我国优秀男子跳远运动员起跳过程下肢摆动与送髋技术的三维运动学分析.1.23由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“蹲踞式跳远腾空步技术”。
我国优秀男子跳远运动员起跳过程下肢摆动与送髋技术的三维运动学分析，杨合适2，作者简介:
；杨合适2(1982年－), 性别, 男，河南开封人,硕士，研究方向,体育教育训练学。
作者单位: 2.，；2杨合适，中原工学院，郑州，450007。
Yang He-shi，2.Zhong yuan University of Technology ,Zheng Zhou450007,China;
22摘 要：选取8名男子跳远运动员为研究对象，主要采用文献资料法、三维运动录像解析法、访问调查法、数理统计法等。通过分析跳远起跳过程各阶段下肢摆动腿与送髋技术特征；起跳过程中下肢摆动与送髋技术与跳远成绩相关性的研究；下肢摆动与送髋技术和上板速度、身体重心腾起初速度、起跳水平速度、垂直分速度及腾起高度等之间关系的研究。研究结果表明：起跳着板瞬间，起跳腿髋角较小，向上向前送髋不积极；摆动腿髋角较大，摆动腿侧以髋带腿的摆动幅度小、摆动速度慢；摆动腿侧髋关节明显滞后于腿的前摆，导致摆动腿的前摆不能适应起跳节奏；起跳缓冲阶段，起跳腿髋角较小，送髋相对积极，身体重心高度整体上呈上升趋势，但摆动腿只是一味强调加快摆腿而没有意识到髋关节这一发动机的重要性，忽略了以髋带腿加速前摆动作；起跳蹬伸阶段，起跳腿侧向前送髋速度慢、幅度小、蹬地不够充分、不能将起跳时蕴积的力量凝聚在一起，与送髋、蹬地和伸膝的运动方向保持一致，协助身体重心的交换由下到向上向前转移。
关键词:跳远 摆动 送髋 三维运动学
Key word: Long jump Swing Sent Hip Three-dimension Kinematics i 1 研究对象与方法 1.1研究对象
样本选取近三年来全国田径锦标赛前8名男子跳远运动员为研究对象，运动水平均为国家级健将，代表了现阶段我国男子跳远最高水平。运动员基本情况如表1。
表1 前8名男子跳远运动员基本信息 姓名 单位
成绩（m）
苏雄锋 湖北 翁永锋 福建 唐功臣 河北 李鑫 蔡鹏 丁杰 山东 山东 江苏 王敏生 山东
8.07 7.88 7.80 7.99 7.79 7.72 7.66 7.48
运动 级别 健将 健将 健将 健将 健将 健将 健将 健将
年龄身高(岁)21 20 19 26 26 25 21 21
181 183 186 189 185 190 189 177
体重67 75 74 84 75 81 74 75
（cm）(kg)高宏伟 黑龙江
1.2 研究方法
主要采用文献资料法、三维运动录像解析法、访问调查法、数理统计法等。1.2.1录像拍摄法
图1 现场拍摄机位图
采用高速摄像机对八名男子跳远运动员比赛现场定点拍摄，记录跳远起跳前一步至腾空过程。1号机高度1.25米，距起跳点16.5米，放置位置与动作平面垂直，记录助跑最后一步和起跳至腾空过程；2号机高1.25米，距起跳点16.5米，放置位置于沙坑前方。两摄像机主光轴约成90度，与摄像机主光轴垂直放置25个标志点的PEAR框架，为3D-DLT运动学分析系统定标[1] [2]。
图2 三维peak框架图 图3 人体模型图
图4 不同角度起跳拍摄图
1.2.2三维运动录像解析法
采用美国Ariel运动生物力学三维运动录像快速反馈分析系统，选用苏联扎齐奥尔斯基人体模型，进行图像分析和数据计算，用三维标准DLT测量，采用低通数字滤波法对原始数据进行平滑处理[3]。获数平滑处理截断频率为8.0。手工标记最后一步助跑和腾空起跳过程中运动员全身17个标志和头部）。
[4] [5]
（身体双侧的腕、肘、肩、髋、膝、踝、脚尖、2
图5 翁永锋起跳过程三维棍图结果与分析
2.1 跳远起跳过程摆动技术分析
2.1.1 下肢摆动技术对腾起角度影响的分析
表2 8名运动员腾起角与摆动腿相关性参数统计
结果
相关系数 双尾T检验概率 ① 0.670 0．045 ② 0.797 0.035
③ 0.489 0.032
④ 0.768 0.047
⑤ 0.360 0.000
⑥-0.635 0.017
⑦-0.575 0.003
⑧-.579 0.000（注：①表示起跳腿最大缓冲瞬间摆动腿髋关节角；②表示离板瞬间摆动腿髋关节角；③表示起跳腿最大缓冲瞬间摆动腿膝关节角；④表示离板瞬间摆动腿膝关节角；⑤表示起跳腿髋关节缓冲角速度；⑥表示起跳腿髋关节蹬伸角速度；⑦表示摆动腿大腿前摆角速度；⑧表示蹬伸时间。）
由表2看出，在最大缓冲阶段，腾起角度与起跳腿最大缓冲瞬间摆动腿髋关节角度相关系数R=0.670，与起跳腿最大缓冲瞬间摆动腿膝关节角度相关系数R=0.489，与离板瞬间摆动腿膝关节角相关系数R=0.768，说明在跳远起跳过程中摆动腿的摆动角度与腾起角的角度呈显著相关，也就是说在跳远起跳过程中摆动腿摆动角速度越大起跳时的腾起角度也就越大。
由表2看出，在离板瞬间，腾起角度与起跳腿髋关节角度之间的相关系数R=0.797，与离板瞬间摆动腿膝关节角相关系数R=0.768。说明在跳远起跳过程中离板阶段摆动腿的摆动角度大小与起跳腾起角呈显著相关，且摆动角度越大腾起角度越大。
在蹬伸阶段，腾起角度与起跳腿髋关节蹬伸角速度相关系数R=-0.635，腾起角度与蹬伸时间相关系数为R=-0.579呈负相关，在缓冲阶段摆动腿的快速摆动为蹬伸创造了良好的条件，起跳腿以较高的初速度开始蹬伸，充分地发挥肌肉储备的弹性势能，爆发性地快速蹬伸，这样更有利于进一步增大起跳力量，缩短蹬伸时间，增大身体重心的腾起垂直速度，从而提高腾起初速度，进一步提高成绩。
另外，从角速度与腾起角相关性来看，腾起角与起跳腿髋关节缓冲角速度相关系数R=0.360；与起跳腿髋关节蹬伸角速度相关系数R=-0.635；与摆动腿大腿前摆角速度相关系数R=-0.575；说明腾起角度与摆动速度呈显著相关，摆动腿摆动速度值越大，加速度越大，给起跳腿施加的力就越大，相对于身体重心在垂直向上方向上的速度也就越大。2520.352015105018.8822.1818.6921.9819.8923.5621.67唐功臣 王敏生 丁杰 翁永锋 李鑫 高宏伟 蔡鹏 苏雄锋
图6 八名运动员起跳腾起角度统计结果
由图6看出，八名运动员起跳瞬间的腾起角度，蔡鹏23 º、丁杰22 º接近世界优秀运动员起跳腾起角度。而翁永锋、王敏生腾起角度分别为18 º、19 º相对较小，这除了与运动员助跑绝对速度较低有关，还与起跳过程中摆动腿前摆速度慢、摆动幅度小有很大相关性。
2.1.2 摆动腿髋关节角度分析
***0100806040200唐功臣王敏生 丁杰 翁永锋 李鑫 高宏伟 蔡鹏 起跳腿最大缓冲瞬间摆动腿髋关节角离板瞬间摆动腿髋关节角着板瞬间摆动腿髋关节角助跑最后一步摆动腿离地瞬间
图7起跳过程中各特征时刻摆动腿髋关节角角度统计图
数据统计表明，摆动腿髋关节角与运动成绩之间的相关系数r=0.678,说明两者呈显著性相关。由图7可以看出，跳远起跳过程中从最后一步助跑摆动腿离地瞬间开始，到起跳腿着板这一过程，摆动腿髋关节角逐渐增加，在起跳腿着板瞬间时刻角度达到最大值。以高宏伟为例，助跑最后一步摆动腿离地瞬间髋关节角度为163 º，着板瞬间摆动腿髋关节角169 º 达到最大值，起跳腿最大缓冲瞬间摆动腿髋关节角138º，离板瞬间摆动腿髋关节角113 º。我国跳远运动员着板瞬间摆动腿髋关节角度平均值为168.34 º，与国外优秀运动员相比数值较大。说明摆动腿侧以髋带腿的向前摆动不够积极，这样就导致着板角度小，同时，身体重心在地面的投影点与支撑点的距离就大，从而导致支撑反作用力的水平分力增加，水平速度的损失也增加。2.1.3下肢摆动技术中膝关节角度分析
表3 着板瞬间摆动腿膝关节角与着板时身体重心速度身体重心腾起高度之间相关性统计结果
着板瞬间身体重心合速度
着板瞬间身体重心水平速度-0.546 0.026
水平速度利用率 0.326 0.000
垂直速度 身体重心腾
起高度
相关系数 双尾T检验概率-0.377 0.046
0.289 0.035
-0.207 0.040 ***0100助跑最后一步摆动腿离地瞬间着板瞬间摆动腿膝关节角起跳腿最大缓冲瞬间摆动腿膝关节角离板瞬间摆动腿膝关节角唐功臣王敏生翁永锋高宏伟丁杰李鑫蔡鹏
图8起跳过程中各特征时刻摆动腿膝关节角度统计
由图8起跳过程中各特征时刻摆动腿膝关节角度看出，从助跑最后一步到起跳着板、缓冲及蹬伸这一过程，摆动腿膝关节角度在缓冲阶段有所减小（40º），随后角度不断增加（63º），说明起跳过程膝关节技术基本符合助跑到的起跳的自然过渡，起跳动作基本上是在快速平稳、流畅的情况下完成，并且有一定范围的身体重心下降，这样能够保证产生垂直速度这一机制的需要。从角度的变化上来看，在缓冲阶段膝关节弯曲程度与国外运动员相比有些偏大，明显表现出摆动腿的向前摆时有些滞后。这也是我国多数运动员没能把握好摆动腿膝关节合理的发力角度的和最有利的蹬伸时机。
图9翁永锋起跳过程膝关节角度示意图
跳远起跳过程中摆动腿膝关节的角度对摆动效果有重要的影响。摆动过程中通过膝关节的明显弯曲以减小摆动半径，减少摆动腿的转动惯量，而由图9看出翁永锋的摆动腿大小折叠不够，摆动半径过大，这样加大了摆动腿的转动惯量，这是影响了摆动速度的主要原因之一。
2.1.4 摆动腿摆动技术与着板速度、身体重心腾起初速度、起跳垂直分速度和水平速度、离地瞬间身体重心高度等之间关系的分析
从表4可以看出，运动成绩与着板瞬间摆动腿髋关节角之间的相关系数为-0.621，即|r|=0.621，表示两个变量是微弱相关的，而两者之间的不相关的双尾检验（Sig.2-tailed）为0.006，否定了二者不相关的假设。运动成绩与摆动腿前摆角速度之间的Pearson相关系数为|r|=0.533，即|r|=0.533说明两个变量是低度相关的，而两者之间的不相关的双尾检验值（Sig.2-tailed）为0.017，摆动小腿伸展角速度与运动成绩相关性为|r|=0.688 sig.(2-tailed)= 0.000,呈显著相关.表4 起跳过程中各参数与运动成绩相关性统计结果
结果 相关系数 ① ② ③ ④ ⑤-0.621-0.591 0.000
-0.533-0.688 0.017
0.000
-0.622 0.006 双尾T检验概率 0.006（注：①表示着板瞬间摆动腿髋关节角；②表示着板瞬间摆动腿膝关节角；③表示摆动腿前摆角速度；④表示摆动小腿伸展角速度；⑤表示着板瞬间两大腿夹角间。）
由表5表示，着板瞬间摆动腿髋关节角度与身体重心合速度相关系数r=0.669呈高度相关，与身体重心水平速度相关系数r=0.690呈高度相关，与水平速度利用率相关系数r=0.813呈极度相关。因为评价起跳技术合理与否最重要的指标之一就是水平速度利用率，摆动腿摆动技术好坏直接关系到着板瞬间身体重心速度、水平速度、水平速度利用率及身体重心腾起高度的大小。所以摆动腿摆动技术影响水平速度利用率，也是决定起跳成功与否的关键。表5 着板瞬间摆动腿髋关节角度与着板时身体重心合速度、分速度及身体重心腾起高度
之间相关性统计结果
着板瞬间身体重心合速度
相关系数 双尾T检验概率 0.669 0.046
身体重心水平速度 0.690 0.029
水平速度利用率 0.813 0.049
0.611 0.038
0.739 0.045
垂直速度
身体重心腾起高度
2.1.5 摆动腿角速度与着板时身体重心合、分速度及身体重心腾起高度的分析
由表6看出，摆动腿前摆角速度与着板时身体重心合速度相关系r=0.528；与着板瞬间身体重心水平速度相关系数r=0.601；与水平速度利用率相关系r=0.625；与垂直速度相关系数r=0.583；与身体重心腾起高度相关系数r=0.664。
表6 摆动腿前摆角速度与着板时身体速度及身体重心腾起高度之间相关性统计结果 着板瞬间身体重心合速度
相关系数 双尾T检验概率 0.528 0.026
着板瞬间身体重心水平速度 0.601 0.032
0.625 0.003
0.583 0.025
0.664 0.015
水平速度利用率
垂直速度 身体重心腾
起高度
由表7看出，8名运动员摆动角速度在a、b、c、d的平均值为分别为415 º、568 º、721º、316 º,且这4个时刻数值的标准差分别92、83、102、97，说明在各个时刻摆动腿角度的个体差异较大。摆动腿角速度最大峰值出现在起跳腿最大缓冲时，最大值为721 º。整体来看从助跑最后一步摆动腿离地瞬间，到起跳腿着板瞬间，角速度呈逐渐增加趋势，起跳腿最大缓冲时达到最大值，然后快速减小，符合跳远起跳技术要求。
表7 起跳过程各时相摆动腿角速度统计结果
统计结果 平均值 标准差 a（º）415 92
b（º）568 83
c（º）721 102
d（º）316 97（注：a表示助跑最后一步摆动腿离地瞬间；b表示着板瞬间摆动腿膝关节角；c表示起跳腿最大缓冲瞬间摆动腿膝关节角；d表示离板瞬间摆动腿膝关节角。）2.1.6 摆动腿与起跳腿两大腿夹角分析
由图10可以看出，李鑫着板瞬间着板角度较小，而翁永锋与丁杰角度较大达到50 º，总体上来看我国跳远运动员着板瞬间两大腿夹角约平均值为46±2 º，与世界优秀运动员平均值（43 º）相比偏大，说明着板瞬间起跳腿积极着板动作不够，摆动腿摆动时机与摆动速度较慢，这样不能保证起跳时更好的发挥摆动腿的摆动作用，不能为有效起跳做好准备。在离板瞬间除丁杰高宏伟蔡鹏两大腿之间夹角超过100 º，其余运动员两大腿夹角均偏小，导致起跳动作幅度不够，从图像上着板起跳时的髋关节明显滞后，这在相当大程度上是由于相关肌群力量不够或不符合专项均衡性造成的。这一结果往往是由于髋关节伸肌群力量较差，不能在技术要求状态下及时合理完成动作所致。
***着板瞬间最大缓冲瞬间离板瞬间唐功臣王敏生翁永锋高宏伟丁杰李鑫蔡鹏
图10不同时相摆动腿与起跳腿两大腿夹角统计结果
2.2 起跳过程中送髋技术分析
2.2.1 着板阶段送髋技术的分析
200150100500唐功臣 王敏生 丁杰 翁永锋 李鑫 高宏伟 蔡鹏 苏雄锋 着板瞬间起跳腿髋关节角着板瞬间摆动腿髋关节角起跳腿着板瞬间两大腿夹角着板角躯干倾角
图 11起跳过程不同时相髋关节角度统计结果
表8着板瞬间起跳腿关节髋角、摆动腿髋关节角、两大腿夹角、着板角、躯干倾角统计结果 结果 最大值 最小值 平均值 标准差 I 149 163 159 4.3
II 149 173 166 7.6
III 12 51 32 12.4
IV 56 68 61 3.6
V 90 94 91 1.4（注：I、II、III、IV、V分别表示着板瞬间起跳腿关节髋角、着板瞬间摆动腿髋关节角、起跳腿着板瞬间两大腿夹角、着板角、躯干倾角。）
由表8可以看出，8名优秀男子跳远运动员起跳过程中着板瞬间起跳腿髋关节角最小值是王敏生的149º，最大值是蔡鹏的163 º，平均值是159±4 º，略低于世界优秀运动员平均值(162 º)，只有唐功臣、蔡鹏、苏雄锋起跳腿髋关节角与世界优秀运动员水平接近。这说明我国跳远运动员在起跳着板时起跳腿髋关节前送不积极、送髋时机晚于着板瞬间、且送髋幅度不够大，这样会影响着板角度及腾起高度。着板瞬间摆动腿髋关节角最小值为150 º，最大值为173 º，平均值为166±8 º，与世界优秀运动员相比略大。这表明起跳时摆动腿侧髋关节滞后于腿的前摆，摆动腿侧髋关节没有起到以髋带腿的作用，导致摆动腿的前摆不能适应起跳节奏，影响下一阶段的技术水平。
由表8可以看出，着板角与运动成绩有很大相关性（r=0.431），与躯干倾角呈高度相关（r=0.858），而我国运动员起跳时着板角平均值为62±4 º，与世界优秀运动员平均水平（66土3 º）还有一定差距。同时由表8可以看出，我国优秀运动员的躯干倾角平均值在92土2 º左右，与世界优秀运动员相比较大，这都是由于着板时起跳腿与摆腿上板时髋关节上顶不到位，导致躯干落后与下体出现较大的身体后倾角，这样不利于技术动作的衔接与发力。如果着板角过小、躯干倾角过大使身体重心远离起跳脚，产生过大的制动冲量，导致身体水平速度损失太多。如果单纯追求过大着地角，虽然保持较大的水平速度，但总冲量减少(因缓冲阶段的冲量占总冲量的87%)，影响垂直速度，使腾起角过小。
2.2.2 缓冲阶段送髋技术分析
表9 最大缓冲瞬间起跳腿髋关节角度、着板瞬间摆动腿髋关节角、着板角、躯干倾角统计结果 结果 最大值 最小值 平均值 标准差 I 146 164 157.7 6.6
II 138 161 148.3 9.7
III 30 68 40.5 11.8
IV 41 197 93.8 6.3（注：I、II、III、IV分别表示最大缓冲瞬间起跳腿髋关节角度、着板瞬间摆动腿髋关节角、着板角、躯干倾角）
由表9可以看出，我国8名优秀男子跳远运动员在最大缓冲瞬间起跳腿髋关节角最小为146º，最大值为165 º，平均值为157.7±7 º。从图15发现唐功臣在最大缓冲瞬间起跳腿髋关节角度与着板瞬间相比数值有所降低，而丁杰、翁永锋、蔡鹏、高宏伟等起跳腿髋关节角度数值在缓冲瞬间比上板瞬间数值增大，最小的起跳腿髋关节角度数值出现在垂直支撑时相之前。这说明他们在在起跳缓冲阶段起跳腿一侧的髋关节前移不够迅速，起跳腿侧髋关节缓冲幅度较小。***最大缓冲瞬间起跳腿髋关节角起跳腿最大缓冲瞬间摆动腿髋关节角起跳腿最大缓冲瞬间膝关节角起跳腿髋关节缓冲角速度起跳腿最大缓冲瞬间两大腿夹角起跳腿缓冲时间唐功臣王敏生丁杰翁永锋李鑫高宏伟蔡鹏苏雄锋
图 12 缓冲阶段各关节角度与缓冲时间
由图12可以看出，我国男子跳远运动员在最大缓冲瞬间起跳腿髋关节角最小为146º，最大值为165 º，平均值为157.7±7 º。从图17可以发现只有唐功臣在最大缓冲瞬间起跳腿髋关节角度与着板瞬间相比数值有所降低，说明他在缓冲过程中起跳腿侧髋关节前移不够迅速。而丁杰、翁永锋、蔡鹏、高宏伟等起跳腿髋关节角度数值在缓冲瞬间比上板瞬间数值增大，最小的起跳腿髋关节角度数值出现在垂直支撑时相之前，说明他们在缓冲阶段起跳腿一侧的髋关节前移迅速。
同样，由图12可以看出摆动腿髋关节角在缓冲至垂直支撑时相的均值为124士6 º，较国外运动员数值偏小。说明我国优秀男子跳远运动员在缓冲阶段没有充分利用以髋带腿的摆动技术，只是一味强调加快摆腿而没有认识到髋关节这一发动机的重要性，忽略了以髋带动摆动腿的加速前摆动作。而起跳腿最大缓冲瞬间摆动腿髋关节角度平均值为148.3±9 º，与国外优秀跳远运动员基本一致，说明运动员在此阶段注意到了髋关节发力，但是还是稍微有些迟钝。2.2.2 蹬伸阶段送髋技术分析
由图13可以看出，我国男子跳远运动员离板瞬间起跳腿髋最小值是丁杰的152º，最大值是高宏伟的170º，平均值为161º，与国外运动员相比较略小，说明了我国多数优秀跳远运动员在蹬伸阶段，起跳腿侧向前送髋速度慢、幅度小、蹬地不够充分，从而使起跳腿在离板瞬间膝关节角较小（均值为158.4 º）。***0100806040200三即将离板瞬间起跳腿髋关节角三即将离板瞬间摆动腿髋关节角三即将离板瞬间摆动腿膝关节角三即将离板瞬间两大腿夹角唐功臣王敏生丁杰翁永锋李鑫高宏伟蔡鹏苏雄锋
图13 离板瞬间起跳腿髋关节、摆动腿髋关节、摆动腿膝关节角、两大腿夹角统计结果
由图14可以看出，我国跳远运动员离板瞬间的蹬地角均值为66 º，与国外运动员数值相比偏小，这主要是因为我国运动员在蹬伸阶段的最后离板瞬间髋部过度向前伸展造成的。虽然在蹬伸阶段的快速向前送髋对成绩的提高起着重要的作用，但由于我国运动员在向上向前送髋的比例不均衡（向前的小于向上的），因为积极送髋要求是由下向上向前的快速移动过程，这里强调首先在向上移动前提下再带动向前的移动，我国跳远运动员正是由于过度的追求髋部前移而忽视髋部垂直向上用力，才使离板瞬间身体重心投影点到身体重心支撑点的距离增大，根据运动生物力学原理可以得到，身体重心在支撑点前时，身体重心起到向前的动力作用，身体重心距支撑点的距离越远，人体的向前沿横轴旋速度就越大，这对提高身体重心的垂直速度是大大不利的。
图14 八名运动员蹬地角统计结果结论
3.1起跳着板瞬间，我国优秀男子跳远运动员起跳腿髋角较小，向上向前送髋不积极；摆动腿髋角较大，摆动腿侧以髋带腿的摆动幅度小、摆动速度慢；摆动腿侧髋关节明显滞后于腿的前摆，导致摆动腿的前摆不能适应起跳节奏。这些技术缺陷导致了着板瞬间着板角较小、两大腿夹角偏大、躯干倾角较大，使身体重心在地面的投影点与支撑点的距离较大，从而导致支撑反作用力的水平分力增加，水平速度利用率下降。3.2 起跳缓冲阶段，我国优秀男子跳远运动员起跳腿髋角较小，送髋相对积极，身体重心高度整体上呈上升趋势，但摆动腿只是一味强调加快摆腿而没有意识到髋关节这一发动机的重要性，忽略了以髋带腿加速前摆动作。
3.3 起跳蹬伸阶段，起跳腿侧向前送髋速度慢、幅度小、蹬地不够充分、不能将起跳时蕴积的力量凝聚在一起，与送髋、蹬地和伸膝的运动方向保持一致，协助身体重心的交换由下到向上向前转移；摆动腿侧送髋角度较小，导致腾起角度较小。参考文献
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