（民族传统体育学专业论文）武术自选套路旋子转体720度接跌叉动作生物力学分析.pdf

北京体育大学硕士论文 1 武术自选套路旋子转体 7 2 0度接跌叉动作的生物力学分析 摘要 武术套路是中国古老的传统体育项目在世界范围内广泛传播尤其是进入 9 0年代以来随着洲际武术比赛以及世界武术锦标赛的举行中国武术向国际 迈进的步伐日益加大国内竞技武术套路技术水平普遍提高使处在同一层次的 运动员在技术动作层面上的差距日趋缩小评判优劣越来越困难赛场内外要求 改革竞赛规则增加难度加强评分客观性的呼声越来越高因此在 1 9 9 6年出 版的新规则中增加了指定动作与创新难度的规定自 1 9 9 6年新规则实 施以来目前指定动作共有八运会与九运会两套构成指定动作的 单个难度元素主要是腿法跳跃翻腾及平衡三大类指定动作实施以来因其难 度大扣分重不易完成而对整个自选套路比赛的结果影响显着对于实力相 当的高水平运动员而言 比赛中能否拿到奖牌关键就在于指定动作的完成 因此指定动作日益成为各运动队训练的重点与难点目前从运动生物力学的 角度探讨指定动作自身内容 结构构成特点的研究尚不多见使实践中指定动作 的训练缺少前瞻性与针对性 本研究应用瑞典产 q u a l i s y s - m c u 5 0 0 红外远射测试系统 拍摄三名运动员旋 子转体 7 2 0 度接跌叉动作的全过程 用运动生物力学的有关原理和方法对整个动 作过程进行描述和分析得出如下结论 5 . 1 . 1 在完成旋子转体 7 2 0 度接跌叉动作的助跑时向前的速度要大起跳 时尽量转化为向上的速度使动作腾空高 5 . 1 . 2 左腿的蹬伸时间对起跳的初速度起重要作用 5 . 1 . 3 在腾空离地瞬间运动员在 y 方向的摆动幅度不宜过大 5 . 1 . 4 运动员落地成叉瞬间 出现右脚先着地的现象 要尽量双脚同时着地 落地成叉时后脚内侧着地有利于动作的稳定性 北京体育大学硕士论文 2 a b s t r a c t : w u s h u , o n e o f t h e c h i n e s e t r a d i t i o n a l s p o r t , h a s b e e n s p r e a d w i d e l y , e s p e c i a l l y i n 1 9 9 0 s . w i t h t h e i n t e r c o n t i n e n t a l w u s h u c o m p e t i t i o n s a n d t h e i n t e r n a t i o n a l w u s h u c o m p e t i t i o n s h o l d i n g , c h i n e s e w u s h u h a s s t r i d e a l o n g s t e p f o r w a r d a n d t h e s k i l l o f m a r t i a l a r t s h a s r e a c h e d a h i g h l e v e l i n c h i n a . t h e d i f f e r e n c e i n e x e r c i s e s k i l l i s g e t t i n g m o r e a n d m o r e s m a l l a n d i t b e c o m e s d i f f i c u l t t o j u d g e t h e a t h l e t e s p e r f o r m i n g . s o t h e r e g u l a t i o n s o f 1 9 9 6 p u b l i s h e d a d d t h e p o i n t e d m o v e m e n t s a n d i n n o v a t i o n d i f f i c u l t m o v e m e n t s , t h e r e a r e t w o s e r i e s o f m o v e m e n t p o i n t e d . t h e p o i n t e d m o v e m e n t s a r e c o m p o s e d o f t h e l e g m e t h o d s , j u m p i n g a n d b a l a n c e . t o a o u t s t a n d i n g a t h l e t e , i t i s o f i m p o r t a n c e t o a c c o m p l i s h t h e p o i n t e d m o v e m e n t s o r i n n o v a t i o n d i f f i c u l t m o v e m e n t s s u c c e s s f u l l y . p r e s e n t l y , t h e a r t i c l e s a r e f e w f r o m t h e s p o r t b i o m e c h a n i c s v i e w s t u d y i n g t h e p o i n t e d m o v e m e n t s . t h i s s t u d y a p p l i e d t h e q u a l i s y s - m c u 5 0 0 m a d e i n s w e d e n t o s c r e e n t h r e e a t h l e t e s 7 2 0 0 b u t t e r f l y a n d s t r e t c h i n g d o w n , a n d r e l a t e d a n d d i s c u s s e d i t f r o m t h e s p o r t b i o m e c h a n i c s f u n d a m e n t a l s a n d m e t h o d s . k e y w o r d s : w u s h u , s e v e n h u n d r e d a n d t w e n t y d e g r e e s b u t t e r f l y , s t r e t c h i n g d o w n , p o i n t e d m o v e m e n t s 北京体育大学硕士论文 3 1 前言 武术作为古老的传统体育项目在 1 9 5 9年第一届全运会上就正式登上赛 场6 0 年代前国家体委提出了难度大质量高形象美的套路发展方向 7 0年代为鼓励创新曾在 1 9 7 3年竞赛规则中增加了 出色完成难度动作和 创新难度动作而给予加分的条款并将在完成跳跃翻腾平衡表现了出 色的技术动作定为难度动作 将历届武术竞赛中没有出现的而又能完成的新颖难 度定为创新难度动作随后因多种原因在 1 9 7 9年规则中又取消了此规定直 到 1 9 9 1 年规则在这方面也未作任何实质性的修改 进入 9 0 年代后随着洲际武 术比赛以及世界武术锦标赛的举行中国武术向国际迈进的步伐日益加大套 路竞技水平逐年提高高水平运动员之间身体素质和技术水平的差距日趋缩短 使处在同一层次的运动员在技术动作层面上的差距日趋缩小 评判优劣越来越困 难赛场内外要求改革竞赛规则增加难度加强评分客观性的呼声越来越高 正是在这种历史背景之下武术界又重提高难美新的技术发展方向 在 1 9 9 6年出版的新规则中增加了指定动作与创新难度动作指定动作 从规格要求扣分标准上都做了特殊规定以相对固定的方式要求参赛运动 员在自选套路中必须完成所规定的指定动作自 1 9 9 6年新规则实施以来目前 指定动作共有八运会与九运会两套构成指定动作的单个难度元素 主要有腿法跳跃及平衡三大类 在水平接近的情况下 指定动作对评定运动员动作质量及最后得分起着极其 重要作用因此指定动作日益成为各运动队训练的重点与难点目前从运动 生物力学的角度探讨指定动作自身内容 结构构成特点的研究尚不多见使实践 中指定动作的训练缺少前瞻性与针对性基于上述原因本文通过三名出色完成 旋子转体 7 2 0 度接跌叉动作做生物力学分析 为运动员完成绕横轴转动类动作提 供理论方面的依据 北京体育大学硕士论文 4 2 文献综述 通过查阅 1 9 8 9 年至2 0 0 1 年期间武术领域的论文 其中运用运动生物力学研 究方法的文献主要有 于兴文 1等人用 p a i l l a r d ( s w i s s ) 1 6 m m高速摄影机以每秒 6 4格的拍摄频率 进行定点拍摄用 n a c 1 6 m m分析放映机进行分析用 t r n e i d 8 0 2 4数字化仪进 行隔幅解析用生物力学手段对弧形摆摔的结构力学机制从准备抱腿 回拉和摆涮四个阶段进行定性与定量分析认为合理的抱腿握点可产生最佳的 旋转效果后移重心与撤步时对维持身体平衡和缓冲踢击力起重要作用大幅度 的回拉撤步能有效地控制被摔者的骨关节活动范围双手合理的扭转方法是迫 使被摔者被动的关键 利用下肢及髋的反关节作用因素进行弧形摆摔能有效地破 坏被摔者的补偿性神经调节 正确的摆摔技术必须在速度方面下功夫使被摔者 没有进行补偿和反击的余地建议加强在动态下的柔韧性练习和力量练习加强 爆发力的速度练习加强应变性练习 王汉勋 2 认为影响武术动作稳定性有三个方面第一人体生物力学角度 如物体质量的大小 支撑面的大小 物体重心的高低 稳定角的大小和摩擦系数 第二人体维持平衡的特殊性如当身体重心在不适宜的方向发生位移时人能 够通过肌肉和韧带的拉力在一定范围内给予调整把身体重心移向相反方向 即在人体稳定时能借助于视觉本体感觉而产生平衡感通过大脑皮层的控制 和调节有效地控制肌紧张调节身体姿势造成新的力学平衡条件第三运 动员的心理素质 高楚兰 3 用6 0 格/ 秒摄影机对北京体育学院武术队若干人现场拍摄旋风脚接 劈叉落地动作 通过布拉温- - - - 菲舍尔参数计算人体重心绘制人体重心运动轨 迹图和人体运动简图计算有关参数得出如下结论上体保持一定姿势落地 时两脚有先后落地的现象要求时间间隔越短越好两膝关节微屈着地时上体 前倾角度在 3 0 度- - - 7 0 度之间后脚姿势以脚内侧着地 陆爱云 4 等人用两台高速摄像机从正 侧面以6 0 格/ 秒的速度进行同步摄像 1 于兴文等. 散手弧形摆摔的生物力学分析.沈阳体育学院学报.1996(2)27-30 2 王汉勋. 影响武术动作稳定性的几个问题.体育科研.1994(2)22-25 3 高楚兰. 旋风脚接劈叉落地技术分析.福建体育学院学报.1992(2)26-28 4 陆爱云. 陈式太极拳二起脚动作的运动生物力学分析.中国体育科学学会学报.1991(5)71-76 北京体育大学硕士论文 5 其后用 d l t 法对影片进行立体解析获得人体完成动作时人体总重心位移速度 等一系列运动学参数另还同步测定了踏跳阶段的三维支撑反作用力和 1 8处肌 肉的肌电图 对采样数据进行 a / d 变换 计算动作各阶段和全过程的肌电积分值 根据测试结果从运动学动力学和肌肉发力的角度对动作进行生物力学分析令 受试者在特制平台上完成上步二起脚1 2 次其间休息时间充分长同时进 行高速摄像遥测肌电三维踏跳力的测定作者认为陈式太极拳二起脚动 作助跑距离短身体总重心的 v yvz变化大从而获得较大的腾起高度人体 腾空后身体各环节的动量变化较大上下肢之间左右下肢之间都有明显的相 向运动 为空中造型和搏击动作所致而身体总重心在垂直方向上的运动轨迹为 一对称光滑的抛物线 手足的击拍动作不是发生在总重心腾起的最高点而是在 其后 0 . 0 5 5 秒处 纪仲秋 5 等人用s x 1 6 k 型 1 6 毫米高速摄影机按 7 2 格/ 秒从侧面对1 8 名优 秀运动员所做的腾空飞脚进行拍摄用 s t 8 8型影片解析系统对影片进行数字 化和平滑处理作者认为在腾空飞脚助跑起跳时垂直速度增加水平速度下 降 从而使人体获得向上运动为主的起跳速度腿的制动与身体后倾是起跳必不 可少 蹬地腿的蹬角是由小到大变化摆动腿的摆动是以大腿带动小腿向上摆动 的方法进行的在腾空阶段蹬地起跳腿具有弹踢的特点摆动腿小腿在空中向 上运动的同时也形成向下运动即屈膝折迭在第二次击响前摆动腿摆动的角 速度慢于蹬地腿摆动的角速在落地缓冲阶段前脚掌先接触地面人体重心位 于支点之间为衔接下一动作创造了条件 刘荣淦 6 等人运用有关理论及教学训练中的实践经验结合力学影像解析资 料从稳定角和稳定力矩- - - 翻转力矩两个方面入手对太极拳推手中影响人体站 立平衡的若干力学因素进行分析和探讨认为对对手稳定角施加影响可以直接 在稳定角度最小的方向旋力也可以通过对支撑或重心的影响来实现稳定力矩 和翻转力矩在推手中一方面起维持人体平衡的作用另一方面破坏人体平衡的 作用两者相互依存相生相克同时也会随条件的变化而相互转化 刘力克 7 等在腾空摆莲的生物力学分析一文中用国产 s c 4 2 1系 7 5型 5 纪仲秋等. 武术腾空飞脚起跳动作的运动学分析.沈阳体育学术.1990(4)39-42 6 刘荣淦等. 推手中影响人体站立平衡的若干力学因素分析.武汉体育学院学报.1990(2)57-61 7 刘力克等. 腾空摆莲的生物力学分析.广州体育学院学报.1990(1)83-86 北京体育大学硕士论文 6 三维测力台现场测出运动员在起跳过程蹬地力与时间的函数曲线变化即 三个解 剖轴方向的分力 fx t fyt f zt 从而得到三个方向的受力情况同时用 日本产松夏 w v p a 2 n型彩色录像机记录然后计算出运动员的腾空高度和旋转 角速度等数据是运动员三次完成同一动作所得参数的平均值按助跑蹬地动 作两臂摆动腿上摆及转体动作腾空动作三个步骤进行研究分析认为助跑 不要过猛过快发展踝关节庶侧屈肌群如小腿三头肌拇长屈肌趾长屈肌 和胫骨后肌膝关节伸肌肌群如股四头肌髋关节伸直肌群如臀大肌股二 头肌半腱肌和半膜肌两臂摆动腿一起猛烈上摆及拧腰转体动作与起跳腿的 蹬地动作要协调配合腾空时注意收腹上体微前倾得出要完成高质量的腾空 摆莲必须作到腾空要高两腿的摆动幅度要大躯干绕垂直轴的旋转角速度要 快和准确击拍三响要清脆 刘志成 8 等人用三维高速摄影和三维测力台同步测量以著名太极拳推手大 师冯志强和王举兴为受试对象对传统的引进落空四两拨千斤进行科学的定 量分析将绷法动作分为五个阶段即相持加力试探阶段相当于听 失重- - - 缓冲阶段相当于顺弹性加力阶段化快速驱动阶段相当 于发蹬地飞出阶段即被打欲跌须雀跃来维持平衡不致于跌倒初 步提出了太极球滚轮效应的概念认为在推手中手的太极球运动具有阻尼 式滚轮效应将对手引进落空以达到四两拨千斤的境界 曹琼瑜 9 用生物力学的方法分析乌龙绞柱动作整个过程认为人体同时在作 两个运动即垂直向上的变速运动和圆周运动对人体来说是个螺旋运动有 两个问题一个是重心变化问题另一个是旋转的动量问题乌龙绞柱动作完成 的好坏与运动员的身体素质 运动员用力时机有很大的关系另外还可以让运动 员穿上粗糙的衣服以增大对地面的摩擦力 许全盛 1 0 以黑志宏为研究对象采用两台 p a n a s o n i c m 9 5 0 0 摄象机进行三维 同步定点拍摄两摄象机对准拍摄现场两主光轴相交约 9 0度拍距离约 2 0 米运动员在三维测力台上完成动作测力台与计算机相连研究发现黑志宏运 用两种技术都能成功完成指定动作 a 但黑一的技术运用更合理动作更经济 8 刘志成等. 太极拳推手绷法技术生物力学原理初探.北京体育学院学报.1989(4)15-22 9 曹琼瑜. 武术乌龙绞柱动作的力学分析.体育学刊.1989(2)26-28 10 许全盛.北京体育大学硕士论文 北京体育大学硕士论文 7 技术一更符合太拳的演练要求 影响转体的主要因素在于起跳阶段的拧转是否充 分 起跳阶段黑二的拧转与起跳效果稍好于黑一这有利于获得较大的腾空和击 响高度并在一定程度上弥补了黑二击响后转体的不足离地至击响期间技术二 的转体幅度大于技术一击响后则小于技术一技术一击响后更有利于扭头和加 速转体并在落地前调整右脚尖的指向落地时技术一的重心下落速度小落地后 的缓冲及平衡时间短身体起伏前倾及左腿后摆小稳定性明显优于技术二 击响应在重心最高时刻进行 黑志宏和吴马的以髂腰肌为主的髋肌群力量不能确 保他们击响时刻右脚尖明显高于右肩黑志宏和吴马起跳阶段左腿摆动均不充 分 影响了腾空后左腿的收折下放腿的动作在接近最高点时躯干收腹前倾 均不够这在一定程度上影响了右腿的摆动幅度 李德祥 1 1 研究认为助跑性二起脚动作可分为助跑起跳腾空和落地四个 阶段而原地起跳动作过程则分为起跳腾空落地三个阶段二起脚以快速有 力的踏跳获得腾空高度并以一定的高度完成空中动作 无助跑或助跑距离小身 体重心的水平速度变化并不大而垂直速度的变化极快正如传统所述具有旱地 拔葱之势形成旱地拔葱之势的特征关键在其踏跳阶段在有助跑的情况下运 动员必须通过助跑获得足够的水平速度 并要将其有效地转化为垂直速度助跑 的最后一步蹬地角度非常重要最后一步上体应后倾积极送髋起跳的右腿尽 量伸直( 以右二起脚为例) 脚后跟离身体重心投影线约 5 0厘米的地方产生制动 性前蹬同时左腿伸髋为起跳及起跳后的摆动形成有利的姿势 李厚芝 1 2等认为 八运会和九运会指定动作虽然在具体的动作内容上 互不相同但在构成元素上表现出较强的一致性均是以跳跃平衡腿法等动 作为主要元素组成的难度组合 单个动作中腿法类动作主要以扫转性腿法和跌 叉为主平衡类动作以特殊类平衡为主尤其是形象美难度高的仰身平衡不容 忽视跳跃类动作的旋翻度数具有加大的趋势转体性跳跃取代直体性跳跃更 加强调运动员起跳后身体沿不同轴运动旋翻的能力以二元动作构成的组合类 型目前存在五种连接形式跳跃接跳跃跳跃接平衡跳跃接腿法平稳接平 衡腿法拉平衡其中跳跃接平衡是二元组合动作的重点与难点由多个动作连 11 李德祥. 对武术腾空飞脚起跳角度的研究与分析 . 中华武术 1 9 9 3 ( 1 1 ) 12 李厚芝等. 长拳类自选套路指定动作的内容结构与特点.上海体育学院学报.2001(3)76-80 北京体育大学硕士论文 8 接在一起构成的多元动作组合类型主要有三类强调体能素质类强调演练水平 类和强调动作难度类实践中不同的组合形式与组合类型其难易程度各不相 同 邱建华 1 3 对 1 9 9 7年第八届全运会武术比赛预赛中参加长拳套路技术比赛的 9 9名男女运动员和决赛中参加长拳套路比赛的前 2 4名男女运动员以及 1 9 9 8年 山东省第十九届运动会武术决赛中参加长拳套路比赛的 4 5名男女运动员共计 1 6 8 名男女运动员进行分析研究认为运动员完成指定动作平衡稳定率较低直 接影响比赛成绩 已成为套路训练中的顽症各运动队和运动员应提高动作质量 意识在今后训练中加强对武术套路指定动作的研究改进训练方法提高平衡 动作的稳定性和动作规格质量促使长拳技术水平不断提高和创新发展 林小美 1 4 通过对 1 9 9 9年全国武术锦标赛个人赛七个单项的女子前十二 名运动员临场统计分析研究结果发现九运会指定动作完成现状不容乐观女 子各单项前十二名运动员的扣分现象非常普遍 几乎无一漏网且因指定动作的 扣分是由裁判长直接从运动员的应得分中扣除因此完成情况的好坏将直接影 响运动员的成绩和名次由于 1 9 9 9 年度武术比赛九运会指定动作系首次启用 各队的指定动作训练均处于初始阶段 因此有必要花大力气对指定动作实施强化 训练 以提高日常训练中指定动作的成功率同时应加强对规则和扣分条款的研 究对于容易失误或易扣分动作要有所侧重重点抓好那些诸如仰身平衡前扫 腿 跌叉等扣分比较普遍的动作的训练女子武术运动员在完成九运会指定动作 中平衡的稳定性是最为突出的问题从各单项的现状分析中已得到充分体现 因此加强指定动作中各种平衡动作稳定性的训练 尤其是身体由动态过渡到静止 平衡状态的能力训练应成为日常训练工作的重中之重 何英 1 51 9 9 8 年对八运会武术男子棍术套路 b 1 组指定动作的生物力学分析 认为第一男子棍术 b1组指定动作第一踏跳阶段运动员可加快制动身体的速 度缩短缓冲时间减少总体踏跳时间加快蹬地时身体重心的上升速度第一踏 跳阶段的缓冲动作并没有使运动员的身体重心下降 摆动腿的摆动可提高运动员 的重心高度第二第一腾空时运动员的拍脚动作不是发生在人体腾起最高点 13 邱建华. 武术长拳指定动作的平衡与稳定.北京体育大学学报.19993135136 14 林小美. 九运会武术套路指定动作现状研究.北京体育大学学报.20003411412 15 何英. 八运会武术男子棍术套路 b 1 组指定动作的生物力学分析. 北京体育大学硕士论文.1998 北京体育大学硕士论文 9 这主要与运动员身体的姿态以及摆腿的幅度和速度有关 下落时对击响腿有意识 地控制可使整个动作节奏更加合理第三第二踏跳阶段缓冲时运动员可通过延 长与地面的作用时间来减少下落的冲力 并进行充分的后蹬以延长力的作用距离 来延长作用时间 从而使人体获得更大的腾起速度运动员右腿摆动速度的大小 直接影响踏跳的效果与身体翻转速度的大小 在运动员的左脚仍与地面相接触时 就已有转体现象这种踏跳技术不利于运动员获得更高的腾空高度第四第二 腾空阶段运动员加速左腿的摆动与延缓右腿的下落相配合使得双脚同时着地 但 是运动员并没有完成空中转体 1 8 0 度的动作而是双脚落地后才转身成劈叉的 这主要由运动员较差的左腿踏跳力量与不正确的第二踏跳技术所致 3 研究对象与方法 3 . 1研究对象 研究对象为北京武术队简增蛟, 肖长军辽宁队寒梅 运动员基本情况见表 表 2 运动员基本情况统计表 运动员姓名 年龄( 岁) 体重( 公斤) 身高( 厘米) 运动等级 肖长军 1 6 6 0 1 6 4 一级 简增蛟 2 4 6 2 1 6 6 武英级 寒 梅 2 2 4 2 1 5 0 一级 平 均 2 0 . 3 5 4 . 6 7 1 6 0 注运动员寒梅在九运会决赛中因出色完成旋子转体 7 2 0度接跌叉动作而加 0 . 0 3 分 3 . 2研究方法 3 . 2 . 1 文献资料法 通过阅读 收集和整理近十几年来国内外在运动生物力学领域武术方面的论 文著作以及相关研究的报道为本人的论文提供理论支持 北京体育大学硕士论文 10 3 . 2 . 2 专家访谈法 咨询北京体育大学武术系和运动生物力学教研室的教师和专家 向他们请求 有关论文设计 实验设计 数据分析等方面的问题 听取他们的宝贵意见与建议 3 . 2 . 3 三维运动学测试与分析 应用红外远射测试系统对旋子转体 7 2 0度接跌叉动作进行三维运动生物力 学分析 3 . 2 . 3 . 1 q u a l i s y s - m c u 5 0 0红外远射测试系统简介 应用瑞典产 q u a l i s y s - m c u 5 0 0红外远射测试系统六个镜头对旋子转体 7 2 0 度接跌叉动作全过程进行测试拍摄频率为 2 4 0 幅/ 秒 与传统的高速摄影录像与解析方法相比红外光点测试系统省却了人工 进行逐帧逐点解析的繁重工作不但可以对测试结果进行快速反馈而且避免 了人工判读测量点所产生的人为误差 q u a l i s y s 红外光点测试系统由 m c u m o t i o n c a p t u r e u n i t反射标志物 计算机及相关软件组成其基本工作原理为将反射标志物置于红外光环境中 镜头将捕捉由标志物反射的红外光线并计算反射标志物在空间的位置红外光 由 m c u 的红外发光二极管发射反射标志物表面是一种特殊的反光材料如果有 一束光向标志物射去 其反射光中相当大的部分将沿着入射的方向发射回来 m c u 集红外光线发射图像获取图像处理和数据传输功能为一体是该系统的核心 部分 一个 m c u 可以获取图像的 2 维坐标两个以上的 m c u 获取的 2 维坐标经过 合成就可以得到图像的 3 维数据本系统配备 6 台 m c u 它们依次串联就可进行 同步测量 在进行测试过程中只要某个反射标志物反射的红外光在某个瞬间能 够被 2 个以上的 m c u 捕捉 该标志物的三维坐标就可准确地获得因此该系统能 够方便快捷准确的获得复杂运动的三维运动信息 北京体育大学硕士论文 11 实验现场布置及系统工作原理 3 . 2 . 3 . 2 标志点的设置 共 1 4 个红外射标志点固定在运动员身体上固定位置如表所示 表 1 标志点名称及固定位置 名称 位置 头 眉心 肩( 左右) 肩峰 肘( 左右) 肱骨外上髁 腕( 左右) 桡骨茎突 胸前 胸骨剑突 髋( 左右) 大转子 膝( 左右) 股骨外上髁 踝( 左右) 外踝 no1 no2 no6 no3 no4 no5 电脑 北京体育大学硕士论文 12 3 . 2 . 3 . 3 测试过程 根据动作测试范围对 6 个镜头的高度俯仰角度和焦距进行调整使坐标 框架在每个镜头中的位置在中间靠下且光点大小合适三维坐标系的设定以 x 轴正方向为向前y 轴正方向为向左z 轴正方向为向上 对测试空间进行标定标定时实验人员在运动员技术动作可能会达到的 空间内不断晃动手中标定杆对测试空间进行标定标定时间为 1 0秒共 2 4 0 0 个画面系统自动计算六个镜头的标定参数并对是否通过标定进行判定 动作技术测试 受试运动员进行充分的准备活动后在其身体测试部位贴置反射标志点 为减 少系统误差所有项目运动员标志点的设置均由一人完成身贴标志点的运动员 试投 2 - 3 次直至感觉可以正式测试为止测试过程中运动员尽力完成技术动 作测试应得到至少三次运动员较满意且标志点完整的动作 3 . 2 . 3 . 4 运动学参量的计算 应用 q u a l i s y s 运动分析系统中的q t r c 软件获得各标志点的空间三维坐标 应用 e x c e l 软件对原始三维坐标数据进行处理得到应用于分析的运动学数据 4 结果与分析 4 . 1 踏跳阶段动作技术分析 踏跳阶段指的是运动员助跑最后一步右脚触地瞬间到运动员左脚最大缓冲 到运动员左脚离地瞬间这一过程有三个动作特征时相即右脚触地左腿最大 缓冲和左脚离地瞬间 该阶段的主要任务是身体重心在保持一定水平速度的情况 下使身体重心获得尽可能大的垂直速度也就是运动员尽可能地跳得更高争 取更多的空中停留时间以便运动员有充足的时间完成空中动作 在起跳过程中设人体质心在竖直方向做匀加速运动并且在起跳开始瞬间 人体垂直速度为零 则有 vy= 2 a s ( 起跳时) ,h = vyt - ( 1 / 2 ) g t 2 ( 身体腾起时) 在这 里 h为起跳过程中身体质心升起的高度t为质心做竖直加速运动的时间( 腾空 阶段为身体的腾空时间)vy为起跳结束时人体质心竖直方向运动的速度从此 公式得出为了增大人体质心向上腾起的速度可以增加起跳过程中质心向上升 起的高度或缩短起跳时间 北京体育大学硕士论文 13 - 1 0 0 0 - 5 0 0 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 0 . 2 1 0 . 2 3 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 1 0 . 3 3 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 1 0 . 4 3 0 . 4 6 0 . 4 8 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 1 简增蛟左右肩 x 方向位移 - 6 0 0 - 4 0 0 - 2 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 0 . 1 9 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 7 0 . 2 9 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 7 0 . 3 9 0 . 4 2 0 . 4 4 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 2 寒梅左右肩 x 方向位移 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 3 0 . 1 5 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 3 0 . 2 5 0 . 2 8 0 . 3 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 3 肖长军左右肩 x 方向位移 北京体育大学硕士论文 14 - 1 0 0 0 0 - 8 0 0 0 - 6 0 0 0 - 4 0 0 0 - 2 0 0 0 0 2 0 0 0 4 0 0 0 0 . 2 1 0 . 2 3 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 1 0 . 3 3 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 1 0 . 4 3 0 . 4 6 0 . 4 8 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 4 简增蛟左右肩 x 方向速度 - 1 0 0 0 0 - 8 0 0 0 - 6 0 0 0 - 4 0 0 0 - 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0 . 1 9 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 7 0 . 2 9 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 7 0 . 3 9 0 . 4 2 0 . 4 4 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 5 寒梅左右肩 x 方向速度 - 1 0 0 0 0 - 8 0 0 0 - 6 0 0 0 - 4 0 0 0 - 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0 . 0 8 0 . 1 0 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 6 肖长军左右肩 x 方向速度 北京体育大学硕士论文 15 - 6 0 0 0 - 5 0 0 0 - 4 0 0 0 - 3 0 0 0 - 2 0 0 0 - 1 0 0 0 0 0 . 2 1 0 . 2 3 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 1 0 . 3 3 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 1 0 . 4 3 0 . 4 6 0 . 4 8 毫米/ 秒 左髋 右髋 秒 图 7 简增蛟左右髋 x 方向速度 - 4 0 0 0 - 3 0 0 0 - 2 0 0 0 - 1 0 0 0 0 0 . 1 9 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 7 0 . 2 9 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 7 0 . 3 9 0 . 4 2 0 . 4 4 秒 毫米/ 秒 左髋 右髋 图 8 寒梅左右髋 x 方向速度 - 5 0 0 0 - 4 0 0 0 - 3 0 0 0 - 2 0 0 0 - 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 3 0 . 1 5 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 3 0 . 2 5 0 . 2 8 0 . 3 秒 毫米/ 秒 左髋 右髋 图 9 肖长军左右髋 x 方向速度 北京体育大学硕士论文 16 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 0 . 2 1 0 . 2 3 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 1 0 . 3 3 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 1 0 . 4 3 0 . 4 6 0 . 4 8 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 1 0 简增蛟左右肩 z 方向位移 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 0 . 1 9 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 7 0 . 2 9 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 7 0 . 3 9 0 . 4 2 0 . 4 4 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 1 1 寒梅左右肩 z 方向位移 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 3 0 . 1 5 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 3 0 . 2 5 0 . 2 8 0 . 3 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 1 2 肖长军左右肩 z 方向位移 北京体育大学硕士论文 17 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 0 . 2 1 0 . 2 3 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 1 0 . 3 3 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 1 0 . 4 3 0 . 4 6 0 . 4 8 秒 毫米/ 秒 左髋 右髋 图 1 3 简增蛟左右髋 z 方向位移 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 0 . 1 9 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 7 0 . 2 9 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 7 0 . 3 9 0 . 4 2 0 . 4 4 秒 毫米/ 秒 左髋 右髋 图 1 4 寒梅左右髋 z 方向位移 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 0 . 0 8 0 . 1 0 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 秒 毫米/ 秒 左髋 右髋 图 1 5 肖长军左右髋 z 方向位移 北京体育大学硕士论文 18 - 8 0 0 0 - 6 0 0 0 - 4 0 0 0 - 2 0 0 0 0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0 0 . 2 1 0 . 2 3 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 1 0 . 3 3 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 1 0 . 4 3 0 . 4 6 0 . 4 8 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 1 6 简增蛟左右肩 z 方向速度 - 4 0 0 0 - 2 0 0 0 0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 0 . 1 9 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 7 0 . 2 9 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 7 0 . 3 9 0 . 4 2 0 . 4 4 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 1 7 寒梅左右肩 z 方向速度 - 4 0 0 0 - 2 0 0 0 0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 秒 毫米/ 秒 左肩 右肩 图 1 8 肖长军左右肩 z 方向速度 从位移时间曲线图 1 图 2 和图 3 可以看出左右肩在 x 轴方向从左脚触地 到左腿最大缓冲到左脚离地瞬间的这个过程中其移动的轨迹是一个逐渐下降 的表现出身体在向前方向的制动从速度时间曲线图 4 图 5 和图 6 可以看出 北京体育大学硕士论文 19 左右肩在 x轴方向在缓冲蹬伸阶段其速度变化是一个先制动后向前加速的过 程简增蛟左右肩分别从助跑结束时的 6 . 3 3 5 m / s与 5 . 7 4 4 m / s降至最大缓冲时 的 0 . 2 5 6 m / s 与 2 . 4 1 5 m / s 寒梅左右肩则分别从 6 . 8 4 8 m / s 与 5 . 8 0 7 m / s 降至 0 . 5 3 1 m / s 与 0 . 4 6 9 m / s 肖长军左右肩分别从助跑结束时的 4 . 5 8 0 m / s 与7 . 5 6 8 m / s 降至最大缓冲时的 3 . 2 8 0 m / s 与 7 . 2 4 m / s 从速度时间曲线图 7 , 图 8 和图9 可以看出 简增蛟左髋在 x 轴的速度从助跑结束时的 3 . 1 0 3 m / s 降至 0 . 9 4 4 m / s 右髋从 2 . 4 3 1 m / s 升至 3 . 9 0 4 m / s 寒梅左髋在 x轴的速度从 3 . 1 3 5 m / s降至 1 . 1 0 8 m / s 右髋从 1 . 3 2 7 m / s升至 3 . 1 6 8 m / s 肖长军左髋在 x轴的速度从助 跑结束时的 2 . 5 7 6 m / s 降至 0 . 0 6 3 m / s 右髋从0 . 7 3 6 m / s 升至2 . 0 3 2 右髋速 度升高的原因可能是受右脚蹬地上摆的影响 从以上数据可以看出在蹬伸离地 时对左右肩和左右髋在 x 轴的速度要求不高 因为速度过大会导致整个身体向前 冲影响身体在垂直方向的速度 从位移时间曲线图 1 0 图 1 1 和图 1 2 可以看出简增蛟, 肖长军和寒梅左右 肩在 z 方向的轨迹是一个逐渐上升的曲线从图 1 3 图 1 4 和图 1 5 可以看出三. 个左右髋在 z 方向的轨迹也是一个逐渐上升的曲线 也就是说 在缓冲蹬伸阶段 左右肩和左右髋在体前做一个由下到上在最大缓冲时他们的位置最低在左脚 蹬伸离地瞬间他们的位置最高从速度时间曲线图 1 6 图 1 7 和图 1 8 可以看出 简增蛟左右肩在 z轴方向的速度分别从 1 . 4 0 7 m / s与 1 . 1 8 3 m / s升到 4 . 9 9 2 m / s与 2 . 3 6 7 m / s寒梅左右肩分别从 2 . 7 8 3 m / s 与2 . 4 1 6 m / s 升到 4 . 4 5 7 m / s 和3 . 5 8 5 m / s 肖长军左右肩分别从 1 . 6 9 5 m / s 与1 . 1 0 4 m / s 升到 6 . 0 3 1 m / s 和4 . 4 6 4 m / s 从以上 数据可以看出 在蹬伸缓冲阶段左右肩和左右髋在 z 轴方向的速度是逐渐增大 的为在获得较大的腾起速度 vy创造了条件 -1000 -800 -600 -400 -200 0 0.07 0.1 0.13 0.15 0.18 0.2 0.22 0.25 0.28 0.3 秒 毫米/秒 左肩 右肩 图 1 9 肖长军运动员左右肩 y 方向位移 北京体育大学硕士论文 20 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 0 0.2 0.23 0.25 0.28 0.31 0.33 0.36 0.38 0.41 0.43 0.46 0.48 秒 毫米/秒 左肩 右肩 图 2 0 简增蛟运动员左右肩 y 方向位移 -1000 -800 -600 -400 -200 0 0.19 0.22 0.25 0.27 0.3 0.33 0.36 0.39 0.43 0.45 秒 毫米/秒 左肩 右肩 图 2 1 寒梅运动员左右肩 y 方向位移 图 1 9 2 0 2 1 是三个运动员左右肩 y 方向的位移变化曲线从图可看出肖 长军左右肩从右脚着地瞬间到左脚离地瞬间其摆动幅度分别为 4 9 9 毫米和 2 9 8 毫米 简增蛟左右肩摆动幅度分别是 5 4 3 毫米和 4 5 2 毫米寒梅左右肩摆动幅度 分别为 6 5 9 毫米和 6 5 0 毫米可以看出寒梅摆动幅度比另外两名运动员大 4 . 1 . 1 左脚的缓冲及蹬伸 北京体育大学硕士论文 21 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 0 . 2 1 0 . 2 3 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 1 0 . 3 3 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 1 0 . 4 3 0 . 4 6 0 . 4 8 秒 度 左膝 图 2 2 简增蛟左膝角度 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 0 . 1 9 0 . 2 1 0 . 2 3 0 . 2 5 0 . 2 8 0 . 3 0 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 6 秒 度 左膝 图 2 3 寒梅左膝角度 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 秒 度 左膝 图 2 4 肖长军左膝角度 北京体育大学硕士论文 22 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 0 . 2 1 0 . 2 3 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 1 0 . 3 3 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 1 0 . 4 3 0 . 4 6 0 . 4 8 秒 度 左髋 图 2 5 简增蛟左髋角度 0 5 0