| 标题 | 大学生田径运动员原地纵跳时下肢力量的对比分析及力学参数的相关性研究 |
| 范文 | 张健 张红 孔晓阳 秦凯 岳艳鲜 摘 要：為探索田径3种（跑步类、跳跃类、投掷类）不同类别运动员的下肢力量力学参数之间的相关性和差异性，运用文献资料法、实验法等，通过使用Kistler测力台，关节角度尺和节拍器等，对96名男子田径二级运动员依次进行CMJ、CJs、 CJb 3个动作的纵跳测试。结果：1）CMJ测试结果显示，跳跃类运动员和投掷类运动员的起跳最大高度指标、功率指标均存在显著差异，跑步类运动员和跳跃类运动员的拉伸效果指标存在显著差异；而其他指标包括下蹲最大高度、瞬时力值和快肌纤维百分比，均未见显著性差异。2）CJs测试中，跑步类项目运动员和跳跃类项目运动员的平均高度指标呈现非常显著的差异，跳跃类项目运动员与跑步类和投掷类的平均功率指标均呈现显著差异性；而跑步类项目运动员与投掷类运动员的平均功率未见显著差异，且其他指标比较均未见显著差异。3）CJb测试中，跑步类和跳跃类项目运动员、跳跃类和投掷类项目运动员的平均高度指标具有非常显著差异，跳跃类与跑步类项目运动员的平均功率指标具有非常显著差异，跑步类和跳跃类项目运动员的平均力值呈显著差异，其他指标均未见显著差异。结论：1）跳跃类项目运动员的下肢力量相对好于跑步类和投掷类。2）3类运动员都存在着膝关节及踝关节功能弱于髋关节功能的现象。3）3类项目运动员在肌肉伸缩循环功能方面没有显著性差异。 关键词：大学生田径运动员，原地纵跳，下肢力量，相关性 中图分类号：G 804.6 文章编号：1009-783X（2017）05-0442-05 文献标识码：A Abstract： The purpose of this study is to explore the lower limb strength of the correlation between mechanical parameters and differences in the three types （running， jumping and throwing） of track and field athletes， using literature review， experimental method and so on， through the use a Kistler force platform， the joint angle ruler and metronome instruments， and through three vertical jump tests of CMJ， CJs， CJb of 96 men secondary track and field athletes. Results： 1） CMJ tests results show that there are significant differences in the maximum height index and power index between jumping and throwing athletes， and in pre-draft effect indexes between running and jumping athletes， while there aren't significant differences in squat maximum height， instantaneous force value and percentage of fast muscle fiber. 2） In CJs tests， there are significant differences in average height indexes between running and jumping athletes， and in average power indexes between jumping athletes and running and throwing athletes， while there isn't significant differences in the average power indexes and other indexes between running and throwing athletes. 3） In CJb tests， there are significant differences in average height indexes between running and jumping athletes， and between jumping and throwing athletes， and there are significant differences in average force value， while there aren't significant differences in other indexes， between running and jumping athletes. Conclusion： 1） the lower limb strength in throwing athletes is relatively better than that in running and throwing athletes； 2） the knee and ankle function are weaker than the hip joint function in all three types of athletes； and 3） there are no significant differences in the muscle contraction cycle function in the three types of athletes. Keywords： college track and field athletes； vertical jump； lower limb strength； correlation 纵观历届奥运会，奖牌榜领先的代表团往往在田径项目上实力突出，中国代表团却恰恰相反。有研究表明，身体素质是决定运动成绩的重要因素，下肢力量是各项身体素质的基础，尤其是在田径运动的各个项目中，发展力量是田径运动员训练的重要任务之一。 通过查阅国内外文献了解到：纵跳是最能反映下肢力量的一种形式，而且国内外学者经常采用Kistler三维测力平台测定运动员的下肢力量，同时，用连续纵跳的方法测试田径运动员的力量耐力，其重要目的是进一步分析和研究田径运动员的下肢肌群的反应力量[1]。Seitz等 [2]通过对普通男大学生关节相对峰力矩与蹲跳高度的关联分析研究发现：不加摆臂的反向蹲跳中发展髋、膝关节伸肌相对峰力矩对提高纵跳高度大有益处。由此可见，肌肉力量与纵跳高度与纵跳成绩存在较大的相关性，其下肢力量的大小决定着纵跳能力的强弱。Marian[3]对SJ、CMJ、CJB 3个纵跳动作的运动学和动力学参数进行研究，不同形式的纵跳动作下肢肌肉的参与方式和动员程度不同，通过探索下肢肌肉力量与反映纵跳的动力学参数之间的相关度，可以了解下肢肌肉力量在不同形式纵跳动作中的作用。 目前，在有关纵跳时下肢力量的研究中，大多是采用小样本量或单一动作模式的研究，对于大样本量的量化研究和连续纵跳形式、直膝跳和不同膝关节角度的研究较少。对SJ和CMJ的研究大多集中在通过一些训练和拉伸手段对跳跃能力和下肢力量的影响等方面。根据相关文献资料，CMJ测试动作主要表现下肢伸肌群从离心收缩快速转为向心收缩的能力，CJs测试动作主要表现摆臂过程中下肢刚度及下肢用力平衡能力，而CJb测试动作主要表现连续纵跳时下肢力量的耐力性指标，综上3个动作所表现出的下肢力量的相关指标能较全面地反映下肢力量；因此，本研究通过CMJ、CJs、CJb 3个动作的原地纵跳测试，对比分析3大类田径運动员下肢力量的动力学参数的相关性，从而为田径不同项目运动员的选材和力量训练提供科学的实验基础和理论依据。 1 研究对象与方法 1.1 研究对象 本研究选取首都体育学院运动训练专业田径专项男生96人，其中跑步类32人，跳跃类32人，投掷类32人，运动级别均为二级及以上，所有的受试者均有良好的运动习惯，且3个月内无下肢肌肉、关节运动损伤，在实验前24 h内未进行过剧烈活动，排除运动疲劳给实验带来的影响。受试者基本情况见表1。 1.2 研究方法 1.2.1 文献资料法 在进行本研究之前，在首都体育学院图书馆阅读并研究大量国内外有关纵跳和下肢肌肉力量的相关文献，了解当前对CMJ、CJs、CJb研究的现状、发展趋势及存在的问题等，搜集有关下肢力量和纵跳生物力学的研究资料，整理并分析相关的研究结果。 1.2.2 实验法 本研究使用的实验仪器分别是瑞士Kistler测力台、关节角度尺和节拍器。受试者需按要求分别在测力台上完成CMJ（Counter Movement Jump）、CJs（Continuous Jump with Straight Legs）和CJb（Continuous Jump with Bent Legs）3个动作的测试，具体动作要求为：1）CMJ测试，受试者双手叉腰站在测力台上，听到开始的口令后迅速下蹲至90°，立即向上起跳，上体尽可能保持前后方向的稳定；2）CJs测试，受试者站立在测力台上，两臂自然置于身体两侧，两脚开立与肩同宽，听到开始口令后，摆臂同时向上起跳，膝关节尽量不弯曲，用前脚掌发力，完成直膝连续纵跳5～10次； 3）CJb测试，受试者双手叉腰站在测力台上，听到开始口令后迅速下蹲至90°立即向上起跳，连续跳25 s，频率控制在1次/s。 实验注意事项：测试前，让受试者在功率自行车上进行热身，然后熟悉3个动作的规范跳法。CMJ动作练习过程中用关节角度尺测量下蹲角度，保证每次起跳时膝关节角度在90°，CMJ动作测试进行2次正式起跳，选取其中最好的1次进行分析；CJs测试进行2次测试，取最好的1次进行分析；此外，由于CJb测试结果中含疲劳因素的影响；因此，要求受试者进行1次测试，若1次测试不符合要求，则至充分休息后进行第2次实验。 1.2.3 数理统计法 实验所测得的数据均采用SPSS22.0进行分析，实验结果用“X±SD”表示。使用单因素方差分析、相关分析对田径不同专项运动员纵跳的动力学数据进行分析。检验标准为P<0.05则差异显著，P<0.01则差异非常显著。 2 研究结果 2.1 田径跑、跳、投3大类项目运动员CMJ测试结果 2.1.1 各项参数对比 对田径跑、跳、投3大类项目运动员CMJ各项下肢力量参数进行单因素方差分析可知：1）起跳最大高度指标，跳跃类运动员和投掷类运动员存在显著差异；2）功率指标，跳跃类运动员和投掷类运动员存在差异；3）预拉伸效果指标，跑步类运动员和跳跃类运动员存在显著差异；而其他指标包括下蹲最大高度、瞬时力值和快肌纤维百分比，均未见显著性差异，见表2。 2.1.2 各项参数的相关性 对跑步类项目运动员CMJ各项下肢力量参数进行相关性研究可知：瞬时力值与功率、快肌纤维百分比与功率、预拉伸效果与起跳最大高度呈高度正相关，相关系数分别是0.64、0.74、0.58；下蹲最大高度与快肌纤维百分比呈高度负相关，相关系数为-0.46；瞬时力值与快肌纤维百分比呈正相关，相关系数为0.41；下蹲最大高度与功率呈负相关，相关系数为-0.41，其他参数相关性不显著，见表3。 对跳跃类项目运动员CMJ各项下肢力量参数进行相关性研究可知：跳起最大高度与功率、跳起最大高度与瞬时力值、功率与瞬时力值呈正相关，相关系数为0.68、0.48、0.87；跳起最大高度与下蹲最大高度呈负相关，相关系数为-0.48；其他参数之间的相关性不显著，见表4。 对投掷类项目运动员CMJ各项下肢力量参数进行相关性研究可知：跳起最大高度与功率、功率与瞬时力值呈正相关，相关系数为0.64、0.72；其他参数相关性不显著，见表5。 2.2 田径3大项目运动员CJs测试结果 2.2.1 各项参数对比 跑步类项目运动员和跳跃类项目运动员的平均高度指标呈现非常显著的差异；平均功率指标跳跃类项目运动员与跑步类和投掷类均呈现显著差异性，而且跑步类项目运动员与投掷类运动员的平均功率未见显著差异；其他指标均未见显著差异，见表6。 2.2.2 各项参数的相关性 对跑步类项目运动员CJs下肢力量参数进行相关性分析，可以看出：平均高度与平均功率、平均功率与下肢刚度、平均功率与腿平衡指数呈正相关，相关系数分别为0.67、0.65、0.72；平均高度与腿平衡指数呈正相关，相关系数为0.54；下肢刚度与平均时间呈负相关，相关系数为-0.66；其他参数相关性不显著，见表7。 对跳跃类运动员CJs下肢力量参数进行相关性分析得出如下结果：平均高度与平均功率呈高度相关，相关系数为0.87；平均时间与下肢刚度呈负相关，相关系数为-0.77；其他参数相关性不显著，见表8。 对投掷类运动员CJs下肢力量参数进行相关性分析得出如下结果：平均高度与平均功率、平均功率与腿平衡指数呈正相关，相关系数分别为0.77、0.53；平均时间与下肢刚度呈高度负相关，相关系数为-0.81；其他参数相关性不显著，见表9。 2.3 田径3大类运动员CJb测试结果 2.3.1 各项参数对比 跑步类和跳跃类项目运动员、跳跃类和投掷类项目运动员的平均高度指标具有非常显著的差异；平均功率指标，跳跃类与跑步类项目运动员差异非常显著；跑步类和跳跃类项目运动员的平均力值呈显著差异，其他指标均未见显著差异，见表10。 2.3.2 各项参数的相关性 跑步类项目运动员平均高度与平均功率、平均功率与平均力值、平均功率与平均时间、高度疲劳指标与功率疲劳指标呈正相关，相关系数分别是0.70、0.74、0.67、0.70；平均力值与平均时间呈负相关，相关系数为0.61，见表11。 跳跃类项目运动员平均功率与平均力值、高度疲劳指标与功率疲劳指标呈正相关，相关系数分别是0.83、0.65；平均高度与平均功率呈正相关，见表12。 投掷类项目运动员的平均高度与平均功率、平均功率与平均力值、高度疲劳指标与功率疲劳指标呈正相关，相关系数分别是0.70、0.61、0.69；平均力值与平均时间呈负相关，相关系数为-0.75；平均高度与平均时间、平均功率与平均时间呈正相关，相关系数分别为0.47、0.49，见表13。 3 分析与讨论 3.1 田径3大类项目运动员原地纵跳下肢力量力学参数的对比 CMJ测试结果显示：跳跃类项目的运动员跳起最大高度显著高于跑步类和投掷类运动项目的运动员，由于跳跃性项目是需要运动员最大力量和快速力量完美结合的项目，起跳腿关节屈伸肌肉的最大力量和快速力量的有效发展对提高该项目运动成绩有着关键的作用，而跑步类项目是其他运动项目的基础[4]。预拉伸效果是反映弹性势能的重要指标，跑步类项目运动员和跳跃类项目的运动员的预拉伸效果要比投掷类项目的运动员好，说明跑步类项目运动员和跳跃类项目运动员运用下肢弹性势能的能力比投掷类项目的运动员显著。快肌纤维决定了爆发力和速度，能够在短期内产生大量的能量，主要是由无氧代谢提供短期能量，是成就短跑运动员惊人速度的关键因素，田径项目大多需要爆发力[5]。研究结果表明，就纵跳时下肢力量力学参数的分析可知，田径3大类项目运动员的下肢力量是存在差异性的[6]，主要表现在以下几个方面。 CJs测试结果显示：就平均高度指标而言，跑步类项目运动员和跳跃类项目运动员显著高于投掷类项目的运动员，而且跳跃类项目运动员的平均功率远大于跑步类和投掷类项目的运动员，三者具有非常显著的差异，其余指标均未见显著差异。由于CJs测试要求膝关节尽量不要弯曲，前脚掌发力起跳，能反映出踝关节趾屈的快速力量，由功率值等于最大力量和离开台面瞬时速度的乘积（即P=F·v）[7]。此外，腿平衡指数是指腿功能结构的平衡，虽然3类项目无显著差异，但是，平均值均小于2，说明三者都存在膝关节、踝关节及下肢神经肌肉功能弱于髋关节及大腿功能的现象，还需要进一步进行膝关节、踝关节及下肢神经肌肉功能的加强训练。“刚度”指物体在受载荷时抵抗变形的能力，从运动表现的角度来说，一定水平的刚度变现可以有效发挥肌肉的伸缩循环功能，进而可以在落地缓冲的过程中有效释放贮存在肌肉骨骼系统中的弹性势能[8]。田径3大类项目之间腿刚度的指数未见显著差异，说明3大类项目运动员在肌肉伸缩循环功能方面没有显著性差异，基本一致。 CJb测试结果显示：跳跃类项目运动员的平均高度显著高于跑步类和投掷类项目运动员，而且跳跃类项目运动员的平均功率显著高于投掷类和跑步类运动员，平均力值方面，投掷类项目运动员的平均力值要大于跑步类和跳跃类项目运动员，出现显著的原因可能是由于投掷类项目运动员的体重相对跑步类项目和跳跃类项目要大。有研究表明，功率疲劳指标是对连续起跳效果起决定性作用的指标，且弹跳能力好的运动员的疲劳指标小于弹跳能力差的运动员，能够表现出更强的肌肉耐力素质[9-10]。本研究结果显示：虽然在3大类项目运动员的功率疲劳指标中，跳跃类项目运动员功率疲劳指标平均数略大于跑步类和投掷类项目的运动员，但是，三者之间未见显著性差异的结果；因此，在肌肉耐力素质方面，跑步类、跳跃类和投掷类项目运动员之间没有差别[11-12]。 3.2 田径3大类项目运动员原地纵跳各参数的相关性对比分析 CMJ测试中，在不同体育运动项目中，都存在力量越大，起跳高度不一定越高的情况。有研究表明，訓练中不能一味追求力量而忽视功率，否则达不到预期的效果。CJs测试中，3大类项目运动员的相关性结果基本是一致的。CJb测试中，跳跃类项目运动员的平均时间与平均力值、平均功率与平均时间相关度较低，其他下肢力量参数3大类项目运动员的相关性结果基本一致。 4 结论 1）跳跃类项目的运动员的跳起最大高度显著高于跑步类和投掷类运动项目的运动员，说明跳跃类项目运动员的下肢力量相对好于跑步类和投掷类。 2）田径3类项目运动员的腿平衡指数指标未见显著差异，但平均值都小于2，说明三者都存在着膝关节、踝关节及下肢神经肌肉功能弱于髋关节功能的现象。 3）田径3大类项目之间腿刚度的指数未见显著差异，说明3大类项目运动员在肌肉伸缩循环功能方面没有显著性差异。 4）CMJ测试中，3大类项目运动员功率与瞬时力值、功率和最大起跳高度呈现出高度的正相关，而最大起跳高度与平均功率和快肌纤维比呈高度正相关，与瞬时力值和预拉伸效果相关度较低。 5）CJs测试中，3大类项目运动员的相关性结果基本是一致的。 6）CJb测试中，跳跃类项目运动员的平均时间与平均力值、平均功率与平均时间相关度较低，其他下肢力量参数3大类项目运动员的相关性结果基本一致。 参考文献： [1] 张鹏， 马铁铮， 余晓玲，等. 应用纵跳测试评价跳水运动员下肢专项力量训练效果[J]. 中国运动医学杂志， 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