閆 慧，劉雙恩

Institute of Physical Education of Jinzhong University，Yuci Shanxi 030619

男子跳高曾是我國(guó)田徑運(yùn)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目，曾有兩人4次打破世界紀(jì)錄，創(chuàng)造了我國(guó)男子跳高的輝煌歷史。但是，近20多年來(lái)，我國(guó)男子跳高運(yùn)動(dòng)水平出現(xiàn)了較大的滑坡現(xiàn)象，與世界先進(jìn)水平有了較大的差距。近年來(lái)，我國(guó)又出現(xiàn)了張國(guó)偉、王宇等一批優(yōu)秀的男子跳高運(yùn)動(dòng)員，讓我們又看到了希望。在2013年第12屆全運(yùn)會(huì)上，王宇以2.29m獲得冠軍;在2014年仁川亞運(yùn)會(huì)上，張國(guó)偉以2.33m的成績(jī)獲得銀牌。目前，研究集中于跳高的助跑技術(shù)或跳高的起跳技術(shù)，對(duì)跳高運(yùn)動(dòng)員的騰空過(guò)桿技術(shù)研究相對(duì)較少。為此，本研究通過(guò)對(duì)王宇在第12屆全運(yùn)會(huì)男子跳高決賽現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)錄像，就其越過(guò)2.29m的技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)學(xué)研究，找出王宇的過(guò)桿技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，為教練員、運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)訓(xùn)練提供一定的量化參考指標(biāo)。

1 測(cè)試對(duì)象

王宇，生于1984年，身高1.91m，體重72kg，清華大學(xué)運(yùn)動(dòng)員，最好成績(jī)2.33m。2013年國(guó)際田聯(lián)挑戰(zhàn)賽(北京站)冠軍獲得者，第12屆全運(yùn)會(huì)男子跳高冠軍獲得者。

2 研究方法

2.1 圖像采集

在比賽現(xiàn)場(chǎng)采用兩臺(tái)日本SONY NEX-VG20E高速攝像機(jī)對(duì)第12屆全運(yùn)會(huì)男子跳高決賽的12名運(yùn)動(dòng)員跳高技術(shù)進(jìn)行錄像。A機(jī)置于跳高左側(cè)立柱桿后延13m處，B機(jī)置于橫桿的垂直位置15m處，兩臺(tái)攝像機(jī)的主光軸成90°，攝像機(jī)高度為1.20 m，拍攝頻率為200 Hz，分辨率為640×480，兩臺(tái)攝像機(jī)采用同步定點(diǎn)、定焦拍攝，拍攝范圍從運(yùn)動(dòng)員起跑開(kāi)始到過(guò)桿落地結(jié)束。

2.2 圖像解析

采用SIMI Motion運(yùn)動(dòng)圖像解析分析系統(tǒng)，對(duì)王宇的過(guò)桿技術(shù)進(jìn)行解析。同時(shí)，應(yīng)用輻射式PEAK框架對(duì)王宇跳高動(dòng)作的空間進(jìn)行標(biāo)定，坐標(biāo)系的原點(diǎn)定義在王宇起跳的位置。其身體、環(huán)節(jié)重心計(jì)算采用漢納范(Hanavan)模型，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字低通濾波平滑處理，截?cái)囝l率為8Hz。

3 結(jié)果與分析

3.1 王宇騰空階段身體各環(huán)節(jié)的時(shí)間特征分析

為便于分析運(yùn)動(dòng)員在騰空階段身體各環(huán)節(jié)的時(shí)間與空間特征，將運(yùn)動(dòng)員在騰空階段分為7個(gè)時(shí)相和6個(gè)階段。即:起跳腳離地瞬間、頭頂最高點(diǎn)、肩最高點(diǎn)、重心最高點(diǎn)、髖最高點(diǎn)、膝最高點(diǎn)、踝最高點(diǎn)。

當(dāng)跳高運(yùn)動(dòng)員蹬離地面進(jìn)入騰空階段，身體重心就會(huì)沿縱軸旋轉(zhuǎn)過(guò)渡到背向橫桿，身體重心開(kāi)始沿其橫軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而且身體各個(gè)環(huán)節(jié)必須按照一定的時(shí)間順序依次通過(guò)橫桿。因此，運(yùn)動(dòng)員的身體各個(gè)環(huán)節(jié)都具有規(guī)律性的時(shí)間間隔達(dá)到最高點(diǎn)，從而形成一定的時(shí)間節(jié)奏［1-3］。

表1 王宇騰空階段的時(shí)間特征比較(單位:s)

從表1中可以看出，王宇身體各環(huán)節(jié)在騰空階段的時(shí)間特征。其中，在起跳離地瞬間到頭頂點(diǎn)最高時(shí)所用的時(shí)間最長(zhǎng)，為0.19s;因?yàn)槠鹛x地瞬間，身體重心的合速度正處于一個(gè)加速的起始階段，運(yùn)動(dòng)員騰空上升結(jié)束時(shí)所需要的時(shí)間必然較長(zhǎng)。頭和肩部到達(dá)最高點(diǎn)的時(shí)間間隔最短，為0.06s。這可能因?yàn)橐皇穷^頂點(diǎn)與肩部的距離較短;二是王宇在起跳過(guò)程中可能有過(guò)早的“倒桿”現(xiàn)象。

3.2 王宇騰空階段身體各環(huán)節(jié)的空間特征分析

表2 王宇騰空階段的空間特征比較

從表2可以看出，身體各環(huán)節(jié)在騰空階段的空間特征。其中，在起跳離地瞬間左踝角、左膝角和髖角分別為 151.3°、178.3°和 175.3°，王宇在蹬離地面瞬間踝、膝關(guān)節(jié)伸展的都比較充分，說(shuō)明王宇在起跳蹬離地面瞬間，起跳腿蹬伸充分，踝關(guān)節(jié)蹬伸有力，這不僅能夠使身體重心獲得較大的騰起初速度，而且增大了H1的高度。此時(shí)，王宇右膝、髖角分別為46.9°、68.7°，兩個(gè)角度相對(duì)都較小，說(shuō)明王宇的擺動(dòng)腿擺動(dòng)積極主動(dòng)，這對(duì)提高其調(diào)效果具有十分重要的意義。在頭頂點(diǎn)時(shí)，身體左側(cè)各環(huán)節(jié)都相對(duì)比較伸展，右髖角有所變大，起到了提肩拔腰之效果。在肩最高點(diǎn)時(shí)，身體已經(jīng)完全背向橫桿，左右踝關(guān)節(jié)都比較放松;左膝角和髖角減小，右膝角和髖角變大，為過(guò)桿做準(zhǔn)備，頸角明顯減小，這是仰頭引肩，為后續(xù)的積極過(guò)桿奠定基礎(chǔ)。在身體重心和髖最高時(shí)，踝角基本處于90°左右，左右膝角基本一致，大約為130°左右，處于放松狀態(tài)，逐漸減小，為了能夠形成“拱橋”姿勢(shì)，以減小H3的高度;左右髖角趨于最小值76.3°、77.9°，說(shuō)明王宇在身體重心過(guò)桿瞬間身體能夠形成“拱橋”姿勢(shì)，提高H2，減小 H3;此時(shí)，頸角減小到最小值 86.7°、88.5°，通過(guò)向后仰頭達(dá)到挺髖的目的。在膝最高點(diǎn)時(shí)，踝角明顯減小，主要是通過(guò)勾腳尖、提小腿，以加速身體向后的旋轉(zhuǎn)，促使身體快速過(guò)桿;此時(shí)，身體的重心已經(jīng)通過(guò)了橫桿，因而左右膝角達(dá)到了最小值 82.3°、80.9°，左右 髖 角 變 大，頸 角 增 大(179.1°)，主要是要求運(yùn)動(dòng)員低頭含胸，為落地做準(zhǔn)備。在踝最高點(diǎn)時(shí)，左右膝角、髖角都變大，身體各環(huán)節(jié)都已通過(guò)了橫桿。從上述這些角度變化來(lái)看，王宇在整個(gè)過(guò)桿過(guò)程中，能夠形成反弓動(dòng)作，從而減少了H3的高度，提高了過(guò)桿的效率。而且，王宇身體重心最高點(diǎn)瞬間能夠積極向后仰頭，加大了髖關(guān)節(jié)伸展的幅度，髖角達(dá)到最小值(76.3°)，而髖關(guān)節(jié)的伸展充分又能提高身體重心在空中的高度，從而增加了H2的高度，提高了騰空階段的利用率。因此，王宇在過(guò)桿過(guò)程中的挺髖動(dòng)作幅度大，背弓彎曲度大，能夠充分利用自己良好的柔韌性與靈活性，順利地完成過(guò)桿動(dòng)作。

3.3 王宇H2的利用率分析

根據(jù)跳高技術(shù)的原理可知，跳高成績(jī)(H)H=H1+H2-H3。其中，H1是起跳腳離地瞬間身體重心的高度;H2是身體重心從H1的高度騰起到最高點(diǎn)的高度;H3是身體重心在過(guò)桿瞬間的高度與橫桿之間的高度差［1］。那么，根據(jù)上述公式可知，要提高跳高運(yùn)動(dòng)員的有效成績(jī)，就必須不斷加大H1和H2，而又減小H3，這是最為理想的效果。但是，由于在騰空過(guò)桿中，運(yùn)動(dòng)員身體重心軌跡最高點(diǎn)往往不能完全出現(xiàn)在橫桿的正上方，這就會(huì)在一定程度上降低了H2的利用率。因此，為了更有效地利用H2的高度，就是盡可能地使運(yùn)動(dòng)員身體重心軌跡的最高點(diǎn)處于橫桿的正上方。

由于人體在騰空過(guò)桿過(guò)程是一個(gè)三維立體的空間過(guò)程［4］。因此，著名學(xué)者楊津森又提出了4H理論體系，他認(rèn)為3H理論不能適應(yīng)具有三維空間的跳高運(yùn)動(dòng)，只有當(dāng)H4=0時(shí)，3H公式理論才可以適用。但是，在實(shí)際跳高過(guò)桿過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員身體重心不可能完全處于橫桿的正上方。為此，把3H體系中的相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)騰起高度(H2)、騰起角(θ)、身體重心過(guò)桿夾角(β)(起跳點(diǎn)與身體重心落地點(diǎn)之間的連線與橫桿投影所形成的夾角;運(yùn)動(dòng)員起跳位置與橫桿的垂直面越接近，該角度越大;反之越小［5］)和起跳距離(L)置于三維坐標(biāo)系中，通過(guò)4H理論將這些運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，當(dāng)H4=0時(shí)，L/sinβ=H2/tgθ=S/2(S代表著身體重心騰空的遠(yuǎn)度)［5］。同理，我們將王宇的騰空過(guò)桿技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)參數(shù)置于三維空間中進(jìn)行診斷與分析，以便更能夠反映王宇在騰空過(guò)桿過(guò)程中對(duì)H2值的利用率。

在4H體系中將H3定義為“運(yùn)動(dòng)員身體重心騰空拋物線在橫桿正上方時(shí)的瞬時(shí)高度至橫桿的垂直距離”［5］。因此，要分析王宇對(duì)H2值的利用率以分析H4所代替。這是因?yàn)樘哌\(yùn)動(dòng)員身體重心騰空后只受到一個(gè)重力的作用，身體重心的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)無(wú)支點(diǎn)的拋物線運(yùn)動(dòng)，只有通過(guò)身體自身的補(bǔ)償性運(yùn)動(dòng)以提高高度。但是，不管身體在桿上怎樣做補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)，身體重心騰起的拋物線運(yùn)動(dòng)軌跡的最高點(diǎn)都應(yīng)該是在橫桿的正上方，只有這樣才能最大限度地利用身體重心騰起的最大高度，而此時(shí)的H4=0。假如H4≠0時(shí)，就是跳高運(yùn)動(dòng)員身體重心軌跡的最高點(diǎn)就在橫桿的前方或橫桿的后方，也就是說(shuō)如果運(yùn)動(dòng)員的起跳點(diǎn)比較遠(yuǎn)或騰起速度比較快，運(yùn)動(dòng)員騰空階段身體重心軌跡就可能會(huì)出現(xiàn)在橫桿的前方;反之，如果運(yùn)動(dòng)員的起跳點(diǎn)比較近或騰起速度比較慢，運(yùn)動(dòng)員騰空階段身體重心軌跡就可能會(huì)出現(xiàn)在橫桿的后方。不論哪一種情況都會(huì)造成H2的浪費(fèi)，而在實(shí)際比賽過(guò)程中，H4=0的可能性一般較少。為此，我們可以利用身體重心騰起最高點(diǎn)與橫桿的水平距離作為診斷與評(píng)價(jià)H2值有效利用率。也就是說(shuō)運(yùn)動(dòng)員身體重心騰起最高點(diǎn)與橫桿的水平距離越大，H4就越大，那么反映出H2值的利用率就越低。

表3 王宇起跳距離、騰起角、身體重心過(guò)桿角和身體重心距橫桿的水平距離

從表3可以看出，王宇的起跳距離為0.98m，大多數(shù)跳高運(yùn)動(dòng)員的起跳點(diǎn)應(yīng)距橫桿投影線61-107cm［4］，王宇的起跳點(diǎn)在此范圍;王宇的騰起角度為56.2°，該騰起角度比較理想。因?yàn)楦鶕?jù)拋射公式的要求，在跳高過(guò)程中如果單純地去追求最佳的騰角度，就會(huì)極大的限制助跑水平速度的發(fā)揮和利用;王宇的身體重心過(guò)桿角度為43.1°，根據(jù)公式L/sinβ=H2/tgθ的要求，該身體重心過(guò)桿角度也比較合理;王宇身體重心最高點(diǎn)與橫桿的水平距離為6.6cm，說(shuō)明王宇的身體重心的最高點(diǎn)并不在橫桿的正上方，而是在橫桿后上方，致使不能很好地利用H2的高度。當(dāng)然，王宇可以通過(guò)調(diào)整起跳點(diǎn)的距離以促使身體重心最高點(diǎn)盡可能處于橫桿的正上方。但是，起跳點(diǎn)的距離與運(yùn)動(dòng)員起跳離地瞬間的水平速度又有密切的相關(guān)性。因此，應(yīng)該將起跳點(diǎn)的距離、助跑速度、騰起角度和身體過(guò)桿夾角等因素綜合起來(lái)進(jìn)行考慮，才能保證運(yùn)動(dòng)員身體重心的最高點(diǎn)處于橫桿的正上方。這也是為什么對(duì)跳高運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行評(píng)價(jià)不能僅僅以某一個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，而是要把各個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及它們之間的相互關(guān)系進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)［6-8］。假如在H2值和β值不變的情況下，追求H2值的最大利用率，如何科學(xué)合理的搭配出起跳點(diǎn)的距離和身體重心的騰起角才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性和實(shí)效性。因此，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員的起跳技術(shù)相對(duì)穩(wěn)定，身體重心騰起的高度H2值不變時(shí)，要求H4=0時(shí)，根據(jù)公式:L/sinβ =S/2=H2/tgθ來(lái)確定起跳點(diǎn)的距離與騰起角最佳的參數(shù)組合。當(dāng)然，這種組合僅僅是一種理想化的組合，還需要在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中不斷改進(jìn)與完善運(yùn)動(dòng)員的過(guò)桿技術(shù)，力爭(zhēng)使各個(gè)過(guò)桿技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)都能達(dá)到理想化的效果。

3.4 王宇H3值的分析

根據(jù)H=H1+H2-H3，H3是跳高運(yùn)動(dòng)員騰空后身體重心的最高點(diǎn)與橫桿之間的高度，它主要由運(yùn)動(dòng)員過(guò)桿時(shí)的身體姿勢(shì)和過(guò)桿動(dòng)作決定的。根據(jù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理，人體在騰空之后身體重心的軌跡在沒(méi)有外力作用下是不會(huì)發(fā)生改變的。但是，人體可以利用內(nèi)力的作用以改變身體各環(huán)節(jié)之間的位置。跳高運(yùn)動(dòng)員可以利用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理做相向的“補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)”，以可以減小H3值，提高其運(yùn)動(dòng)成績(jī)。對(duì)H3值來(lái)講，運(yùn)動(dòng)員的頭部、髖部、背部和臂部的動(dòng)作顯得尤為重要，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員通過(guò)頭后仰，挺髖，背弓和雙臂下伸，使其身體姿勢(shì)形成一個(gè)“拱橋”，而這種“拱橋”姿勢(shì)就會(huì)使身體重心的位置移向軀干的邊緣，甚至?xí)霈F(xiàn)在軀干的下方，從而減小了身體重心與橫桿之間的高度，即減小了H3值。

王宇在成功越過(guò)2.29m高度時(shí)的三個(gè)H值分別為 H1(1.29m)、H2(1.03m)、H3(0.45m)以及身體重心的最大高度Hmax(2.365m)。王宇的身體重心越偏離橫桿6.6cm，高出橫桿4.5cm。研究表明，世界優(yōu)秀男子跳高運(yùn)動(dòng)員H3值多小于4cm［4］，說(shuō)明王宇的過(guò)桿技術(shù)動(dòng)作還有待于進(jìn)一步完善，王宇的頸部伸肌群、髖部的伸髖肌群以及脊柱伸肌群的力量都需要進(jìn)一步加強(qiáng)，使其能夠在完成過(guò)桿動(dòng)作時(shí)發(fā)揮積極的作用。

王宇的左、右側(cè)肩髖連線與髖膝連線的夾角分別為21.3°與6.2°。髖角越小，說(shuō)明背弓越充分，也就是說(shuō)運(yùn)動(dòng)員的“拱橋”姿勢(shì)越充分。運(yùn)動(dòng)員在完成過(guò)桿過(guò)程中，頭、肩、腰、髖等部位依次通過(guò)，這就要求運(yùn)動(dòng)員的肩、頸、髖、腰、胸等關(guān)節(jié)的柔韌性與靈活性比較好，而且要求這些部位的伸肌群主動(dòng)收縮，使運(yùn)動(dòng)員的背弓做的更加充分;同時(shí)，還需要預(yù)先拉長(zhǎng)腹直肌、屈髖肌、股四頭肌，為大小腿得順利過(guò)桿打下良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論與建議

王宇在起跳結(jié)束瞬間，擺動(dòng)腿的擺動(dòng)比較積極主動(dòng);騰起角度與身體重心過(guò)桿夾角比較合理;騰空過(guò)桿階段身體重心的軌跡最高點(diǎn)不在橫桿的正上方，沒(méi)有最大限度地利用H2的高度;王宇的H3值接近于世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的H3值，髖軸與橫桿的夾角比較小，背弓充分，但過(guò)桿技術(shù)還有待于進(jìn)一步完善。建議王宇進(jìn)一步加強(qiáng)身體各部分力量、協(xié)調(diào)與柔韌性的練習(xí)，特別是擺動(dòng)腿的擺動(dòng)與起跳腿的蹬伸之間的協(xié)調(diào)配合。同時(shí)，要求王宇注意起跳距離、助跑速度、騰起角度和身體重心過(guò)桿夾角之間的相互關(guān)系，使這些運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)參數(shù)能夠達(dá)到一個(gè)最佳的組合?？梢愿鶕?jù)自身的身體條件、運(yùn)動(dòng)素質(zhì)和技術(shù)特點(diǎn)結(jié)合各運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的相互關(guān)系，不斷改進(jìn)與完善王宇的過(guò)桿技術(shù)，真正體現(xiàn)過(guò)桿技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)效性。

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