跳着地的瞬时速度7.78 m/s还能超过国外的优秀运动员，但转换到离地瞬间速度时就变成了3.82 m/s，速度损失比较大，说明起跳瞬间核心力量相对薄弱，在高速情况下身体无法高效率地转换速度能量。在垂直速度指标上，两项指标均位于世界平均水平，说明该运动员起跳瞬间两臂非常充分地蹬摆、摆动腿和起跳腿也是充分蹬伸，这对垂直速度的获得有着极大的作用。 　　2.2 起跳瞬间身体重心高度分析 　　H1是起跳离地瞬间身体重心高度，主要取决于运动员的身高、起跳腿的长度及起跳瞬间各个关节的蹬伸程度，相对情况下H1高对于获得好的成绩有一定的优势。从表2可以看出，张国伟H1的高度1.37 m与国外优秀运动员1.38 m相差不大，但是从身高数据就可以看出，张国伟高于国外优秀运动员的平均值6 cm，起跳着地瞬间和起跳腿最大缓冲瞬间的数值结合身高来看也低于世界优秀水平。另外，重心加速距离及H1/身高的比值与世界优秀运动员相比也比较低。造成这种情况的主要原因是起跳腿蹬伸不充分，通过录像看出起跳瞬间身体的各个关节没有充分蹬伸，特别是髋、膝关节。表1中速度利用率不高也有这方面的原因，起跳腿的力量及关节柔韧、协调、稳定性较差。所以改善起跳腿的蹬伸程度，并且要在起跳时间不变的情况下，增加蹬伸幅度是提高我国男子跳高运动员专项成绩的关键之一，特别要注重核心力量训练。 　　2.3 起跳瞬间起跳腿缓冲与蹬伸的时间分析 　　从之前的文献资料中得出，缓冲时间小于蹬伸时间，说明垂直速度大，而缓冲时间大于蹬伸时间，说明垂直速度小；也就是说垂直速度与起跳时间呈负相关的关系。蹬伸阶段所用的时间越短，起跳瞬间所获得的垂直速度就会越快。通过表3，仅从起跳总时间来看，张国伟0.152 s优于国外优势运动员，但是这很难说明张国伟起跳快速有力。因为从缓冲时间和蹬伸时间所占总时间百分比来看，张国伟两项指标大约各占一半，而国外优秀运动员缓冲时间仅为总时间的三分之一左右。因此要想提升比赛成绩，张国伟需要合理分配缓冲和蹬伸时间，缩短缓冲时间的比值。 　　2.4 起跳瞬间各关节角度分析 　　起跳腿膝关节的角度是反映大腿伸肌工作是否充分的主要指标，腿部伸肌的向心收缩是起跳的重要动力，同时，膝角也是影响H1高度的主要因素。所以优秀跳高成绩的获得与支撑腿各关节的充分蹬伸有密切的关系。苏联专家V?D克拉泽夫等认为起跳用力瞬间左侧踝关节的屈伸能力决定起跳后身体的伸展状态，非左撇子情况下，左踝关节在跳高起跳过程中起着关键作用。从生物力学的理论上讲，当髋、膝、踝三个关节达到180度为最大限度的做功距离和最大收缩肌力。从表4来看，我们得出张国伟试跳2.33 m时，身体各个关节指标略低于国外优秀运动员，但是相差不是很大。相对差距幅度较大的为踝关节角度，在发力的最后一瞬间没有充分蹬伸，可能是踝关节柔韧性较差或者力量薄弱导致身体无法控制。 　　3 腾空阶段结果与分析 　　在福斯贝里发明了背越式跳高后，杆上技术也因人而异，不断出现微小的变化。如两腿并拢过杆、两腿分开过杆、两腿一高一低飘过横杆、起跳后呈现完成背弓过杆、起跳后垂直向上至最高点后突然顶髋等等。根据跳高技术流派的不同，每名运动员在横杆上会有不同的动作，因此对于杆上技术不做对比，仅仅分析张国伟个人杆上的技术动作指标。 　　3.1 腾空阶段部分时间特征分析 　　为了便于整理和分析张国伟腾空阶段身体各环节的指标，将其完整腾空阶段分为6个阶段和7个时相。先后分为：起跳脚离地瞬间、头顶最高点、肩最高点、重心最高点、髋最高点、膝最高点、踝最高点。 　　与跨越式和剪式等不同，背越式其实就是整个人以高处横杆为轴，身体重心沿纵轴旋转过渡到背向横杆，绕它转了一个半圆，与此同时身体各个环节依次越过横杆。因此运动员身体各个环节到达最高点都有一定的时间间隔，并形成一定的节奏规律。 　　通过表5可以看出，张国伟腾空阶段T1用时最长为0.17 s，这是因为起跳瞬间身体从水平速度转换成垂直速度，同时上升的距离也是其他几个阶段最长的。T2用时最短，这是由于头与肩两个部位靠得最近，位移距离最短。当然结合录像也可以看出，张国伟这次起跳不是特别充分，有“倒肩过早”的现象。 　　3.2 腾空阶段部分空间特征分析 　　张国伟腾空阶段的空间特征通过表6可以完整体现。其中，在起跳离地瞬间左侧髋、膝、踝关节角度分别为173.5°、173.8°、146.3°，结合表4的对比发现，张国伟此时三个关节在伸展，但是相对于世界优秀运动员伸展得仍然不充分，这样在有限初速度的情况下，H1的高度也有限。但是张国伟通过积极的摆动弥补了这一缺憾，从右侧的膝、踝关节角度看出46.7°、83.4°，说明此时这两个关节正在积极紧张用力，这对于调整身体并提升高度有非常重要的意义。因为是左脚起跳，所以头顶点瞬间，可以看出左侧环节比较伸展，右侧髋关节角度突然变小，通过录像看出这是一个提肩拔腰的动作。肩最高点时，左侧踝、膝关节及颈角都在迅速缩小，这是放松身体，倒肩后仰，为过杆做准备。在身体重心和髋关节最高时，两个踝关节趋近90°，左右膝关节也基本保持一致，说明这个时候身体完全放松，髋关节角度变化最大及颈角也变化为全表最小数值是因为此时形成挺髋姿势，减小H3的高度。膝关节最高点时，踝关节角度明显减小为68.9°、70.4°，这说明已经进入腾空过杆后期，需要迅速有力踢腿、勾脚尖，在最短的时间内通过横杆。在踝关节最高点时，此时身体已经完全越过了横杆，各个角度的数值又一次变大。整体来看，张国伟在整个过杆过程中，能够形成挺髋背弓状态，有效减少H3高度，加大过杆效率。另外在髋部最高点时，髋角为76.5°，提高了身体重心增加了H2的高度，顺利地完成过杆动作。 　　3.3 腾空阶段H值的分析
　　跳高是越过一定横杆高度的竞赛项目，用物理学进行分析，跳高高度H=H1+H2-H3。其中H1由身高控制，身材高大的运动员占有优势；H2是身体重心从H1提高到最高点的高度；H3的大小取决于运动员的过杆技术，在足够优秀的情况下，H3可为负值，训练的目的就是增大H2减小H3。 　　通过表7可以看出，张国伟的起跳点为1.01 m，大多数跳高运动员的起跳点应距横杆投影线0.61～1.07 m，张国伟的起跳点在此范围之内。腾空角度θ为57.3°，重心过杆β角度为44.2°，相对比较合理，因为不可能理论性的90度，否则会不利于水平速度的发挥。从公式L/sinβ=H2/tgθ，也能看出，张国伟身体重心过杆角度比较合理。结合表2，发现张国伟H1为1.37 m，H2为1.03 m，Hmax为2.40 m，理论高度非常高，但是其H3为0.05 m，S为0.048 m，说明张国伟腾空过杆时身体重心在跳高横杆的后上方，这样就很难充分利用H2的高度。单纯地前后左右移动步点显然是不行的，因为起跳距离与起跳离地瞬间速度有很大的关系，所以如果要提高H值，需要综合助跑距离、腾空角度、重心过杆角度及杆上动作，力争各个环节参数都能达到理想状态。 　　4 结论及建议 　　4.1 结论 　　4.1.1 速度方面张国伟与国外优秀跳高运动员在总体的速度参数上差距不大，绝对速度甚至优于世界水平，但速度利用率不够高；在起跳阶段张国伟双手能积极前摆上举，摆动腿充分上提，为完整起跳动作提供了有力保证。 　　4.1.2 张国伟起跳瞬间相对于国外优秀运动员起跳腿蹬伸不充分，H1相对高度不高，H1/身高利用率为68%低于世界先进水平；起跳总时间与国外运动员相差不大，但瞬间缓冲时间太长为0.075 s，占总时间的49%，国外优秀运动员仅占总时间的36%。 　　4.1.3 张国伟试跳2.33 m时，起跳瞬间身体各个关节角度低于国外优秀运动员，另外在踝关节蹬伸角度为47.7°，国外优秀运动员为50.3°，差距相对明显。 　　4.1.4 张国伟腾空瞬间有倒肩过早迹象；过杆时能形成顶髋后仰的姿势；腾空角度与重心过杆的夹角相对合理；腾空过杆时重心不在横杆正上方，H2的高度没有大限度地利用。 　　4.2 建议 　　4.2.1 保持速度优势，调整速度练习的方式。在练习时融入可控速度练习的比重，因为跳高不是以绝对最快速度完成起跳，需要速度在自己可控范围之内。可进行直弯道30 m快速跑、超长距离助跑起跳、助跑计时等。 　　4.2.2 提高力量训练，特别是膝、踝关节核心力量的训练。训练中减少绝对大力量，避免运动员在增加力量的同时增加体重。可以在合理利用杠铃的基础上，多练习行进间快速力量及负重动力，也可以克服自身重力的台阶跳、后蹬跑、跨步跳、四步助跑摸高、四步助跑跳栏间等。 　　4.2.3 加强协调和柔韧性的练习，多做摆动与起跳腿蹬伸、摆动臂与摆动腿上提、摆动上提倒肩的协调配合。对于柔韧性多做站立顶髋摸双脚、垫上成拱桥等练习，既练习了柔韧又练习了腰腹力量，综合发展能力。 　　4.2.4 重视视频教学训练。张国伟的整个技术动作基本达到世界先进水平，但是还想有更好的发展，需要借助先进教学仪器，让他明白自己的动作，特别注意助跑步点、起跳距离、起跳速度、起跳角度、起跳后身体的蹬伸、过杆角度等之间的相互关系，力争让各项数据达到一个最佳组合。 　　参考文献： 　　[1]文超.中国田径运动百年[M].北京：人民体育出版社，. 　　[2]何涛，刘建国，吴新宇.背越式跳高“两轴一杆平行”过杆技术分析[J].中国体育科技，）：51-52. 　　[3]刘大庆.中国田径教练员岗位培训教材[M].北京：人民体育出版社，2009： 106，321. 　　[4] 张军霞.中国高水平男子跳高运动员竞技能力结构特点与训练特征研究[M].北京：中国社会出版社，2011. 　　[5] 林 明. “合三为一”与“摆跳”――现代背越式跳高起跳技术的动力学分析[J].西安体育学院学报，）：101-107.
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