張 鑫

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鄒凱單杠后直兩周720°旋下動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

張 鑫

后直兩周720°旋下（直體后空翻兩周轉(zhuǎn)體720°下）在國際體操規(guī)則中屬難度E組動(dòng)作，是鄒凱使用頻率最高的制勝絕招。通過運(yùn)動(dòng)學(xué)研究方法，對(duì)世界冠軍鄒凱在2014年仁川亞運(yùn)會(huì)中單杠決賽的后直兩周720°旋下動(dòng)作進(jìn)行研究，得出該下法動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，揭示該動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和動(dòng)作特點(diǎn)，為教練員及體操運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。結(jié)果表明，鄒凱很好的完成了直體后空翻兩周轉(zhuǎn)體720°下。

單杠；后直兩周720°旋下；運(yùn)動(dòng)學(xué)分析；鄒凱

單杠是鄒凱的強(qiáng)項(xiàng)，他多次在大型比賽中使用后直兩周720°旋下動(dòng)作而獲得冠軍，同時(shí)該下法也是國內(nèi)外優(yōu)秀體操運(yùn)動(dòng)員使用頻率最高的下法之一。后直兩周720°旋下動(dòng)作最早出現(xiàn)在1966年歐洲錦標(biāo)賽由里西斯基（蘇聯(lián)）突破的，由于該下法難度大，完成質(zhì)量高的運(yùn)動(dòng)員也寥寥無幾。通過查閱大量文獻(xiàn)可知，大多數(shù)研究者停留在對(duì)單杠技術(shù)的發(fā)展歷史以及單杠動(dòng)作的編排方面的研究，少有人對(duì)單杠的某個(gè)動(dòng)作進(jìn)行分析，而且大多的分析都是針對(duì)全國體操錦標(biāo)賽和全運(yùn)會(huì)比賽上的單杠動(dòng)作，基本上沒有對(duì)亞運(yùn)會(huì)比賽甚至更高級(jí)的比賽中的動(dòng)作進(jìn)行分析。所以主要針對(duì)鄒凱在2014年仁川亞運(yùn)會(huì)單杠決賽中的后直兩周720°旋下動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得出該動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，為教練員及其他優(yōu)秀的體操運(yùn)動(dòng)員改進(jìn)該動(dòng)作提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

鄒凱，號(hào)稱“五金王”和“十一金王”，1988年出生，四川瀘州人。2001年進(jìn)入四川體操省隊(duì)。2002年2月入選國家隊(duì)，是國家體操隊(duì)主力隊(duì)員之一。自由體操、單杠是他的強(qiáng)項(xiàng)。鄒凱拿下5枚奧運(yùn)會(huì)金牌，成為中國奧運(yùn)史上第一人。除了獲得奧運(yùn)會(huì)的5枚金牌，鄒凱也獲得了全運(yùn)會(huì)11枚金牌，他是全運(yùn)會(huì)史上首位金牌數(shù)超過10枚的體操選手。2014年仁川亞運(yùn)會(huì)中獲得單杠決賽的冠軍。

1.2 研究方法

1.1.2 文獻(xiàn)資料法 查閱了中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫、中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫、中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫、中國專利全文數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)資源和英文數(shù)據(jù)庫，并查閱了多本書籍，了解十幾年來單杠項(xiàng)目的發(fā)展情況，及后直兩周720°旋下動(dòng)作的技術(shù)要領(lǐng)，歸納總結(jié)關(guān)于該下法動(dòng)作的生物力學(xué)研究，作為本研究的參考。

1.2.2 三維攝像解析 在仁川亞運(yùn)會(huì)比賽現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)鄒凱的單杠決賽動(dòng)作進(jìn)行拍攝，選用兩臺(tái)日產(chǎn)的高速攝像機(jī)JVC置于看臺(tái)，攝像機(jī)的頻率為50幀/s，從不同的方向?qū)︵u凱的全套動(dòng)作進(jìn)行同步拍攝，兩臺(tái)攝像機(jī)的主光軸角度約為90°，利用美國艾里爾公司生產(chǎn)的APAS錄像解析系統(tǒng)對(duì)所拍的錄像動(dòng)作進(jìn)行解析，人體模型選用的是日本的松井秀治人體模型。同時(shí)，運(yùn)用數(shù)字濾波技術(shù)對(duì)原始打點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。運(yùn)用SPSS 10.0軟件對(duì)定量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和邏輯分析。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法與討論法 采用一般數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，運(yùn)用Microsoft Excel 2003軟件對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，進(jìn)行做圖表分析，并和專家進(jìn)行分析與討論，撰寫出了本論文。

2 研究結(jié)果與分析

鄒凱完成的直體后空翻兩周轉(zhuǎn)體720°下動(dòng)作質(zhì)量比較高，是他單杠成套動(dòng)作的核心內(nèi)容之一。

為了便于分析直體后空翻兩周轉(zhuǎn)體720°下動(dòng)作，根據(jù)其動(dòng)作特點(diǎn)，把該動(dòng)作分成3個(gè)階段：第1階段是振浪階段，由大回環(huán)手倒立時(shí)刻開始下擺，然后上擺，至撒手離杠時(shí)刻為止。該動(dòng)作的第2階段是空翻階段，由撒手離杠時(shí)刻開始，完成直體后空翻兩周轉(zhuǎn)體720°至落地時(shí)刻為止。第3階段是落地緩沖階段，由落地時(shí)刻開始，至落地緩沖靜止為止。

2.1 振浪階段

該階段是為了完成好直體后空翻兩周轉(zhuǎn)體720°下做好準(zhǔn)備[1]。良好的大回環(huán)動(dòng)作能夠?yàn)楹罄^的下法動(dòng)作提供動(dòng)力。下擺過程中，肩、胸、髖應(yīng)充分展開下沉，形成最佳的鞭打效果。在單杠的任何下法中，為了獲得較高的騰空高度，廣泛采用鞭打的技術(shù)，鞭打的作用效果有兩個(gè)：（1）加快遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)的擺動(dòng)；（2）加大單杠的彈性變形，在恢復(fù)變形時(shí)，使身體得到更大的上升力。在杠下垂直部位后，前擺含胸收腹，踢腳的方向感應(yīng)在杠面上，提高踢腿時(shí)的速度，從而加大角速度，加快擺動(dòng)，并略收腹，同時(shí)，迅速縮小肩角，并主動(dòng)向杠前上方45°立肩，加快翻轉(zhuǎn)的速度和提高空翻的高度及遠(yuǎn)度。

手倒立時(shí)刻（此階段的身體重心最高點(diǎn)時(shí)刻），鄒凱的左右肩角分別為160°和159°，左右髖角分別為68°和70°，左右膝角分別為177°和176°。此時(shí)重心速度為2.6?m/s。當(dāng)身體重心在杠水平面上時(shí)，鄒凱的左右肩角分別為174°和173°，左右髖角分別為171°和170°，左右膝角分別為177°和176°。此時(shí)重心速度為4.2 m/s。隨著身體的下擺，整個(gè)身體要伸直梗頭向外頂，肩角充分頂開，以增加重力臂，重力臂大重力矩就大，重力矩越大動(dòng)量矩就越大，繞杠回環(huán)的能力就強(qiáng)，這是完成該動(dòng)作的主要?jiǎng)恿χ?。[2]此時(shí)肩角增大，肩關(guān)節(jié)下沉，髖角明顯增大。當(dāng)身體重心在杠下垂直時(shí)刻，此時(shí)鄒凱的左右肩角分別為179°和178°，左右髖角分別為211°和212°，左右膝角分別為185°和184°，重心速度為5.6 m/s，身體呈反弓形。當(dāng)過了杠下垂直時(shí)刻，這時(shí)兩腿要積極向上兜腿，加速擺動(dòng)。上擺過程為了完成兜腿，兩腳的運(yùn)動(dòng)速度明顯增加，左右腳速度最大分別達(dá)到11.4 m/s和11.6 m/s。在兩腿加速上擺的同時(shí)肩關(guān)節(jié)一定要壓住梗頭，不要抬肩抬頭，否則會(huì)影響向后上方的擺腿速度，這時(shí)肩的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)比較小。在兜腿的過程中，鄒凱的肩角和髖角明顯減少。目的是縮短身體重心至杠軸（即高杠兩端點(diǎn)的連線所在的軸）的半徑，減小了身體重心上升時(shí)角速度的損失。當(dāng)撒手離杠時(shí)刻，鄒凱的左右肩角分別為116°和118°，左右髖角分別為136°和137°，左右膝角分別為173°和175°，重心速度為3.8 m/s。振浪角為58°，即髖關(guān)節(jié)中心至握點(diǎn)的連線與杠水平線的夾角為振浪角。根據(jù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理，鄒凱較好的完成此階段。

2.2 空翻階段

撒手后即進(jìn)入騰空階段，騰空階段動(dòng)量矩守恒，此時(shí)角速度的變化完全取決于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化，而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化由身體形態(tài)的變化來決定的。直體后空翻兩周轉(zhuǎn)體720°下動(dòng)作，要求運(yùn)動(dòng)員在繞人體額狀軸兩周的同時(shí)，還要繞人體垂直軸轉(zhuǎn)720°，是不允許運(yùn)動(dòng)員通過屈體或半屈體來加快身體在空中繞人體額狀軸翻轉(zhuǎn)的角速度，因此在保證獲得撒手時(shí)足夠大的初始角動(dòng)量的前提下，在騰空中既要根據(jù)動(dòng)量矩守恒定律做右臂上舉在向左轉(zhuǎn)體時(shí)動(dòng)作，造成身體兩側(cè)質(zhì)量分布不均勻以及盡量使人體抱團(tuán)縮小人體橫軸半徑，來加快繞人體在垂直軸轉(zhuǎn)體，還必須根據(jù)人體轉(zhuǎn)體的生理、心理特點(diǎn)，做好轉(zhuǎn)頭、轉(zhuǎn)肩來帶動(dòng)轉(zhuǎn)軀干和上肢的動(dòng)作[3]。這樣更容易完成空中翻轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)體動(dòng)作。

撒手時(shí)機(jī)的選擇是整個(gè)動(dòng)作的關(guān)鍵部分，撒手時(shí)的速度大小與方向直接影響空翻動(dòng)作的高度和遠(yuǎn)度[1]。離杠時(shí)刻，鄒凱的撒手角為8.9°，從兩手離杠至落地身體在空中的飛行時(shí)間為1.22 s，此時(shí)身體重心與地面垂直距離為3.02 m。重心最高點(diǎn)時(shí)刻，鄒凱的左右肩角分別為20°和18°，左右髖角分別為151°和149°，左右膝角分別為170°和169°，重心速度為0.86 m/s，垂直方向重心的速度為0.001 m/s，接近為零。重心離地面距離為3.18 m。在騰空過程中，鄒凱雙臂收于胸口上，盡量使身體質(zhì)量分布集中，減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，由于騰空時(shí)動(dòng)量矩守恒，根據(jù)Iω=恒量，因此增加角速度。當(dāng)空翻轉(zhuǎn)體第1周結(jié)束時(shí)刻，鄒凱的左右肩角分別為17°和16°，左右髖角分別為163°和162°，左右膝角分別為171°和170°。當(dāng)空翻轉(zhuǎn)體第二周結(jié)束時(shí)，鄒凱的左右肩角分別為15°和16°，左右髖角分別為168°和167°，左右膝角分別為174°和173°（見表1）。空翻的平均角速度為8.66 rad/s，轉(zhuǎn)體的平均角速度為12.95 rad/s。從以上數(shù)據(jù)可以看出，鄒凱較好的完成此階段。

表1 后直兩周720°旋下的角度參數(shù)

2.3 落地緩沖階段

單杠的難度和復(fù)雜性不斷增加，競(jìng)爭(zhēng)的激烈對(duì)下法的穩(wěn)定性更為重要，也是取得好成績(jī)的重要因素。下法的穩(wěn)定也受技術(shù)、生理、心理、場(chǎng)地等多因素的影響，本文主要從技術(shù)因素進(jìn)行分析，此階段的任務(wù)就是保持身體的平衡。在單杠高難度下法中，身體不僅繞橫軸翻轉(zhuǎn)，而且還要做縱軸轉(zhuǎn)體。同時(shí)，隨著空中動(dòng)作的加難，騰空高度也不斷增加。因此，在完成這種連翻帶轉(zhuǎn)、騰空又高的高難度下法時(shí)，對(duì)落地技術(shù)帶來了更高的要求，因而對(duì)運(yùn)動(dòng)員的身體素質(zhì)和能力也提出了更高的要求。正確的落地緩沖是落地技術(shù)中的重要內(nèi)容之一，它不僅能避免不必要的傷害事故，而且有助于提高落地時(shí)動(dòng)作的穩(wěn)定性[4]。

落地時(shí)，運(yùn)動(dòng)員通常都先用幾乎完全伸直的雙腿的前腳掌來著地，接著緩沖，這樣做的目的有利于充分發(fā)揮支撐運(yùn)動(dòng)器官的彈性功能，減少?zèng)_擊力對(duì)關(guān)節(jié)和大腦的沖擊強(qiáng)度。如果落地時(shí)重心水平速度很大，落地角也很大，則慣性傾倒力矩也大，相反，重力矩則變小。重力矩不足以抵消傾倒力矩的作用，人體便要前傾或后倒而被迫改變?cè)瓉淼闹吸c(diǎn)。而當(dāng)重力矩恰好能在制動(dòng)緩沖過程中消耗掉向前或向后的慣性傾倒力矩，而重心此時(shí)正位于支撐面上方穩(wěn)定邊界范圍內(nèi)時(shí)，它們的矢量和趨向于零或等于零，人體就將站立不動(dòng)[5]。鄒凱落地時(shí)刻左右肩角分別為110°和109°左右髖關(guān)節(jié)角度分別為118°和117°，左右膝關(guān)節(jié)角度分別為166°和168°，左右踝關(guān)節(jié)角度分別為120°和121°（見表1），重心水平速度為0.8 m/s。鄒凱髖關(guān)節(jié)角度較小，膝關(guān)節(jié)角度較大，這樣就創(chuàng)造了很好的緩沖條件，將會(huì)增加人體重心的前移距離，提高落地后的穩(wěn)定性。落地后最小左右膝關(guān)節(jié)角度分別為99°和98°，左右髖關(guān)節(jié)角度分別為88°和87°，落地緩沖所花的時(shí)間為0.25 s。最終，鄒凱穩(wěn)穩(wěn)地落在墊子上。

3 研究結(jié)論

通過對(duì)世界冠軍鄒凱單杠后直兩周720°旋下動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)分析，得出鄒凱的動(dòng)作模型如下：

（1）振浪階段：良好的大回環(huán)動(dòng)作能夠?yàn)楹罄^的下法動(dòng)作提供動(dòng)力。當(dāng)身體重心在杠下垂直時(shí)刻，此時(shí)鄒凱的左右肩角分別為179°和178°，左右髖角分別為211°和212°，左右膝角分別為185°和184°，重心速度為5.6 m/s，身體呈反弓形，為上擺時(shí)兜腿創(chuàng)造有利條件。當(dāng)撒手離杠時(shí)刻，鄒凱的左右肩角分別為116°和118°，左右髖角分別為136°和137°，左右膝角分別為173°和175°，重心速度為3.8 m/s。在上擺的過程中，速度損失相對(duì)于其他運(yùn)動(dòng)員較少，為后繼的騰空動(dòng)作提供動(dòng)力。

（2）空翻階段：更大的騰起初速度，才能使運(yùn)動(dòng)員獲得更高的騰起高度，延長(zhǎng)騰空時(shí)間，完成各種高難度的空中翻轉(zhuǎn)。此時(shí)身體重心與地面垂直距離為3.05 m，振浪角為58°。鄒凱撒手離杠時(shí)機(jī)較合理。當(dāng)重心在最高點(diǎn)時(shí)，鄒凱的左右肩角分別為20°和18°，左右髖角分別為151°和149°，左右膝角分別為170°和169°，重心速度為0.86 m/s，垂直方向重心的速度為0.001 m/s，接近為零。重心離地面距離為3.18 m。在騰空過程中，鄒凱雙臂收于胸口上，盡量的使身體質(zhì)量分布集中，減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而增加角速度。當(dāng)空翻轉(zhuǎn)體第1周結(jié)束時(shí)刻，鄒凱的左右肩角分別為17°和16°，左右髖角分別為163°和162°，左右膝角分別為171°和170°。當(dāng)空翻第2周結(jié)束時(shí)，鄒凱的左右肩角分別為15°和16°，左右髖角分別為168°和167°，左右膝角分別為174°和173°?？辗钠骄撬俣葹?.66 rad/s，轉(zhuǎn)體的平均角速度為12.95 rad/s。完成的動(dòng)作質(zhì)量較高?？傊u凱完成情況整體較好。

落地緩沖階段：落地的穩(wěn)定性是影響成績(jī)的直接因素。落地瞬間的重心水平速度應(yīng)盡量減小，同時(shí)，充分合理運(yùn)用緩沖技術(shù)[6]。鄒凱落地時(shí)左右髖關(guān)節(jié)角度分別為118°和117°，左右膝關(guān)節(jié)角度分別為166°和168°，左右踝關(guān)節(jié)角度分別為120°和121°，重心水平速度為0.8 m/s。鄒凱髖關(guān)節(jié)角度較小，膝關(guān)節(jié)角度較大，這樣就創(chuàng)造了很好的緩沖條件，將會(huì)增加人體重心的前移距離，提高落地后的穩(wěn)定性。落地后最小左右膝關(guān)節(jié)角度分別為99°和98°，左右髖關(guān)節(jié)角度分別為88°和87°，落地緩沖所花的時(shí)間為0.25 s。鄒凱在亞運(yùn)會(huì)中取得的優(yōu)秀成績(jī)與其較好地運(yùn)用落地技術(shù)有著直接關(guān)系。

[1] 楊金田，季彥霞，付麗敏，李建華.單杠直體后空翻兩周轉(zhuǎn)體720°下動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析[C].第十一屆全國運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文匯編（摘要），2006，11：139～140.

[2] 陳 莉，姚俠文，文耀華.李婭高低杠反吊分腿前空翻再握杠的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].體育科技，2007（02）：51～56.

[3] 歐文勤.童非單杠720°旋下大回環(huán)的動(dòng)力學(xué)特征和空中轉(zhuǎn)體技術(shù)[J].中國體育科技，1981（10）：1～4.

[4] 劉榮曾，歐文勤.單杠下法的落地緩沖與落地穩(wěn)定性[J].體育科技資料，1979（16）：41～45.

[5] 楊 冰.體操落地技術(shù)及其訓(xùn)練問題初探[J].楚雄師專學(xué)報(bào)，1999，14（3）：120～124.

[6] 季彥霞.崇瑋單杠直體720°旋下技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征診析[J].河北體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，21（3）：81.

A Kinematics Analysis of ZOU Kai 720°Front Round Dismount in Horizontal Bar

ZHANG Xin

720°front round dismount belongs to group E dismount action in the rule of international gymnastics. It is one of the most frequently used dismounts through ZOU Kai. The purpose of this study was to reveals the kinematics rules and technical feature of 720° front round dismount in hhorizontal bar performed by ZOU Kai----the champion in the world through the sport biomechanics analysis in the horizontal bar final Incheon Asian games in 2014.This study also obtains the kinematics data of ZOU Kai’s dismount. All of that are in order to provide

of technical training for coach and athletes .With the result indicating that ZOU Kai completed the 720°front round dismount.

Horizontal bar; 720°front round dismount; Kinematic analysis; ZOU Kai

1007―6891（2016）02―0043―03

10.13932/j.cnki.sctykx.2016.02.12

G849.3

A

2015-12-03

四川省運(yùn)動(dòng)技術(shù)學(xué)院體操系，四川成都，610041。

Sports Technology University, Chengdu Sichuan, 610041, China.