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我国优秀男子撑竿跳高运动员腾空技术的运动学分析
摘要：采用文献资料法、影像解析法和数理统计法，对国内3名优秀男子撑竿跳高运动员腾空阶段的竿上技术进行分析。结果表明：腾空阶段的竿上技术可以分为助力阶段和阻力阶段进行分析；良好的摆体技术可以减少撑竿阻力阶段的速度损失率，我国选手的摆体技术同世界级运动员有明显差别，主要是躯干后仰过大和起跳腿没有较好的保持伸直状态；我国选手的弯竿量小，摆体技术缺陷和BMI指数较低是主要原因，弯竿量同左手离竿时刻的垂直速度呈显著正相关，同竿上的腾空高度成正比；我国运动员重心最高点与横杆高度的差值过大，需要改进过杆技术。??
关键词： 撑竿跳高；运动学；竿上技术；男子撑杆跳高；腾空阶段；弯杆量??
中图分类号： G 823.1文章编号：1009??783X(2014)02??0175??05文献标志码： A??
Abstract：This paper adopted the methods of literature review,image analytical method,and mathematic statistics to analyze the flighting technique of Chinese elite male pole vaulters.The result shows that the pole??technique of flighting stage can divide into resistance and aistance.The technique of body??pendulum can reduce the velocity lo rate.Chinese athletes has obvious difference with world??cla athletes in the technique of body??pendulum,the primary cause is larger angle of trunk back??tilt and can't keep straight state of take??off leg.The pole??bend range of Chinese athletes is not large enough;the main reason is BMI index and the defect of the technique of body??pendulum.There was a very significantly positively correlated between bending pole degree and the vertical velocity of the moment at left hand leave pole.The flight height is proportional with bending pole degree.The CM??MAX of Chinese athletes has a big difference with bar height,so need to improve the technique of clear the bar.??
Keywords：pole vaulting;kinematics;flighting technique;man’s pole vaulting;take??off phase?おお?
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收稿日期：2013??05??06??
基金项目：国际体育总局部分田径项目（训练局田径队）备战2008奥运会科研攻关与科技服务（06012）。
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作者简介：王鹏(1983―),男，山东临沂人，硕士，讲师，研究方向为运动技术分析与诊断、体能训练。??
作者单位：1.曲靖师范学院 体育学院，云南曲靖 655011；2.西安体育学院，陕西西安 710068??
1.Institute of Physical Education,Qujing Normal University，Qujing 655011，China；2.Xi’an Institute of Physical Education，Xi’an 710068，China.撑竿跳高是一项技术复杂的田径项目，其成绩很大程度上取决于运动员对撑竿的控制，只有良好的竿上技术，才能最大限度地利用撑竿获得好成绩。在金属竿时代，我国男子撑竿跳高运动员曾接近世界最好成绩，说明我国运动员可以在该领域获得成功；然而，由于撑竿材质和技术的改进，撑杆跳高成绩同世界的差距越来越大，说明问题主要存在于技术方面。国内对撑竿跳高的研究主要集中在助跑起跳技术方面，取得了很多重要的研究成果，但对于同样重要的竿上技术研究较少，尤其缺乏同国外运动员的技术对比；因此，本文从撑竿物理特性的角度对我国3名优秀男子撑竿跳高运动员的竿上技术进行分析，并将部分关键数据同世界优秀选手进行对比，找出技术差距和存在问题，以期为改进我国优秀男子撑竿跳高运动员的技术提供有意义的建议，提高训练水平和针对性。??
1研究对象和研究方法??
1.1研究对象??
研究对象为2008年全国室内田径锦标赛（上海站）前3名的竿上技术，运动员基本情况见表1，并对2005年田径世界锦标赛男子撑竿跳高决赛的运动员（文中Elite运动员）和布勃卡的部分技术指标进行对比分析。??
1.2研究方法??
1.2.1文献资料法??
通过查阅期刊（25篇）和书籍，获得相关文献资料。??
1.2.2二维影像解析法??
采用1台松下AG??DVG180摄像机和1台美国PULNIX CCD高速扫描摄像头（TM??6710CL）拍摄，机位和机高相同，2机置于跑道右侧20 m处，主光轴垂直于运动平面正对起跳点位置拍摄运动员倒2步至过竿落垫的完整技术。松下机拍摄频率为50帧/s，高速拍摄频率为120帧/s，拍摄现场如图1所示。拍摄时2机同时启动，选取起跳脚离地瞬间的技术为解析同步点。采用Dartfish4.5和APAS软件解析技术，根据研究需要选取19个关节点，数字化技术影像，并使用低通数字滤波法对原始数据进行平滑处理，平滑系数常速为6，高速为8。
图 1拍摄平面
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表 1研究对象的基本情况??
运动员身高/m体重/kgBMI个人最好成绩/m本文研究高度/m
刘飞亮18870205.715.50/5.62/5.70
杨雁盛18977225.705.35/5.45
杨泉18674215.615.15/5.35
平均值187.6773.67215.67
Elite运动员184.6778.33235.65
注：表中研究对象试跳的最高高度为失败的最好一跳，其他都为成功跳次，Elite运动员的资料来自于国际田联官方网站。??
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1.2.3数理统计法??
运用SPASS 10的数据分析模块对所得数据进行描述性统计分析，获得平均数、标准差等统计学数据。??
1.2.4研究阶段划分及相关说明??
见图2。??
TO：起跳脚离地瞬间。??
Take off??dist：起跳距离，即起跳点距离穴斗的水平距离。??
PC??MPB:上握手同穴斗之间最短距离时刻竿弦距离，这时撑竿最大弯曲，撑竿开始为人体提供动力[1]??。??
CM??MAX:重心最高点。??
撑竿助力阶段：TO至PC??MPB。??
撑竿动力阶段：PC??MPB至CM??MAX。??
图 2技术阶段划分
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2结果与分析??
2.1撑竿阻力阶段的技术分析??
2.1.1撑竿阻力阶段身体形态分析??
现阶段撑竿跳高运动员使用的撑竿材质都是由玻璃纤维或碳纤维的复合材料制成的，撑竿跳高技术愈加重视人体动作对于弯竿的效用，起跳离地后的技术以获得撑竿最大幅度的弯曲为主[2]??。世界优秀撑竿跳高运动员通过鞭打式摆体来获得“大幅度弯曲”，我国专家称之为“低髋摆体”技术[3]??。这种摆体方式在动作外形上表现为起跳腿离地后保持较直的形态拖在体后做振浪式摆动，同时下手臂保持较大的角度顶竿，使整个身体由质量最大的躯干到质量依次减小的下肢呈现出链条式动量传递，获得最快的末端速度。大半径的低髋摆动和宽握不仅可以为弯竿提供更大的动力，还可为运动员向上展体提供?┒?力。
在起跳离地后的0.06 s，撑竿跳高运动员开始以双手为轴进行摆体，这时会对撑竿产生离心力[2]??。大半径的摆动和较快的角速度是增加离心力的基础，会出现2种技术类型：一种通过较早的倒体屈髋和起跳腿弯曲缩短摆动半径，注重身体的运动；另一种通过起跳腿保持伸直状态和充分伸展的躯干增加摆动半径，这种技术注重人体对撑竿的作用。前一种技术出现在使用新材料撑竿的早期，并没有意识到利用撑竿的大幅度弯曲获得更多能量的重要性，而且过早出现的末梢速度会使身体在摆体后的下一个阶段出现困难；后一种属于较为先进的技术，大半径摆体虽然影响摆动速度，但是可以产生更大的离心力作用于撑竿，并且在摆体阶段后期有利于下肢末梢速度。这种技术较好地利用了动量传递，摆体前期通过较大重量的躯干摆动增加对撑竿的作用，后期通过较快速度的下肢加快身体向上运动。后一种技术需要以自由起跳为基础，自由起跳可以减少水平速度损失提供动量基础，而且较远的起跳点会减小运动员的躯干后倾角度，使运动员以良好的身体姿势进入摆体?┙锥巍＊???
如图3所示，右上角是男子撑竿跳高世界纪录保持者布勃卡的摆体技术，下面是刘飞亮参加2008年3月瓦伦西亚世界室内锦标赛和国外选手的比赛对比图。布勃卡是鞭打式摆体技术的典型代表，在起跳离地后，起跳腿保持伸直状态，躯干充分伸展，躯干后倾角度较小，起跳腿和摆动腿大腿夹角较大，蹬摆充分，起跳腿保持较直的状态，身体舒展，右臂、躯干和左腿组成了明显的弧形。我国运动员杨泉和杨雁盛都属于起跳点较近的运动员，由于身体跑进竿下，导致起跳离地瞬间躯干倾角大于30°，不同的是杨泉下肢保持得更好，摆动腿摆动充分。杨雁盛的起跳腿过早弯曲，技术和刘飞亮较为相似，刘飞亮起跳腿的膝关节角度更小。观察技术录像可以看到，他通过先后踢小腿然后伸直小腿来加快末梢速度。这种技术牺牲了摆动半径，而且还会影响肢体鞭打的连贯性，降低了人体对撑竿的作用力。如图3所示：国外选手基本都保持了较直的起跳腿，而且从比赛录像中还可以看到另一个技术特点，摆动腿有一个下放的过程；而另外2名运动员及布勃卡都是摆动腿保持屈髋姿势，然后通过起跳腿向摆动腿并拢完成摆体，说明刘飞亮摆动技术存在明显的缺陷。在躯干后倾角度这个指标上可以看出他保持得较好，但是同布勃卡的相比还需要改进。?お?
图 3研究对象和世界优秀撑竿跳?ぱ∈制鹛?离地后0.06 s身体形态对比
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从以上分析可以看出，我国男子运动员的摆体技术处于形成阶段，虽然在某些技术环节上可以达到世界级选手的要求，但部分技术环节存在缺陷。例如刘飞亮是唯一采用自由起跳的运动员，但是他更注重身体的运动，其摆体技术上还处于撑竿
跳高换竿早期的技术，造成摆体技术落后于起跳技术。另外2名运动员由于起跳距离近，起跳时技术就已经出现问题，造成摆体阶段躯干倾角的过度后仰，失去了摆动幅度。??
2.1.2撑竿阻力阶段竿弦变化分析??
高性能撑竿最大的物理特性是在跳跃时可以产生大幅度的弯曲，这种弯曲可以有效地缩短人―竿的转动半径，同时获得强大的弹性力量推动人体快速向上运动，增加腾跃高度，竿弦缩短量就可以衡量弯竿的效果，国内缺少这方面的研究。有文献指出，世界优秀选手的弯竿量（竿弦缩短量）可达1.50 m甚至更多，即竿弦长度可以缩短30%左右[4]??。??
研究对象的弯竿量要小于世界级运动员，见表2。说明我国运动员在撑杆阻力阶段没有给撑竿足够的压力，影响后期的撑竿弹性力量的获得和竖竿。撑竿竿弦的变化量主要取决于运动员的握高、握宽、撑竿磅级和BMI，其中握高、撑竿磅级和握宽是运动员根据自己水平和特点确定的，属于影响弯竿量的原始指标。从表1可以看到双手的握竿指标同运动员的竿弦缩短量成正比。BMI是反映运动员体重的指标，正常人BMI指数18.5～23.9为正常，对于撑竿跳高运动员来说，BMI反映更多的是运动员的专项力量。由表1可见，优秀男子撑竿跳高运动员的体重处于正常范围的后半部分，接近于偏重，世界级运动员的BMI指数要明显大于我国运动员。从影响弯竿量的因素可以看出，我国选手首先要通过增加上肢和躯干的力量增加自己的瘦体重，从而通过改变BMI指数，增大体重对于撑竿的压力，获得更大的弯竿量，尤其刘飞亮需要提高BMI指数，另外2名运动员需要提高握宽和握高。??
表 2研究对象撑竿阻力阶段竿弦变化一览表??
运动员横竿高度/m握宽/m握竿高度/mPC??MPB弦长/m竿弦缩短距离/m竿弦缩短量/%
刘飞亮5.500.834.913.681.2325.05
5.620.854.943.651.2926.11
5.700.864.953.761.1924.04
杨泉5.150.714.823.731.0922.61
5.350.724.853.821.0321.23
杨雁盛5.350.734.913.691.2224.84
5.450.744.933.661.2725.76
??X±S??5.446±0.1840.777±0.0614.901±0.0453.713±0.0561.186±0.09524.2±1.76
Elite运动员5.570±0.1404.89±0.053.54±0.091.35±0.06527.71±1.7
注：竿弦缩短量是握高减去PC??MPB，除以握高，用来表示弯竿量的大小[4??5]??。??
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2.1.3撑竿阻力阶段速度指标分析??
在撑竿阻力阶段，运动员身体的运行速度下降，起跳阶段获得的动能转化为撑竿的弹性势能。从运动员的重心速度来说，重心速度损失率越小则运动员对撑竿的压力越大，人体动能向撑竿势能转化就越好。研究对象中，刘飞亮的速度损失率最高，杨泉最小；但是从PC??MPB时刻的重心合速度来看，刘飞亮由最快减少到最慢。从重心分速度上看，杨泉的垂直分速度出现增加，水平分速度占重心合速度损失率比例最大。分析影响撑竿阻力阶段速度损失率的原因主要是运动员的摆体技术，杨泉在摆体阶段的身体形态最接近世界级运动员。3名运动员身体重心速度的变化曲线（如图4所示）也呈现出明显的不同，重心合速度的变化趋势基本相同，都是先减后加，后半部由于屈髋团身动作都有一个上升；但是刘飞亮的增减幅度较大，原因是他明显的踢小腿动作，导致身体重心变化明显。水平速度都呈递减趋势，没有明显区别，但是垂直分速度较为明显。相比较起跳离地时刻重心垂直速度，刘飞亮没有出现增加，而杨泉和杨雁盛相反。说明踢小腿的摆体技术使运动员重新获得垂直速度的时机较晚，影响竖竿技术的稳定性。从变化速度曲线来看，随着身体摆动轨迹和肢体的变化，杨泉的重心速度变化更稳定，更符合鞭打技术的运动生物力学原理。??
表 3研究对象撑竿阻力阶段重心速度变化一览表
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运动员横竿高度/m离地时刻重心速度PC??MPB时刻重心速度离地至PC??MPB?お?v??3??d差值??v??3??d?に鹗?率%
??v??xv??yv??3??d??v??xv??yv??3??d
刘飞亮5.627.7752.7868.2593.3932.5814.2633.99648
5.707.7852.4138.1503.8241.9434.2893.86147
杨泉5.157.2232.6917.7083.4652.8714.4993.20942
5.357.0642.8487.6163.4093.0354.5643.05240
杨雁盛5.357.3932.2947.7413.5262.3564.2413.50045
5.457.2342.4997.6543.4202.4214.1903.46445
??X??5.4377.4122.5897.8553.5062.5354.3413.51445
??S??0.1830.2770.2010.2520.1490.3560.1390.3320.028
??
图 4研究对象撑竿阻力阶段身体重心速度变化
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2.2撑竿动力阶段的技术分析??
2.2.1撑竿动力阶段速度指标分析??
研究撑杆动力阶段的速度变化应主要看身体重心的垂直和水平分速度的变化，垂直分速度主要是说明运动员的撑竿动力阶段获得了多少弹性动力，水平分速度主要表现运动员是否获得了良好的过杆条件，动力阶段又分为左手离竿和右手离竿2个重要时刻，左手离竿时撑竿主要起弹性动力作用，右手离竿时撑竿为运动员过杆提供支撑。分析表3和表4，可得出左手离地时的垂直分速度和撑竿缩短量成显著正相关，相关系数为0.585，??P??＜0.05。在PC??MPB时刻，如果能更早地获得重心垂直分速度，刘飞亮可以轻松获得更高的腾空高度。右手离竿时的重心速度主要看水平和垂直分速度的比例，水平分速度比例大，比较容易撞杆，垂直分速度比例过大，容易碰杆。从整体上看，优秀运动员水平分速度稍大于垂直分速度，刘飞亮属于水平分速度过小，杨泉则是垂直分速度过小，都不利于过杆。从速度曲线变化上看，撑竿动力阶段运动员的垂直分速度和合速度成同一轨迹（如图5所示），水平分速度方面，可以看到刘飞亮在达到最快以后基本全部呈下降趋势，只有在右手推竿时出现了一次增速。原因是甩小腿的技术导致身体摆动动量过早转移，使重心的速度只有在撑竿发挥弹性力量才出现显著增加，而且倒体的困难导致只能通过减少水平分速度增加垂直分速度来实现。在左手离竿到右手离竿这段时间，如果重心垂直速度不够，运动员会通过右手的加大推竿力量来实现，杨泉的垂直速度最小，速度曲线变化表现也最明显。??
表 4研究对象撑竿动力阶段重心速度一览表
m/s??
运动员横竿高度/m左手离竿时刻重心速度右手离竿时刻重心速度
??v??xv??yv??3??d??v??xv??yv??3??d
刘飞亮5.620.8944.3214.4120.8092.1882.333
5.700.8554.0464.1361.091.8912.182
杨泉5.151.3173.23.461.7040.9381.973
5.351.6973.5433.9291.7020.9961.943
杨雁盛5.351.1143.473.6442.1191.5012.597
5.451.1614.0824.2442.2221.2782.563
??X??5.4371.1733.7773.9711.6081.4652.265
??S??0.1840.3090.434340.3650.5600.4500.283
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图 5研究对象撑竿动力阶段身体重心速度变化
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2.2.2撑竿动力阶段重心高度指标分析??
运动员的重心高度在田赛高度项目中是衡量起跳效果的一个重要指标，3H定理中腾空高度H2最重要，在撑竿跳高中撑竿阻力阶段重心高度变化不大，主要变化存在于撑竿动力阶段，这个阶段重心高度越高，运动员利用撑竿的动力也越好[6]??。刘飞亮在撑竿动力阶段获得的腾空高度最高，见表5，高于其他2名运动员，同他的弯竿量成正比。H3是CM??MAX与横杆高度的差值，越小过杆技术越好。从这个角度讲刘飞亮的过杆技术较好，通过国外优秀运动员对比，可以看出国外运动员的平均差值不到我国选手的一半，说明在过杆技术上存在较为明显的差距，原因应该存在于左手离竿后身体重心分速度的变化和运动员的专项力量。此外，可以看到PC??MPB时刻杨泉的重心高度是最高的，刘飞亮最低，说明阻力阶段摆动腿摆动的幅度和其他肢体形态对基础高度有重要意义。??
表 5研究对象撑竿动力阶段重心高度一览表
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运动员横杆高度PC??MPB时刻?ぶ匦母叨扔沂掷敫褪笨酞ぶ匦母叨?CM??MAX?ぶ匦母叨瘸鸥投?力阶段?ぬ诳崭叨?CM??MAX与?ず岣烁叨炔?
刘飞亮5.622.5775.9586.0683.3810.448
5.702.6386.0016.1173.3630.417
杨泉5.152.8085.8663.733.0580.58
5.352.8755.8683.822.9930.47
杨雁盛5.352.6965.7545.8953.0580.545
5.452.6275.7725.8533.1450.403
??X±S??5.436±0.1842.704±0.1155.870±0.0985.914±0.1493.166±0.1670.477±0.071
Elite运动员5.5705.780.21
注：撑竿动力阶段腾空高度指右手离竿时刻和PC??MPB时刻重心高度的差值。??
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3结论??
1）研究对象起跳离地后的摆体技术同国外运动员有明显差别，在身体形态上表现为躯干后仰过大，起跳腿后没有伸直。刘飞亮躯干倾角控制较好，得益于他的起跳方式，但是起跳腿没有伸直，另外2名运动员躯干倾角过大，这2种技术都会影响摆动半径，进而影响人体对撑竿的压力。在撑竿阻力阶段我国运动员的弯竿量小于世界级运动员，主要原因是摆体技术的缺陷和BMI指数偏小。??
2）从竿上的身体重心速度指标看，在撑竿阻力阶段良好的摆体技术可以使运动员减少速度损失率，身体重心速度变化轨迹也越平稳。在撑竿动力阶段，左手离竿时刻的垂直速度同撑竿缩短量呈显著正相关，身体重心的合速度和垂直分速度变化基本相同，水平分速度和垂直分速度的比例则表现出较大的复杂性和多样性，在左手离竿至右手离竿时刻速度变化最复杂，具有可训练性。??
3）刘飞亮在竿上的腾空高度最高，同运动员的弯竿量成正比，CM??MAX与横杆高度的差值也最小，我国运动员的平均差值明显大于世界级选手，说明过杆技术有改进的潜力和必要。??
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