梁鐵懷+姚輝洲+李鋒+薛偉佳+韋東遠+陽亞

摘 要：采用兩臺索尼攝像機對第15屆全國大學生田徑錦標賽男子甲B組跳高決賽6名運動員助跑最后兩步和起跳階段的技術動作進行拍攝，用視訊解析系統(tǒng)對拍攝視頻進行解析以獲得相關參數(shù)。研究表明：運動員身材較高、體重偏重和競技水平一般；運動員成績中H1所占比例較小，H2所占的比例稍大，H3所占比例??；運動員所采用的“助跑最后階段降低身體重心的方式”涵蓋三種方式，以第一種方式（起跳前2～3步降低身體重心，助跑最后一步平穩(wěn)前移）居多；運動員起跳腳著地瞬間水平速度較小，起跳腳蹬伸離地瞬間水平速度較大，水平速度在起跳過程中的變化較小，起跳離地瞬間垂直速度較小，騰起角較小，機械能變化較大；運動員最后兩步助跑、起跳過程中身體前后傾和內外傾表現(xiàn)出一定的趨勢。

關鍵詞：跳高；助跑；起跳；生物力學；大學生田徑錦標賽；男子

中圖分類號：G823.1 文獻標識碼：A文章編號：1006-2076（2017）02-0086-06

Abstract：Two Sony cameras were used to shot the last two steps and take-off stage technical action of 6 athletes in the 15th National College Students' Track and Field Championship and then video analysis system was adopted to obtain the relevant parameters. The study shows that the athletes have moderate competitive ability with higher body length and body weight. The proportion of H1 in high jump achievements is small ， the proportion of H2 is slightly larger， and the proportion of H3 is smaller； there are three ways to lower the body centre-of-gravity in run-up final stage and the majority took the first way （i.e.， to lower body centre-of-gravity before 2～3 jump steps with the last step stable forward"）； Athletes jump foot instantaneous horizontal velocity is smaller， the take-off moment horizontal velocity is large， small changes in level speed in the process of jumping， the take-off vertical velocity is small， flight angle is small， the mechanical energy changes greatly； the last two steps in run-up， the body front and back tilt， introversion and extroversion tilt showed a certain trend.

Key words：high jump； run-up； take-off； biomechanics； college students； Track and Field Championship； men's

對第1屆至第9屆全國大學生運動會（1982年～2012年）男子跳高成績的統(tǒng)計分析表明[1]，我國大學生男子跳高成績30年總體上呈波浪上升趨勢；歷屆最好成績提高了15 cm（2.12 m～2.27 m），歷屆最好前8名平均成績僅提高了7 cm（2.05 m～2.12 m）。與競技體育發(fā)達國家的大學生跳高水平相比，水平相對較低，表明我國大學生男子跳高運動的發(fā)展速度和發(fā)展水平不盡如人意。究其原因，我們認為與對項目特性的科學研究滯后不無關系。對跳高比賽中的技術動作要素進行測量與評價，是探討跳高技術動作、進而探究跳高制勝規(guī)律的科學方法，唯有如此，方能為跳高教學訓練提供科學的參考依據(jù)。因此，采用生物力學方法測量與評價跳高技術動作，具有非常重要的價值。

僅有極少的關于大學生男子跳高技術動作生物力學特征方面的研究。如馬有保、朱旭紅和張衛(wèi)平等人，對浙江工業(yè)大學2003年運動會上7名成績在1.97 m～2.07 m男子跳高運動員的助跑倒2步速度與步長、起跳時起跳腿膝角與起跳速度、起跳過程中著地、緩沖和蹬伸三個階段時間、擺動腿大腿角度等助跑與起跳技術生物力學進行了分析[2]。因此，本研究對第15屆全國大學生田徑錦標賽甲B組男子跳高決賽運動員助跑最后兩步和起跳階段的技術動作進行拍攝，并通過解析軟件來獲取其關鍵技術的生物力學參數(shù)。與德國科隆體育大學田徑研究所布呂格曼教授所組織領導的第6屆世界田徑錦標賽生物力學研究類似[3]，本研究的目的也是充實優(yōu)秀大學生跳高運動員生物力學參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，為高校教練員和運動員提供不同技術動作的定量化參數(shù)，進一步增加對大學生運動員跳高技術影響因素的理解。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以2015年第15屆全國大學生田徑錦標賽甲B組6名男子跳高決賽的運動技術生物力學特征為研究對象。本研究的生物力學參數(shù)均來自對運動員決賽最好成績的解析。甲B組的大學生運動員是按照普通高等學校招收高水平運動員辦法錄取的學生以及體育大學（學院）、師范院校（含普通院校）的體育專業(yè)學生，在中國田徑協(xié)會注冊的運動員，代表了當今大學生的最高水平。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)采集方法

采用兩臺SONY攝像機以50 fps的速度拍攝其最后兩步助跑、起跳和過桿的技術動作。拍攝位置嚴格按照生物力學研究要求設定，攝像機拍攝機位高1.2 m，側面攝像機平行橫桿，距離起跳點附近12 m；正面攝像機垂直于橫桿，距離起跳點附近12 m。對拍攝的運動圖像，通過北京體育大學運動生物力學教研室開發(fā)研制的視訊解析系統(tǒng)進行解析，采集頻率為50場/S，利用扎齊奧爾斯基人體模型，所得數(shù)據(jù)進行數(shù)字化濾波法平滑，截斷頻率為10。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計方法

由于數(shù)據(jù)不呈正態(tài)分布，因此選用統(tǒng)計量中的中位數(shù)（Md）表示集中趨勢[4]。中位數(shù)是反映同質對象觀察值的平均水平與集中趨勢的統(tǒng)計量，它適用于定序變量、定距變量和定比變量，適用于嚴重偏態(tài)分布的數(shù)據(jù)。用極差值（G）表示離散程度。用SPSS軟件系統(tǒng)對測定的數(shù)據(jù)進行常規(guī)統(tǒng)計。

2 結果與分析

為了定性地對研究對象的統(tǒng)計量進行評價，本研究以國內優(yōu)秀運動員的相應的統(tǒng)計量作為標準并進行比較分析。[5-6]

2.1 一般特征和比賽成績

參加2015年第15屆全國大學生田徑錦標賽甲B組男子跳高決賽運動員共有7人，1人因傷病棄權。決賽的起跳高度是1.95 m，6名運動員均跳過2.05 m的高度，其中最好成績是2.16 m。由于甲B組屬于高水平運動員組，因此本次比賽成績基本上反映當前我國大學生男子跳高水平。

運動員一般特征和比賽成績（見表1）反映該受試群體的幾個特征：1）身材較高。該受試身高范圍在1.85 m～1.92 m，極差（G）為0.13 m。2）體重偏重?？送腥R指數(shù)中位數(shù)（Md）約為378.58。3）競技水平一般。運動成績中位數(shù)在2.08 m，雖然達到一級，但從運動員的高度差（運動員跳過自身身高的絕對數(shù)值）的中位數(shù)僅為接近20 cm，與國內優(yōu)秀運動員比較差距較大（國內優(yōu)秀運動員的高度差為32 cm）。

2.2 高度參數(shù)

按照美國著名運動技術生物力學家詹姆斯·海的分析框架[7]，運動員在跳高中越過的高度（H）可視為三個高度之和：（起跳）騰起瞬間身體重心的高度（H1）、騰空中重心升起的高度（H2）、重心達到最大高度（Hb）與橫桿高度之差（H3）。

本次研究高度參數(shù)的情況見表2。把高度參數(shù)轉化為百分比，可以看到有如下特征：1）H1所占比例較小，其范圍在56.6%～62.1%，占身高的60.4%～70.8%。；2）H2所占的比例稍大，其范圍在39.5%～46.4%，這從H2的絕對值（0.83 m～0.95 m）可以看出，表明運動員騰起能力相對還是比較強的；3）H3所占比例小，其范圍在1.185%～4.167%，絕對值的中位數(shù)在0.06 m左右，因為H3越小，過桿效率越高，大學生達到此種水平，完全出乎意料。

2.3 最后兩步助跑和起跳的重心軌跡

表3是運動員助跑最后兩步與起跳過程中著地瞬間、最大緩沖和蹬離瞬間的身體重心參數(shù)。從中位數(shù)的數(shù)據(jù)情況來看，運動員倒二步著地、緩沖和蹬離瞬間的身體重心高度的數(shù)值幾乎一樣（0.928 m→0.923 m→0.926 m），并處于相對較高的位置；倒一步著地、緩沖、蹬離瞬間身體重心的高度（0.892 m→0.859 m→0.874 m），至起跳階段著地、緩沖（0.846 m→0.861 m），清楚地表明運動員從倒二步開始直至起跳腳著地，身體重心呈現(xiàn)出不斷地降低的趨勢。到起跳腳蹬離地面瞬間，身體重心達到1.224 m高度，因此，在最后兩步助跑中，通過降低重心準備起跳，運動員獲得了0.363 m的垂直運動距離。

圖1是將表3數(shù)字轉換成曲線圖。按照達佩納1988年的研究中對“助跑最后階段降低身體重心的方式”的區(qū)分標準[8]，從圖1中我們可以看到，每名運動員助跑最后階段降低身體重心的方式：第一種方式是“起跳前2～3步降低身體重心，助跑最后一步平穩(wěn)前移”，除程凱威和高書嚴外，均屬這種類型。在這種類型中的大部分（3人）的身體重心在倒一步或倒二步或起跳著地中均有不同程度的微小起伏。這種方式的另一個共性特征是，起跳緩沖階段開始重心上升，持續(xù)到起跳離地。第二種方式是以“較高的身體重心保持到助跑結束”。屬于這種類型的運動員是程凱威，他從倒二步著地到起跳腳著地，身體重心保持在0.913 m～0.935 m范圍內，起伏僅僅在0.022 m之間，身體重心一直都比較平穩(wěn)，表明沒有做降低身體重心、準備起跳的動作，但起跳蹬離地面瞬間身體重心較高（1.310 m）。第三種方式，“與第一種方式基本相同，只是在最后一步擺動腿蹬離地面后，身體重心又升高”。有點類似這種方式的運動員是高書嚴，他在倒二步蹬伸時降低身體重心，在起跳腳著地時身體重心開始上升直至離地。

背越式跳高從開始助跑，通過加大步長、加快步頻達到獲得較快速的水平速度，以便運動員在起跳階段增大對地面的垂直作用力。助跑的最后2～3步降低身體重心，目的是盡量增加運動員對地面產生垂[LL]直作用力的作用時間，因此重心就需要在起跳階段的垂直方向有較長的運動距離[8]。因此，研究最后兩步助跑和起跳的重心軌跡，可以通過最后兩步助跑與起跳階段支撐腳的著地、緩沖和離地階段的身體重心的垂直位置，來判斷起跳階段的垂直方向的運動距離。世界級優(yōu)秀運動員的垂直加速距離往往都比較大，達到41.7 cm～46.0 cm[3]。大學生運動員這方面的差距可能除了專項身體能力外，應該是“助跑最后階段降低重心”意識和方式（技術）問題。達佩納的研究表明[8]，“較高的身體重心保持到助跑結束”方式，在起跳開始瞬間都有一個較大的、方向向下的垂直速度，這對獲得隨后方向向上的垂直速度、最終對提高成績是非常不利的；“起跳前2～3步降低身體重心，助跑最后一步平穩(wěn)前移”方式，在起跳開始瞬間有一個適中的、方向向下的垂直速度；“起跳前2～3步降低身體重心，助跑最后一步平穩(wěn)前移，只是助跑最后一步擺動腿蹬離地面后重心又升高”方式，在起跳開始瞬間都有一個較小的、方向向下的垂直速度。從“適宜”一詞來看，當然是第一種方式較好。因此，大學生在提高專項身體訓練水平之外，還應該提高“助跑最后階段降低重心”意識，掌握正確的技術方式。

2.4 起跳水平/垂直速度、騰起角和機械能

表4是運動員起跳速度、騰起角和機械能情況。總體情況是“兩大四小”：1）起跳腳著地瞬間水平速度（VHTD）較?。ㄖ形粩?shù)為6.331 m·s-1）；2）起跳腳蹬伸離地瞬間水平速度（VHTO）較大（中位數(shù)為3.89 m·s-1）；3）水平速度在起跳過程中的變化（VHCH）較小（中位數(shù)為2.313 m·s-1）；4）起跳離地瞬間垂直速度（VZTO）較小（中位數(shù)為3.926 m·s-1）；5）騰起角（α）較小（中位數(shù)為46°）；6）機械能變化（ECH）較大（中位數(shù)為-24.01%）。

起跳腳著地瞬間水平速度代表著助跑所達到的水平速度。如前所述，較快速的助跑水平速度，可以使運動員在起跳階段增大對地面的垂直作用力。起跳腳蹬離地面瞬間水平速度，一方面反映水平速度在起跳過程中的變化，雖然在表面上看這種變化似乎損失了水平速度，但卻是垂直速度獲得的必要前提條件；另一方面，它與起跳離地瞬間垂直速度的對比關系決定了騰

起角，是決定騰起高度和騰起方向的重要因素之一。

大學生跳高運動員主要存在的問題似乎是“兩大四小”，但它們之間存在著必然的相互關系：第一，水平速度在起跳過程中的變化較小，勢必導致起跳腳蹬伸離地瞬間水平速度較大。第二，機械能變化較大，勢必導致起跳離地瞬間垂直速度較小，因為機械能變化是指在助跑中獲得的總機械能和在起跳蹬離地面時所具有的機械能在起跳過程中減少，機械能損失越少其獲得的騰起初速度就越大。間接提示我們能量損失越小起跳腿的力量越強。第三，正是起跳腳蹬伸離地瞬間水平速度較大，而起跳離地瞬間垂直速度較小，導致騰起角較小。

2.5 起跳過程中身體前后傾斜、左右（內外）傾斜

表5為助跑最后兩步和起跳過程中的著地瞬間、最大緩沖和蹬離瞬間的身體前、后傾斜角度。從中位數(shù)的情況來看，運動員身體前、后傾總體上表現(xiàn)出這樣一種趨勢：1）從倒二步著地到倒一步最大緩沖，身體由后傾逐漸轉向正直；從倒一步蹬離地面開始后傾，轉為起跳著地、直至蹬離瞬間持續(xù)的、小幅度的前傾；2）著地、緩沖和蹬離三個階段的身體前、后傾的特征是：倒二步是“前傾、后傾、前傾”；倒一步是“后傾、前傾、前傾”；起跳是“后傾、前傾、前傾”。

圖2是助跑最后兩步與起跳的著地瞬間、最大緩沖和蹬離瞬間的身體前、后傾斜曲線圖。中位數(shù)曲線顯示的趨勢是：倒二步緩沖到最大程度后，身體前傾加大；倒一步緩沖到最大程度后，身體前傾加大；起跳著地，前傾加大，起跳離地，身體接近正直程度。[LL]

表6為助跑最后兩步和起跳過程中的著地瞬間、最大緩沖和蹬離瞬間的身體內（向助跑圓心方向）、外（向橫桿方向）傾斜角度。從中位數(shù)的情況來看，運動員身體前、后傾總體上表現(xiàn)出這樣一種趨勢：1）從倒二步著地到倒一步最大緩沖，身體由內傾逐漸稍微轉向外傾；從倒一步蹬離地面又開始幅度較大（將近10°）內傾，轉為起跳著地、直至蹬離瞬間持續(xù)的、大幅度的外傾。2）著地、緩沖和蹬離三個階段的身體內、外傾的特征是：倒二步是“內傾、外傾、內傾”；倒一步是“外傾、內傾、外傾”；起跳是“外傾、外傾、外傾”。

圖3是助跑最后兩步與起跳階段（著地、緩沖和蹬離）身體內、外（左、右）傾斜曲線圖。觀察圖中總的趨勢是：倒二步著地，身體外傾稍有加大，緩沖后內傾稍有加大，蹬離地面后明顯外傾；倒一步緩沖，身體內傾明顯加大；起跳腳著地，外傾明顯加大，直至起跳離地，身體超過正直程度。

研究表明，一般來說，跳高運動員在起跳開始的瞬間，身體都會向后傾斜，隨后身體向前移動，在起跳結束瞬間，身體通常會接近或略超過垂直面；由于助跑最后一段距離是弧線，因此，在起跳開始瞬間，運動員會向弧線助跑的圓心方向一側傾斜，在起跳的過程中，身體會向橫桿方向轉動，在起跳結束時，身體一般會略超過垂直面[8] 。1987年世界室內田徑錦標賽男子跳高運動員起跳著地身體后傾范圍在68°～80°，起跳離地身體前傾在83°～93°，起跳著地身體內傾范圍在73°～80°，起跳離地身體外傾在90°～104°[8]。1997年世界田徑錦標賽男子跳高運動員助跑倒一步著地身體內傾范圍在68°～84°，蹬伸離地身體外傾在60°～73°；起跳著地身體內傾范圍在86°～90°，起跳離地身體外傾在90°～ 94°[3]。

在蹬伸后的騰起至起跳腳著地的過程中，身體由內向外（橫桿方向）轉動，起跳著地瞬間到離地瞬間，在已經獲得向外（橫桿方向）的轉動情況下，身體僅有很小的轉動幅度（90°～94°），似乎可以認為運動員在起跳過程中形成了正心用力的技術。

大學生跳高運動員表現(xiàn)出起跳著地瞬間后傾大、離地瞬間仍處在后傾；起跳著地瞬間內傾大，離地瞬間外傾也大，表明起跳過程中由內傾轉為外傾的幅度大。這種情況會導致起跳過程中的正心作用力減小，導致騰起拋物線相對低平、起跳-落地距離增加，影響向上跳躍水平的發(fā)揮，從而最終影響成績。

3 結論與建議

3.1 結論

3.1.1 運動員身材較高，體重偏重，競技水平一般。

3.1.2 與國內優(yōu)秀運動員相比，大學生運動員成績中H1所占比例較小，H2所占的比例稍大，H3所占比例小。

3.1.3 運動員所采用的“助跑最后階段降低身體重心的方式”三種方式均有，以第一種方式（起跳前2～3步降低身體重心，助跑最后一步平穩(wěn)前移）居多。

3.1.4 運動員起跳腳著地瞬間水平速度較小，起跳腳蹬伸離地瞬間水平速度較大，水平速度在起跳過程中的變化較小，起跳離地瞬間垂直速度較小，騰起角較小，機械能變化較大。

3.1.5 運動員最后兩步助跑、起跳過程中身體前、后傾總趨勢是：從倒二步著地到倒一步最大緩沖，身體由后傾逐漸轉向正直；從倒一步蹬離地面開始后傾，轉為起跳著地直至蹬離瞬間持續(xù)的、小幅度的前傾。著地、緩沖和蹬離三個階段的身體前、后傾的特征是：倒二步是“前傾、后傾、前傾”；倒一步是“后傾、前傾、前傾”；起跳是“后傾、前傾、前傾”。

3.1.6 運動員最后兩步助跑、起跳過程中身體左（內）、右（外）傾總趨勢是：從倒二步著地到倒一步最大緩沖，身體由內傾逐漸稍微轉向外傾；從倒一步蹬離地面又開始幅度較大內傾，轉為起跳著地、直至蹬離瞬間持續(xù)的、大幅度的外傾；著地、緩沖和蹬離三個階段的身體內、外傾的特征是：倒二步是“內傾、外傾、內傾”；倒一步是“外傾、內傾、外傾”；起跳是“外傾、外傾、外傾”。

3.2 建議

3.2.1 運動員H1與身高的比率（66.135%）與世界優(yōu)秀運動員的值（73.232%）[9] 相差較大，應著重加強蹬地速度力量的訓練，并加強快速起跳技術的訓練，從而相應地提高H1與H2比例。

3.2.2 運動員助跑最后階段降低身體重心以“起跳前2～3步降低身體重心，助跑最后一步平穩(wěn)前移”的方式居多，與世界優(yōu)秀運動員有相同之處，應提倡和保留。

3.2.3 助跑和起跳階段機械能的變化應盡可能小，因此要進一步強化全身整體特別是起跳腿的速度力量訓練，并提高助跑與起跳銜接技術水平。

參考文獻：

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