潘冬梅

(重慶交通大學(xué)體育部 重慶 400074)

游泳是一種憑借自身肢體動(dòng)作和水的作用力，在水中活動(dòng)或游進(jìn)的技能活動(dòng)［1］。在四大泳姿中，蛙泳動(dòng)作技術(shù)難度系數(shù)不是最低的，但是蛙泳卻是首選學(xué)習(xí)泳姿。蛙泳動(dòng)作與踩水動(dòng)作相似，學(xué)會(huì)了蛙泳很容易掌握踩水技術(shù)，一旦掌握了踩水技術(shù)，安全就有了保障；蛙泳技術(shù)對(duì)于反蛙泳技術(shù)的學(xué)習(xí)也是正遷移的；蛙泳采用正面抬頭呼吸方式，在一定程度上可以減少初學(xué)者的恐懼感；蛙泳的節(jié)奏感比較強(qiáng)，每個(gè)動(dòng)作周期結(jié)束后都有一定的間歇放松時(shí)間，游進(jìn)比較省力，具有可長(zhǎng)距離游進(jìn)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。由于人體重心偏下，在游進(jìn)中人體腿部容易下沉，所以在游泳技術(shù)教學(xué)中，教學(xué)順序一般是先進(jìn)行腿部技術(shù)教學(xué)。蛙泳腿是蛙泳前進(jìn)的主要?jiǎng)恿Γ莆蘸猛炔考夹g(shù)動(dòng)作是學(xué)習(xí)蛙泳的關(guān)鍵［2］。但是在蛙泳教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)蛙泳腿技術(shù)過程中會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)誤現(xiàn)象，歸根結(jié)底是因?yàn)榻處煂?duì)蛙泳腿技術(shù)只是單純地講解，而沒有運(yùn)用相關(guān)的力學(xué)原理透徹地分析其原因，導(dǎo)致學(xué)生停留在“知其然，不知其所以然”的層面，達(dá)不到預(yù)期學(xué)習(xí)效果。當(dāng)學(xué)生明白游泳技術(shù)的力學(xué)原理時(shí)，在游泳學(xué)習(xí)中就會(huì)運(yùn)用掌握的理論知識(shí)進(jìn)行思考和分析錯(cuò)誤動(dòng)作，并進(jìn)行糾正，不斷完善蛙泳腿技術(shù)，提高蛙泳腿學(xué)習(xí)效率。

1 蛙泳時(shí)水的流體力學(xué)

由表1可知，隨著溫度的升高，水和空氣的密度都呈下降趨勢(shì)，但水和空氣的密度倍數(shù)關(guān)系卻是增加的。20℃時(shí)，空氣的密度是1.205kg/m3，水的密度是998.203kg/m3，水的密度是空氣密度的828倍多，與陸地上的運(yùn)動(dòng)相比，水對(duì)游泳者造成的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣中的阻力，在水中肢體向任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)都會(huì)受到極大的阻滯。游泳時(shí)，水的阻力主要包括形狀阻力、興波阻力和碎波阻力以及摩擦阻力等，其中形狀阻力由運(yùn)動(dòng)物體前后的壓強(qiáng)差所致，也稱之為壓差阻力。游泳時(shí)，三大阻力所占比重為形狀阻力（壓差阻力）占總阻力的50%～80%，興波阻力和碎波阻力約占總阻力的20%～30%，摩擦阻力不超過總阻力的15%。形狀阻力是游泳時(shí)阻力的主要成分，所占的比重相當(dāng)大，在3種阻力中居于首位，3 種阻力并非一成不變，會(huì)隨游速的增減有所改變［3］。形狀阻力的大小至關(guān)重要，減少形狀阻力就可有效減少游進(jìn)中的阻力。由于蛙泳水下移臂和收腿動(dòng)作給身體帶來了阻力，蛙泳的前進(jìn)速度不像爬泳和仰泳那樣均勻。對(duì)蛙泳來說，設(shè)法減少阻力就顯得比其他泳姿更為重要［1］。形狀阻力與游進(jìn)物體的形狀和姿勢(shì)關(guān)系密切，在相同結(jié)構(gòu)參數(shù)下，“半橢圓+圓弧流線型”與“半橢圓+拋物線流線型”的阻力特性較好，“半橢圓+半橢圓流線型”次之，卡克斯流線型最差［4］。當(dāng)然，在專業(yè)游泳運(yùn)動(dòng)員選材時(shí)，同等條件下，運(yùn)動(dòng)員的流線型指數(shù)＝（肩寬＋髂寬）÷（身高×2）×100，它也是選材時(shí)必要的參考指標(biāo)之一。高速滑行時(shí)，頭部平行于身體時(shí)的阻力比頭部高于或低于人身體時(shí)阻力至少低20%［5］。流線型物體在水中遇到的阻力是最小的，即前后兩端逐漸變細(xì)、沒有突然的凸起、流暢的形狀。魚類的外形輪廓就是典型的流線型形狀。方形物體的阻力最大，因?yàn)槲矬w前后的擋水面較大，造成水流被重度擾亂，前后壓差增大，阻力增大。故蛙泳的準(zhǔn)備姿勢(shì)是要保持良好的流線型姿勢(shì)，即兩臂并攏盡量前伸，兩腿伸直并攏，繃腳尖。

表1 水和空氣密度表（kg/m3）

關(guān)于游泳的推進(jìn)力產(chǎn)生的方式，從20 世紀(jì)初期直到現(xiàn)在，在不同的階段，有不同的推進(jìn)力理論占據(jù)主導(dǎo)地位。從牛頓第三定律到伯努利定理，從阻力推進(jìn)力到升力推進(jìn)力等，到目前為止都尚無(wú)定論，一直還沒有完全被證實(shí)。盡管這些理論在游泳中的解釋還存在爭(zhēng)議，但目前能明確的是高效游泳技術(shù)的總體特征是游進(jìn)中減少阻力，增大推進(jìn)力［6］。探索游動(dòng)過程中的阻力與推進(jìn)力的產(chǎn)生機(jī)理，分析降低阻力及提高推進(jìn)力的方法，是提升游泳訓(xùn)練質(zhì)量的關(guān)鍵，降低阻力和提高推進(jìn)效率是當(dāng)前提升經(jīng)濟(jì)游泳性能最為有效的手段之一［7］。

1.1 收分腿動(dòng)作

游泳時(shí)人體遇到的水阻力公式可表示為：F＝-1/2CSρV2，負(fù)號(hào)表示阻力的方向與人體運(yùn)動(dòng)速度的方向相反；C為人體在水中運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)，它與身體形狀及體表光滑程度有關(guān)，阻力系數(shù)也不是固定不變的，通過數(shù)值模擬可知阻力和阻力系數(shù)都是隨速度呈非線性變化的，但二者變化趨勢(shì)是不同的，阻力是隨速度增加而增加，變化幅度也越來越大，阻力系數(shù)則隨速度增加而減小，且減小幅度越來越平緩［8］；S為身體在運(yùn)動(dòng)方向上的投影截面；ρ為水的密度；V為身體運(yùn)動(dòng)的速度［1］。從公式中可以看出，當(dāng)水的密度一定時(shí)，人體游泳時(shí)阻力的大小與身體形狀、身體在運(yùn)動(dòng)方向的投影截面和身體運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比關(guān)系。蛙泳腿收腿時(shí)身體形狀發(fā)生改變，流線型姿勢(shì)隨之破壞，形狀阻力變大，雙腿向前收腿時(shí)，大腿和髖關(guān)節(jié)前側(cè)都有橫截面積，身體在運(yùn)動(dòng)方向上的投影截面必然增大，此時(shí)，小腿和腳踝如果能在大腿和髖關(guān)節(jié)投影面內(nèi)完成前收動(dòng)作，就能減少身體在游進(jìn)方向的投影截面。此外，水阻力是與速度平方成正比，收腿速度越快，水阻力越大，故蛙泳腿收腿時(shí)，動(dòng)作速度一定要慢，即“慢收腿”。收腿時(shí)，兩腿是邊收邊分的，收和分是同步完成的，當(dāng)大腿收到與軀干成130°左右時(shí)，大腿停止前收，腳跟繼續(xù)向臀部靠攏。方形物體的在水中遇到阻力是最大的，收腿時(shí)大腿與軀干的角度越小，形狀越類似于方形，身體縱軸的傾斜度也隨之增加，阻力也就隨之增大。腳跟繼續(xù)向臀部靠攏，越靠近臀部，蹬夾水的動(dòng)作路線越長(zhǎng)，給水的作用力就越大，蹬水效果就好。分腿是分到兩個(gè)膝蓋內(nèi)側(cè)的間隔與肩同寬即可。當(dāng)然，世界優(yōu)秀男子蛙泳運(yùn)動(dòng)員腿部技術(shù)在向“窄收腿、窄蹬腿”發(fā)展［9］，蛙泳腿動(dòng)作技術(shù)環(huán)節(jié)中，收腿階段是沒有推進(jìn)力的，收腿結(jié)束時(shí)運(yùn)動(dòng)員的速度降到最低，收腿是阻力最大的一個(gè)環(huán)節(jié)，而盡量減少阻力才是最終的目的，收腿時(shí)雙腿和雙腳的距離較窄可有效降低截面阻力［10］。收腿時(shí)強(qiáng)調(diào)慢收腿，以減少收腿時(shí)對(duì)水的阻力［11］。蛙泳腿的收分腿技術(shù)易犯錯(cuò)誤：收腿速度過快；收腿太多，導(dǎo)致臀部出水面或下沉，使得軀干上下起伏較大導(dǎo)致身體流線型姿勢(shì)嚴(yán)重破壞，不但消耗體力，還增加阻力；分腿太開，膝蓋外展，兩膝蓋的間隔比肩寬，膝蓋、小腿和腳沒有藏在大腿后面，游進(jìn)方向橫截面積變大，阻力變大；柔韌素質(zhì)差導(dǎo)致腳跟不能向臀部靠攏，出現(xiàn)蹬水路線短，作用力效果差。

1.2 外翻腳

蛙泳腿收分腿結(jié)束時(shí)向外翻腳勾腳尖，即腳掌對(duì)準(zhǔn)后面的水，增大蹬水作用面積，在運(yùn)動(dòng)員選材中，腳面積指數(shù)也是必要的參考標(biāo)準(zhǔn)之一（腳面積指數(shù)=腳長(zhǎng)×腳寬），腳面積越大，作用面也就越大。收分腿和翻腳是連貫的動(dòng)作，沒有停頓和中斷，收分腿結(jié)束緊接著就開始翻腳。從游泳者正后方看，翻腳結(jié)束后大腿和小腿的形狀呈“W”形狀，即兩腳跟的間隔大于兩膝蓋的間隔，兩腳跟的間隔稍比肩寬，兩膝蓋的間隔與肩同寬。蛙泳腿收分腿結(jié)束時(shí)向外翻腳，翻腳的目的是為下一步的腳掌蹬夾水做準(zhǔn)備，翻腳的作用至關(guān)重要。翻腳技術(shù)好壞與身體的柔韌素質(zhì)密切相關(guān)，加強(qiáng)柔韌素質(zhì)方面的輔助練習(xí)對(duì)掌握翻腳技術(shù)要領(lǐng)起到一定作用。腳跟盡量向臀部靠攏，可以增長(zhǎng)蹬夾路線，腳跟越靠近臀部，蹬夾水的動(dòng)作路線就越長(zhǎng)，給水的作用力就越大，蹬水效果就好。易犯錯(cuò)誤動(dòng)作：沒有翻腳，腳背對(duì)水，導(dǎo)致蹬不到水；勾腳尖沒有勾腳，腳踝太僵硬，腳踝的柔韌素質(zhì)差；收分結(jié)束后沒有立刻翻腳，動(dòng)作停頓增大阻力。

2 蛙泳中的牛頓第三定律

在蛙泳技術(shù)教學(xué)中，教師可以運(yùn)用牛頓第三定律進(jìn)行講解剖析，根據(jù)牛頓第三定律，施加在物體上的每一個(gè)作用力都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向相反、大小相等的反作用力。

2.1 蹬夾水動(dòng)作

向后向外弧形蹬夾水。翻腳結(jié)束后立刻蹬夾水，動(dòng)作連貫，蹬夾水時(shí)兩腳的運(yùn)動(dòng)軌跡是弧線，即邊蹬邊夾，蹬水和夾水是同步進(jìn)行的，蹬水結(jié)束時(shí)夾水也完成。蹬夾水時(shí)，腰部和大腿發(fā)力帶動(dòng)小腿，要快速有力，良好的核心力量素質(zhì)是前提和基礎(chǔ)。獲得較大的推進(jìn)力是目標(biāo)和最終目的，蹬水的目的是前進(jìn)，蹬水效果的好壞直接決定游進(jìn)速度的快慢，蹬夾腿動(dòng)作技術(shù)是蛙泳腿技術(shù)的核心。根據(jù)牛頓第三定律，蹬水時(shí)，腳給水向后的作用力，水給人向前的大小相等的反作用力，要獲得較大的反作用力作為人體前進(jìn)的動(dòng)力，就必須加大蹬水的力度，蹬水時(shí)要快速有力。同理，兩腿夾水并攏，夾水給水向下的力，水給腿向上的反作用力，即上浮力，這樣腿才不會(huì)下沉，讓腿部接近水平面，其次，夾腿可有效減少游進(jìn)方向的兩腿的橫截面積，保持良好的流線型姿勢(shì)，減少阻力。蛙泳游進(jìn)過程中，身體上下有起伏，盡可能地減少身體起伏幅度，使身體呈現(xiàn)高平的身體姿勢(shì)，才能將速度提高到更快［12］。易犯錯(cuò)誤：蹬夾水的力量?。坏艎A水不充分，雙腿沒有伸直；只蹬水，沒有夾水，兩腳的軌跡是向后的直線；蹬夾水動(dòng)作不同步，蹬夾分離，即先蹬水，再夾水；蹬夾水過程中，過早繃直腳尖；蹬夾水方向錯(cuò)誤，向水下蹬或蹬出水面；蹬夾水時(shí)兩腿發(fā)力不均衡導(dǎo)致游進(jìn)方向傾斜；蹬腿過寬。

2.2 并攏滑行

蛙泳腿蹬夾結(jié)束后兩腿并攏滑行，滑行是蛙泳腿技術(shù)環(huán)節(jié)中動(dòng)作結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的一個(gè)環(huán)節(jié)，在滑行時(shí)只需要保持流線型姿勢(shì)即可。根據(jù)牛頓第三定律，蹬水后，腳給水向后的作用力，水給人向前的反作用力。一方面，水的流動(dòng)性使人體在水中施力時(shí)不易抓住固定的支撐點(diǎn)，從而使人體不能獲得理想的支撐反作用力。另一方面，水的密度大阻力大，這個(gè)反作用力是慢慢體現(xiàn)出來的，水不是彈簧，蹬完水后人體也不會(huì)立刻被“彈”出去。與陸地上的運(yùn)動(dòng)相比，游泳者推動(dòng)水比推動(dòng)固體所得到的反作用力要小得多，水給人的向前的反作用力是需要時(shí)間慢慢體現(xiàn)出來的，故并攏滑行也是蹬水后水給人的反作用力的體現(xiàn)。滑行是此次動(dòng)作周期的結(jié)束，同時(shí)也是下一個(gè)動(dòng)作周期的開始，滑行可最大限度地利用水的反作用力前進(jìn)，同時(shí)也讓身體恢復(fù)到流線型姿勢(shì)，身體越接近水平姿勢(shì)，在游進(jìn)方向的投影截面就越小阻力也越小，就能充分地為下一個(gè)動(dòng)作周期開始做好充分的準(zhǔn)備?；械墓?jié)奏慢，滑行也是放松和間歇時(shí)間，在長(zhǎng)距離的耐力游進(jìn)中，滑行可以起到休息調(diào)整的作用?；袝r(shí)，雙腿并攏，雙腳腳踝適度收縮肌肉繃腳尖，不僅可以減小阻力，還可以在腿部上抬的過程中，為腳底產(chǎn)生推進(jìn)力創(chuàng)造條件［13］。高平的身體位置是現(xiàn)代游泳技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，優(yōu)秀蛙泳運(yùn)動(dòng)員從競(jìng)技提高階段到最佳競(jìng)技階段動(dòng)作結(jié)構(gòu)變化上是滑行時(shí)間明顯延長(zhǎng)，滑行時(shí)間的延長(zhǎng)可有效減少游進(jìn)阻力。優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員并攏滑行時(shí)間一般為0.22～0.36s［10］，非專業(yè)運(yùn)動(dòng)員在蛙泳運(yùn)動(dòng)中，并攏滑行時(shí)間可稍長(zhǎng)一些。在教學(xué)中不難發(fā)現(xiàn)，并攏滑行是最簡(jiǎn)單的動(dòng)作技術(shù)，卻是最容易被學(xué)生省略掉的動(dòng)作，即有的學(xué)生是不停地收蹬腿，結(jié)果是游進(jìn)距離很短或在原地。易犯錯(cuò)誤：沒有并攏滑行，雙腿是一直不停地在重復(fù)收分蹬；滑行時(shí)間太短，反作用力還在體現(xiàn)時(shí)就開始收腿，導(dǎo)致反作用力與收腿的阻力相互抵消，前進(jìn)距離太短；腳尖沒有適度地繃緊，滑行時(shí)有勾腳尖現(xiàn)象，增加阻力。

3 結(jié)語(yǔ)

高效游泳技術(shù)的總體特征是游進(jìn)中減少阻力，增大推進(jìn)力。根據(jù)游泳時(shí)人體遇到的水阻力公式F＝-1/2CSρV2可知，在蛙泳腿動(dòng)作技術(shù)中，收腿時(shí)身體流線型姿勢(shì)發(fā)生改變，阻力最大，如何在收腿時(shí)盡量減少阻力是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，收腿時(shí)速度要慢，盡量減少破壞人體的流線型姿勢(shì)，小腿和腳踝在大腿和髖關(guān)節(jié)橫截面以內(nèi)完成收分腿動(dòng)作，以減少身體在運(yùn)動(dòng)方向的投影截面等以此來減少阻力。翻腳是蹬夾水的前提和基礎(chǔ)，腳掌對(duì)準(zhǔn)水是增加作用力先決要素，翻腳時(shí)動(dòng)作銜接連貫。蹬夾水是獲得推進(jìn)力的來源，根據(jù)牛頓第三定律，蹬水時(shí)，腳給水向后的作用力，水給人向前的反作用力，要獲得較大的反作用力作為人體前進(jìn)的動(dòng)力，就必須加大蹬水的力度，蹬夾腿時(shí)一定要快速有力，蹬腿和夾腿同步完成，兩腳的軌跡是向后的弧線?；惺峭苡就燃夹g(shù)環(huán)節(jié)中動(dòng)作結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的一個(gè)環(huán)節(jié)，在滑行時(shí)只需要保持流線型姿勢(shì)即可，但往往卻被忽視，滑行是此次動(dòng)作周期的結(jié)束，同時(shí)也是下一個(gè)動(dòng)作周期的開始，滑行可最大限度地利用水的反作用力前進(jìn)，同時(shí)也讓身體恢復(fù)到流線型姿勢(shì)減少阻力，為下一個(gè)動(dòng)作周期開始做好充分的準(zhǔn)備。蛙泳腿動(dòng)作節(jié)奏整體上是收腿慢—翻腳慢—蹬夾快—滑行慢。

在游泳教學(xué)中，運(yùn)用流體力學(xué)和牛頓第三定律等相關(guān)力學(xué)知識(shí)對(duì)蛙泳腿動(dòng)作技術(shù)和節(jié)奏進(jìn)行探討分析，將蛙泳腿動(dòng)作技術(shù)講透講明白，不能僅停留在“邊收邊分慢收腿，向外翻腳對(duì)準(zhǔn)水，向后弧形蹬夾水，兩腿伸直漂一會(huì)”等動(dòng)作技術(shù)單一講解的層面上，而是要更深入地運(yùn)用相應(yīng)的力學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，講解“為什么要這樣做動(dòng)作”，讓學(xué)生不僅“知其然”，還要“知其所以然”，從而減少學(xué)生在蛙泳腿技術(shù)學(xué)習(xí)中易犯錯(cuò)誤動(dòng)作，提高學(xué)習(xí)效率。