運動生物力學概念精選(九篇)
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第1篇：運動生物力學概念范文
摘 要 教練員或教師的指導語在運動訓練和教學中起著重要的作用，指導語是否簡潔明了對運動員的科學訓練起著畫龍點睛的作用。動作技術原理可以通過教練員在指導語中加以凝煉，在指導時讓運動員、學生明確訓練的關鍵所在，能起到意想不到訓練、教學的效果。
關鍵詞 動作技術原理 指導語 應用
一、前言
知識如何轉化成生產力，是當前我們十分關注的話題，在體育訓練中，即如何將體育科學知識應用于訓練當中，使很多教練員都在探索的問題。對教練員的訓練方法研究的很多，很少有文章對教練員的指導語作專門的研究，特別是將運動生物力學知識貫穿其中的研究少之又少。
本文首先提兩個概念界定，第一研究的是新疆地區(qū)的教練員的指導語；第二動作技術原理是指完成某項動作技術的基本規(guī)律，它適用于任何人，不考慮運動員的性別、體型、運動素質的發(fā)展水平和心理因素等個體差異，是具有共性特點的一般規(guī)律。
教練員在訓練中不能違背動作技術原理，研究各項動作技術確立，動作技術原理，建立動作技術模式來指導教學和訓練，在體育教學中，講清楚動作技術原理是非常重要的，要使學生懂得怎樣做和為什么這樣做，即不僅要知其然，還要知其所以然。對優(yōu)秀運動員的動作技術進行生物力學研究，是以生物學和力學理論為基礎，通過對高水平的運動實踐的檢驗來總結先進的動作技術原理，建立運動技術模式。如何將動作技術原理轉化為教練員簡潔的指導語，使運動員在學習和訓練中能清晰的明白教練員的意圖，能迅速改進訓練中出現(xiàn)的錯誤，值得我們研究。
二、研究對象與方法
新疆第十、十一屆全運會的一線教練員和基層教師的指導語，參加運動會的運動員，田徑運動中的一些動作技術原理。
（一）訪談法
（二）文獻資料法
（三）舉例法
三、研究結果與分析
（一）教練員指導語中運用生物力學知識的基本情況
筆者調查了烏魯木齊市參加新疆第十、十一屆全運會的教練員與運動員，就教練員的指導語與運動員是否理解教練員的指導語等問題作了專門調查，運動員結果如下：
表1 您的運動技能知識是從教練或教師指導語中得來的嗎
由此表可見，運動員的運動技能知識主要從教練員與教師處獲得，若教練員與教師對運動技能理解有誤，則可能影響運動員的成績。
表2 對不同等級的運動員對教練員指導語持疑問的調查結果
通過表2可以看出，運動員的級別高，對教練員指導語持疑問的比例越高。這是因為隨著運動員的水平增加，對運動技能的理解加深，求知欲越旺，其主觀能動性越大，越渴望了解運動技術原理。若這時教練員沒有因勢利導，則運動員疑問增加。
對教練員運用指導語作了調查如下：
表3 您在指導語中有意識的運用運動生物力學知識嗎
通過對教練員的訪談以及他們對生物力學的知識的了解發(fā)現(xiàn)，教練員很少主動將生物力學知識結合指導語運用于訓練實踐中去，結果導致指導語含糊不清，目的性不強。調查運動員中發(fā)現(xiàn)，運動員對素質練習感覺教練員指導語的作用很大，在技術練習中對教練員的指導語理解不清，其實，這也反映出教練員運用生物力學知識到指導語中并不多，因為生物力學知識主要用于動作技術原理方面，教練員主要靠以往的經驗在教運動員。
通過對教練員的訪談，發(fā)現(xiàn)很少有教練員參加過運動生物力學知識的培訓，當然這也和我區(qū)這類培訓次數(shù)少、科研單位的從業(yè)人數(shù)少有關，這應引起重視。
（二）教練員指導語中動作技術原理在指導語中的舉例
1．在田徑運動中的應用舉例
田徑運動中跳高是一項對技術要求較高的項目，作為一名教練員，首先要明白跳高的共同規(guī)律與原理，然后將其轉化為自己的指導語。在起跳瞬間，運動員所受合力為：支撐力-重力=ma可見，支撐力若想變大，只有將a變大，而a是上臂和擺動腿與軀干的相對速度來衡量的，相對速度越快，a越大，因此，在起跳瞬間，指導語要強調上臂和擺動腿的快速上擺。運動力學中的相向運動原理告訴我們，物體在騰空狀態(tài)下身體某部分的轉動能引起身體另一部分向相反的方向轉動，這樣，在跳高過桿形成背弓階段，給隊員的指導語是努力仰頭，這樣，自然形成好的背弓。之后，指導語中要強調迅速將頭抬起，小腿自然就會快速上擺，以便順利過桿。
2．在體操中的應用舉例
根據(jù)轉動守恒定律和動量矩守恒定律可知，轉動慣量小則轉動速度快，而轉動慣量和轉動半徑有關，轉動半徑小則轉動慣量小。因此，在體操中的一些翻滾動作，如前滾翻、后滾翻、空翻等動作中，教練員給隊員的指導語是團身要緊，目的是減小轉動慣量，而不僅僅是強調速度。因為運動員自己也想提高速度，心里就會很著急，越是著急越做不好動作。因此，這時的指導語要起到點睛之筆，團身要緊隊員可以通過自己身體感受。
3．在短跑中的應用舉例
在短跑的加速跑階段，教練員都在強調速度，我們知道，這一階段，盡量要發(fā)揮地面支撐力的效用。因此，根據(jù)力的分解，要盡量的減小垂直方向上的力，增加水平方向的力。這一階段給運動員的指導語是不要過早地將身體抬起。在平時訓練中，仔細觀察，若發(fā)現(xiàn)運動員上下肢折疊不充分，在指導語中要強調折疊充分。因為上下肢折疊充分，也相當于減小轉動半徑，從而減小轉動慣量，達到增加轉動速度的效果。
4．在體育常識中的應用舉例
體育教師給學生解答疑問時，若在講解中加入運動生物力學知識，便可做到有根有據(jù)，讓學生不僅知其然，還可知其所以然。筆者用一例以饗讀者，曾經遇到學生問為什么蹲式起跑比站立式起跑要好。在給學生講解指導中運用生物力學知識，講明在起跑瞬間，下肢給地面以作用力，地面反作用于下肢的力是推動人體向前跑的力，這個力可以分解為垂直方向的力和水平方向的力，蹬地角越小水平方向力越大，對速度貢獻越大，而蹲踞式起跑正是蹬地角比站立式要小。
（三）教練員指導語的重要性
通過對運動員和學生的訪談發(fā)現(xiàn)，認為指導語對其作用很大的所占的百分比分別是：非常重要占12.3%；重要62.7%；一般14.7%；說不清11.3%。可見大多數(shù)運動員認為指導語重要，并認為指導語對主要對自己理解技術動作原理很重要，認為指導語對提高教學訓練和比賽成績很有用。通過對比不同水平運動員對指導語的理解水平，發(fā)現(xiàn)，運動水平越高的運動員理解指導語的能力越強，但也出現(xiàn)了有趣的現(xiàn)象，即疑問率很高，這從一個側面反映出其教練沒有將生物力學知識很好的運用到指導語中去，與前面的調查相吻合。
四、結論與建議
（一）新疆地區(qū)教練員在指導語中運用生物力學知識的不多。有兩個方面的原因，一是教練員本身對生物力學知識掌握不足，第二是教練員沒有意識到將生物力學知識用在指導語中去。解決這兩方面不足的方法是：迅速補習生物力學知識，因為教練員本身有大量的實踐經驗，只是把這些經驗不能很好的表達出來，通過學習，明白其中的動作技術原理，便能達到實踐與理論的相互促進。
（二）生物力學知識若能與指導語結合，對訓練能起到事半功倍的效果。因為其主要是講解動作技術原理的一門學科，教練員掌握了運動技術原理，便可針對運動員在某一技術環(huán)節(jié)中的錯誤，專門進行指導，提高訓練效率。結合的方法是通過學習，有意識的將生物力學知識貫穿于訓練中去，通過實踐檢驗理論，通過理論指導實踐，互相促進。
（三）運動員普遍感覺教練員在指導語中加入生物力學知識，對自己訓練幫助很大，其運動知識主要來源于教練員，教練員掌握科學訓練知識隊隊員形成正確的技術動作至關重要。并且，教練員要利用運動員的求知欲，將正確的知識傳授給他們，對培養(yǎng)運動員今后的體育興趣及良好的體育觀念有所幫助。
（四）新疆地區(qū)應多舉行一些生物力學和訓練相關的培訓，采用請進來、送出去的方式。如邀請內地有經驗的專家講學，以及將本地相關人員送出去培訓。
參考文獻：
[1]全國體育學院教材委員會.運動生物力學[M].人民體育出版社.
第2篇：運動生物力學概念范文
關鍵詞：短跑；屈蹬式；解剖學；運動生物力學
中圖分類號：G623.8 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）01-029-01
一、短跑“屈蹬式”技術的由來
1、片面的理解“屈蹬式”技術
“屈蹬式”技術，單從字面上講就是后蹬腿要屈著蹬地。這與我們“髖、膝、踝三關節(jié)充分蹬直”的傳統(tǒng)技術理論相比，可謂是180°的大轉彎，短跑界不少人誤認為，后蹬技術已不再是主要的問題，取而代之的是“快速前擺”技術。從馮敦壽等學者對《第十屆亞運會男子百米途中跑步態(tài)和支撐技術分析》一文的分析看，我國優(yōu)秀短跑名將鄭晨、李濤的個人技術，并沒有因加強“快速前擺”的技術訓練，而擺脫后蹬角度大和騰空時間長的落后技術。與世界優(yōu)秀選手在技術上存在著較大差異。這不能不引起我們對“快速前擺”技術的懷疑和對“后蹬膝關節(jié)不充分蹬直”技術的重新認識。
2、短跑的專門練習內容陳舊
眾所周知，只有結合短跑的技術特點和正確選擇各種專門練習的方法，才是提高短跑運動成績的關鍵因素。目前我們采用的專門練習仍然是50年代的陳舊內容，如小步跑、高抬腿、后蹬跑等。實踐證明長期使用這些分解技術的專門練習，將導致運動員動作僵硬、技術脫節(jié)以及股后肌肉群容易被拉傷等不良現(xiàn)象，為此，短跑的專門練習必須要有針對性地更新?lián)Q代。
二、動作特點及要求
1、動作要求
要求擺腿屈膝迅速有力地向前上方擺出，并且?guī)油瑐扰韫乔稗D動幅度加大，支撐腿在擺動腿積極前擺配合下，快速有力地伸展髖！膝！踝關節(jié)。
2、動作特點
屈蹬式技術動作幅度小，后蹬速度快，支撐時間短，支撐與騰空時間更趨十合理，利于步頻的提高。屈蹬式技術利于人體水平位移速度，提高了跑的向前性。屈蹬式技術的屈蹬動作，使腿部肌肉儲存了一定律性能量，不易過度地拉長腿部肌肉而致受傷。
三、“屈蹬式”技術的科學依據(jù)
1、“屈蹬式”技術解剖學原理
“屈蹬式”技術從解剖學角度講是指膝關節(jié)具有一定的角度，而髖、踝關節(jié)充分伸展的后蹬技術。該技術完全符合膝關節(jié)的解剖特點，對重心前移沒有影響，另外，人的任何運動都是以骨為杠桿，以關節(jié)為樞紐，以肌肉收縮為動力而產生的，上述分析足以說明：“屈蹬式”短跑技術符合人體的解剖學特點。
2、“屈蹬式”技術運動生物力學原理
“屈蹬式”短跑技術有利于大腿的快速前擺，“屈蹬”時，由于屈膝送髖且膝關節(jié)基本固定，使得股直肌和髂腰肌被動拉長收縮得到了適宜的初長度，從而在后繼動作的固定收縮時，能產生最大的肌力，所以擺腿動作有力。由于足蹬離地面剎那，膝關節(jié)具有一定的曲度，故使得轉動半徑一開始就較小，這樣，就可避免肌肉做無用功，充分利用肌肉的收縮力量，快速省力地完成前擺動作。“屈蹬式” 短跑技術有利于減小后蹬角，并可協(xié)調步幅與步頻的關系，從動作觀察中發(fā)現(xiàn)：在后蹬階段，如果阻止膝關節(jié)過分后伸，即可使小腿與地面保持較小的夾角。后蹬時間相對減少，進而支撐時間也相對減少。這就實現(xiàn)了在步頻相對穩(wěn)定或稍有增加的情況下而增大步幅的目的。
四、正確理解“屈蹬式”技術
“屈蹬式”技術不僅僅是為了適應場地條件的變化而變化，它是短跑技術發(fā)展的必然趨勢，是符合力學原理的。它的優(yōu)點在于蹬離腿膝關節(jié)的屈度加大，促使髖關節(jié)的運動幅度大于膝關節(jié)的運動幅度，使重心移過支點的速度相對加快，并且使一定的重力矩值與最大后蹬產生的反作用力相匹配，從而使身體前移的技術更為經濟實效。
“屈蹬式”技術關鍵在于大小腿的快速折疊，而不是前擺速度，根據(jù)杠桿原理可知，大小腿折疊角度的大小，直接影響前擺時阻力臂的大小。折疊角度越小，前擺阻力臂越小，而前擺時的角速度就越大，那么大腿帶動小腿前擺的速度也就加快。
結論與建議：
1、提高對“屈蹬式”技術的全面認識，轉變以“前擺”為主的指導思想，在改進技術動作的同時，要根據(jù)運動員的技術特點，具體分析。
2、加強腿部屈、伸肌群及多關節(jié)肌的柔韌性、靈活性和協(xié)調性練習，并注意股后肌群與股前肌群力量的協(xié)調發(fā)展。
3、創(chuàng)立與現(xiàn)代短跑“屈蹬式”技術相吻合的專門練習。其目的是為了與現(xiàn)代短跑技術結構更為接近。
總之，“屈蹬式”技術的完整概念還有待于進一步深入研究，在此基礎上，應確立快速折疊的指導思想，創(chuàng)建適合我國運動員特點的現(xiàn)代短跑技術。
參考文獻：
[1] 張永虎.對短跑后蹬技術的再認識.沈陽體育學院報[J].1999-11-23，10（2）：21-22.
第3篇：運動生物力學概念范文
關鍵詞：運動技能學習與控制；外部注意焦點；肢體問協(xié)調模式
中圖分類號：G808.1
文獻標識碼：A
文章編號：1007—3612（2012）07—0108—05
“注意是一種有限的資源”，因而，在完成某項運動技能時，指導操作者將有限的注意資源集中到某些方面上較之其它方面上會更有利于運動技能的表現(xiàn)。Wulf et al.（1997，1998）的“動作限制假說”認為：指導運動員將注意集中到動作效果/動作結果（外部注意焦點）上更有利于運動員的動作表現(xiàn)，而將注意集中到動作完成本身（內部注意焦點）不僅不利于運動員即刻的動作表現(xiàn)，甚至阻礙其運動成績的提高。Wulf et al.（1997）提出的“動作限制假說”得到大量研究的支持，如Shea，Wulf（1999）、Wulf，Mc—Neivin，Shea（2001）采用平衡任務、Wulf，Lauter bach，Toole（1999）、Wulf，and Su（2007）、Perkins—Ceecato，Passmore，Lee（2003）采用高爾夫擊球任務等。然而，在這些支持Wulf的“動作限制假說”研究中，采用的實驗任務均為閉合式的動作技能，而“動作限制假說”是否也適用于開放式運動技能呢，如踢移動球傳準？另外，Wulf雖然提出了“動作限制假說”，但并無實驗研究對內外注意焦點下運動員產生不同運動結果的深層次原因進行分析。因而，本研究共包含兩個目的：1）驗證“動作限制假說”是否適用于開放式運動技能；2）采用生物力學圖像解析手段，分析內外注意焦點下運動員的協(xié)調模式一致性。
相關概念：1）開放式運動技能是指操作環(huán)境不穩(wěn)定、無法預知，操縱對象或操作背景處于運動狀態(tài)，并且動作開始的時間是由外界條件決定的運動技能。本文選取的足球踢移動球傳準，符合開放式運動技能的概念要求，因此選取這一技術動作作為實驗研究的動作方法。2）運動員的動作協(xié)調模式一致性是指被試自身完成的多個動作之間相比較的變化程度或變化幅度。本文是運用生物力學的研究方法來檢驗被試動作模式一致性的結果，從而驗證“動作限制假說”指出的外部注意焦點有利于運動員的動作表現(xiàn)，是否適用于開放式運動技能的學習。
1 實驗對象與方法
1.1 實驗對象14名北京體育大學校隊隊員（平均年齡=22.3歲，平均身高=177.85cm、平均體重=70.23kg）自愿參加本研究，所有受試均為國家足球一級運動員。在整個實驗過程中，所有受試者都不了解本研究的理論假設。
1.2 實驗任務和器材
1.2.1 實驗任務本研究選取的開放式運動技能為受試用右腳將球撥出，然后用腳背內側將滾動的球踢向30m遠的目標區(qū)域。如圖1，每次傳準前，受試持球站在由A、B、C、D四個標志盤圍成的2.5×5m的傳球區(qū)的A角（圖1）。當測試開始時，受試用右腳將球撥向傳球區(qū)域的中心，并在線BC前用腳背內側將球傳向由6個同心圓圍成的目標區(qū)域（圖1），其中最內圓半徑為0.5m，依次向外分別為1.0m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m。傳球區(qū)線BC距目標區(qū)域圓心的距離為30m。
1.2.2 實驗器材標準足球4個；標志盤4個，用于標定傳球區(qū)域；2臺日本產的JVC攝像機，拍攝速度均為50幀/s，其中一臺機器位于運動員右側前方45°，另一臺機器位于運動員右側后方45°，兩機主光軸的夾角約為90°，每臺攝像機與傳球區(qū)中心區(qū)域的距離均為6m左右（圖1）。
1.3 實驗過程14名受試被隨機分為A、B兩組，其中每組各7名隊員。整個實驗共持續(xù)2d。實驗控制的因素是通過改變指導語，使被試在練習時的注意焦點發(fā)生變化（集中在動作本身或集中在動作的效果上），并通過得分和動作協(xié)調程度來判斷不同注意焦點下對高水平運動員開放式運動技能練習效果的影響。
2d的測試安排如表1。第一天：A組7名受試前來參加測試。熱身后，每名受試采用優(yōu)勢腳先自行練習3～5球后前測3次，休息1min后在外部注意焦點指導/反饋下測試9次（每3次為1組，共3組），再休息1min后在內部注意焦點指導/反饋下測試9次。第2dB組7名受試前來參加測試，不同的是測試順序（外部注意焦點指導下測試、內部注意焦點指導下測試）的變化。本文之所以如此安排測試的目的是為了防止因測試順序不同而帶來的對實驗結果的干擾。
前、后測時，只告訴受試測試任務，不給予其它任何指導和反饋；在外部注意焦點指導下測試時，每次測試前，指導受試集中注意到目標圓心上，并使球在飛行過程中呈倒旋。每次測試后，要求受試口頭回答球相對于目標圓心的落點，比如偏左、偏右等，以引導受試將注意集中的目標區(qū)域。同時由計分實驗員手動記錄球的實際落點，并于每次測試后口頭告訴受試者球的落點（由于30m距離較遠，雖然受試能夠看到傳球的大致落點，但很難看清球的具體落點）；在內部注意焦點指導下測試時，每次測試前，在助跑、支撐、擺動、觸球部位、擊球點、隨前動作、身體重心控制等的某一或某幾個環(huán)節(jié)指導受試，每次測試后，由指導教師根據(jù)其剛剛完成的動作，指出其在助跑、支撐、擺動、觸球部位、擊球點、隨前動作、身體重心控制等的某一或某幾個方面的不足，并提出改進的策略。在內部注意焦點指導下，受試無法從計分實驗員那里得到準確的傳球落點的反饋。
1.4 數(shù)據(jù)采集本研究的數(shù)據(jù)采集共分為兩大部分。
1.4.1 傳球準確性如圖1中的目標區(qū)域，當傳球落人目標區(qū)域的最內圓時記為6分，當落入次內圓時記為5分，以此類推，向外分別記為4、3、2、1分，當未落入目標區(qū)域時記為0分，當球落在圓周上時，則記為相鄰的內圓得分上。
1.4.2 校正協(xié)調模式一致性為了進一步分析不同注意焦點指導下高水平選手完成開放式運動技能時產生不同運動結果的生物力學基礎，本文根據(jù)專家意見選取2名受試XH和LX，并分別在該2名受試的前測和后測中選取一個最佳動作作為該受試的標準動作，其中XH的標準動作為前測第2次和后測第2次。LX的標準動作為前測第1次和后測第1次（表3）。
對XH和LX在每種注意焦點指導下的后2組動作（每組3個動作）進行圖像解析。本文認為，隨著指導的深入，受試后6次的測試會受內外注意焦點指導的影響更深，因而更有利于分析內外注意焦點指導對動作完成的影響。XH和LX在每種注意焦點指導下后6次動作（共2組，每組3個動作）的傳球準確性得分如表4。
圖像解析后獲得受試完成每個踢球動作（從支撐腳離地到踢球腳落地）的大腿角（絕對角）、膝角（相對角）、踝關節(jié)角（絕對角）數(shù)據(jù)，對大腿角、膝角、踝關節(jié)角等數(shù)據(jù)做相鄰兩關節(jié)問的角一角圖，得到XH和LX在不同注意焦點指導下的每個動作的髖-膝角角圖、踝-膝角角圖。然后分別以各自標準動作的平均髖-膝角角圖、踝-膝角角圖做參照，采用Horn et al.（2006）修訂Sidaway et al.（1995）的校正NORMS計算公式，計算XH和LX在不同注意焦點指導下的兩組（每組3個動作）動作分別在髖-膝協(xié)調模式和踝-膝協(xié)調模式偏離其各自標準動作的髖-膝協(xié)調模式、踝-膝協(xié)調模式的程度，NORMS越小，說明該組3個動作與選出的標準動作的協(xié)調模式越一致，且該3個動作間的協(xié)調模式也越一致。
1.5 數(shù)據(jù)處理將每名受試不同注意焦點指導下9次傳球準確性的結果取平均值，采用組內設計（外部注意焦點指導vs內部注意焦點指導）重復測量方差分析的方法進行統(tǒng)計。
2 結果
2.1 傳球準確性高水平足球運動員在完成開放式運動技能一踢移動球射門時在內、外注意焦點指導下的傳球準確性見表5，結果顯示（圖2），受試在外部注意焦點指導下的傳球準確性明顯比在內部注意焦點指導下的高，F(xiàn)=5.350，P=0.038，η2=0.572。結果表明，外部注意焦點指導促進高水平足球運動員的傳球準確性。
2.2 校正協(xié)調模式一致性受試XH和LX在內、外部注意焦點指導下的兩組動作（每組3個動作）分別偏離其自身最佳動作協(xié)調模式的程度見表6，受試XH的兩組動作的髖-膝間協(xié)調模式偏離最佳動作協(xié)調模式在外部注意焦點指導下分別為2.780和4.015，而在內部注意焦點指導下則分別為16.062和17.837。受試XH的踝-膝間協(xié)調模式偏離最佳動作協(xié)調模式在外部注意焦點指導下分別為1.989和3.325，在內部注意焦點指導下分別為12.726和14.146，受試XH在內部注意焦點指導下動作的髖-膝、踝-膝間協(xié)調模式較外部注意焦點指導下偏離其最佳動作協(xié)調模式的幅度較大。同樣，LX受試也表現(xiàn)出類似的特征。
圖3、4是受試XL分別在內、外注意焦點指導下倒數(shù)第一組3個動作間的髖-膝角角圖，如圖3，受試XL在外部注意焦點指導下3個動作間的髖-膝協(xié)調模式較穩(wěn)定，但在內部注意焦點指導下，該受試3個動作間的髖-膝協(xié)調模式變化幅度較大，不同動作間協(xié)調模式的穩(wěn)定性和可重復性遭到破壞（圖4），受試XL的踝-膝、受試LX的髖-膝、踝-膝協(xié)調模式也表現(xiàn)出類似的特征，即在外部注意焦點指導下，受試的動作穩(wěn)定性較好，而在內部注意焦點指導下的較差。
3 討論
3.1 注意焦點指導與高水平選手開放式運動技能的動作表現(xiàn)
傳球準確性結果表明，在踢移動球傳準前，在傳球落點和球的旋轉（外部注意焦點指導）方面對高水平運動員進行指導更有利于提高他們的傳球準確性，但當在高水平運動員自身踢球動作的完成（內部注意焦點指導）方面進行指導時，其傳球準確性就會明顯下降。
本研究表明，當高水平足球運動員在完成開放式運動技能，如踢移動球傳準時，應指導高水平運動員集中注意于傳球的結果或傳球效果上，而非集中注意于踢球動作的完成上。
需要指出的是，本實驗與運動技能學習領域中大多數(shù)研究結論相一致，即“在動作效果上對高水平運動進行指導比在動作的完成上進行指導更有利于提高高水平運動員的運動表現(xiàn)”，但本實驗并非簡單地“復制”前人的研究，因為前期研究多以實驗室任務或閉合式運動技能為實驗任務，如Wulf and Weigelt（1997）采用滑雪模擬器任務、Perkins—Ceccato et al（2003）采用高爾夫擊球任務等，而本研究采用踢移動球作為實驗任務，無疑將前期的實驗結論有效地推廣到開放式運動技能的研究領域。
3.2 外部注意焦點指導促進高水平選手開放式運動技能動作表現(xiàn)的理論探討
為什么不同的注意焦點指導會對高水平選手完成開放式運動技能產生如此大的差異呢？Maxwell et al（2000）認為，當在動作效果方面指導受試時，受試的注意負荷較小，因而有利于提高受試的運動表現(xiàn)。該假設得到Wulf et al（2001）實驗的驗證。研究中，通過采集受試在不同教學指導下完成平衡任務時的探針反應時發(fā)現(xiàn)，外部注意焦點指導下的受試在完成平衡任務時的探針反應時較短，說明在外部注意焦點指導下完成實驗任務所需的注意較少，受試可以將額外的注意資源用來加工探針反應時任務，而由于內部注意焦點指導下受試所需的注意負荷較多，所以其探針反應時較長。
問題是，為什么在動作完成方面指導高水平選手時，其所需的注意資源較多，而在動作效果方面指導時，所需注意資源較少呢？Wulf et al.（2001）解釋道，當在動作完成方面進行指導時，高水平選手就會有意識地將注意集中到動作完成本身時，而這將會限制或干擾運動系統(tǒng)自動化的運動控制過程，Beilock et al.（2002）也指出高水平選手的動作已經達到自動化，當高水平選手再次集中注意于動作完成本身時，就會導致該動作控制結構的“分解”，導致其需要較多的注意資源，相反，當高水平選手將注意集中到動作效果時，其本已自動化的動作就會流暢地發(fā)揮，因而所需注意資源較少。
但是，雖然Wulf et al（2001）、Beilock et al（2002）都認為內部注意焦點指導下受試的自動化動作遭到破壞，而外部注意焦點指導下受試可以流暢地完成自動化的動作，但卻無實證研究說明這一點。本實驗接下來將從生物力學角度對上述結果進行分析。
3.3 外部注意焦點指導促進高水平選手完成開放式運動技能的生物力學分析
在高水平選手完成開放式運動技能前，如果在動作完成方面進行指導會使高水平選手的自動化動作遭到破壞或分解，那么，其必然表現(xiàn)出至少兩個特征：1）內部注意焦點指導下受試完成開放式動作的協(xié)調模式偏離其在無任何指導下完成的最佳動作的協(xié)調模式必然較大。2）由于自動化動作遭到破壞，內部注意焦點指導下完成的開放式動作就會發(fā)揮不穩(wěn)定，那么幾個動作間的協(xié)調模式就會出現(xiàn)較多的不一致。
由表6可知，在內部注意焦點指導下，受試踢球動作的髖-膝、踝-膝協(xié)調模式偏離其自身最佳動作的協(xié)調模式較大。而通過圖3、4也可以看出，在內部注意焦點指導下，高水平足球運動員的不同踢球動作間的髖-膝、踝-膝協(xié)調模式變化幅度較大（見圖4），不同動作間協(xié)調模式的穩(wěn)定性和可重復性遭到破壞，而協(xié)調模式穩(wěn)定性的破壞則說明高水平足球運動員“預先程序化”的踢球動作控制程序遭到干擾或破壞，動作完成的某一或某幾個環(huán)節(jié)可能遭到“分解”，因而阻礙了踢球運動的表現(xiàn)。相反，在外部注意焦點指導下，受試者髖-膝、踝-膝間的動作協(xié)調模式偏離其自身最佳動作的協(xié)調模式較小，且不同動作問的協(xié)調模式變化幅度不大（圖3）。說明在外部注意指導下，受試完成動作的協(xié)調模式更加穩(wěn)定，其“預先程序化”的踢球動作控制過程可以更加流暢地完成，因而可以更加穩(wěn)定地發(fā)揮。
通過以上分析，在完成開放式運動技能前，于動作完成本身方面的指導將會使高水平選手集中注意到動作的完成上，易于破壞其本已自動化的動作協(xié)調模式。而如果僅在動作的結果或效果方面進行指導，高水平運動員就會集中注意于動作的結果上，此時，其動作完成的協(xié)調模式就不會遭到破壞。
第4篇：運動生物力學概念范文
【關鍵詞】 寰樞椎不穩(wěn)
摘要 :目的 對樞椎交叉椎板螺釘治療寰樞椎不穩(wěn)這一新的內固定技術進行生物力學評估。 方法 成年國人甲醛固定的枕頸（C 0 ～C 4 ）標本10具，對寰樞椎不穩(wěn)模型分別行Gallie法內固定、雙側Magerl法內固定、C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內固定，進行寰樞關節(jié)的強度、剛度測量，分析寰樞椎的載荷-位移、應力-應變、扭矩-扭角關系和扭轉剛度指標。 結果 Gallie法內固定明顯增強了寰樞椎不穩(wěn)模型的穩(wěn)定性，但其固定強度明顯小于Magerl法和C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內固定（P0.05）。 結論 C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內固定能為失穩(wěn)的寰樞關節(jié)提供堅強的生物力學環(huán)境，樞椎交叉椎板螺釘技術具有良好的臨床應用前景。
關鍵詞 :寰樞椎不穩(wěn);椎板螺釘;內固定;生物力學
Abstract:Objective To evaluate the biomechanical stability afforded across the atlantoaxial segment by a new technique using C 2 crossing laminar screws.Methods Ten embalmed cadaver human cervical spine specimens（C 0 -C 4 ）were collected.The biomechanical strength and rigidity of three posterior fixation procedures-Gallie method，posterior C 1-2 transarticular screw（Magerl technique），C 1 pedicle screw.C 2 crossing laminar screws-rod construct were compared.Results The Gallie method improved the stability of atlantoaxial instability model significantly，but had the lowest stiffenss among the three types of fixation.The C 1 pedicle screw.C 2 crossing laminar screws-rod construct seemed to have higher stiffenss than Magerl technique，but the difference was statistically insignificant（P>0.05）.Conclusions C 1 pedicle screw.C 2 crossing laminar screws-rod construct can provde satisfactory biomechanical stiffness for atlantoaxial instability.C 2 crossing laminar screws technique is a promising technique in clinical application.
Key words:laminar screw;atlantoaxial instability;biomechanics，internal fixation
寰樞椎不穩(wěn)可因創(chuàng)傷、炎癥、局部畸形、腫瘤等引起，若處理不及時，易致頸脊髓受壓。1979年，Magerl和Seeman首先介紹的雙側經寰樞椎關節(jié)螺釘內固定（Magerl技術），被認為是后路C 1-2 固定融合治療寰樞椎不穩(wěn)的金標準，植骨融合率明顯大于后路寰椎后弓與樞椎椎板之間固定植骨手術［1-2］ 。常因椎動脈走行異常，在樞椎側塊內形成一個碩大的腔竇，因此15%～20%的患者不適宜后路經寰樞椎關節(jié)螺釘內固定和C 2 椎弓根螺釘?shù)闹踩?另外在寰樞椎未復位、下頸椎屈曲困難和明顯的胸椎后凸情況下不適于Magerl技術的操作［1，3］ 。最近，Wright［3］ 介紹了經樞椎交叉椎板螺釘固定技術結合C 1 側塊螺釘治療寰樞椎不穩(wěn)，這種新技術的安全性明顯提高，但它的生物力學性能是否能達到臨床需要?本研究對此進行闡述。
1 材料和方法
1.1 實驗材料與標本處理 國人成年甲醛固定的枕頸（C 0 ～C 4 ）標本10具，編號、攝片，排除嚴重退行性變、創(chuàng)傷、畸形、腫瘤等病理性改變和骨密度異常者。切除標本所附肌肉，保留韌帶及關節(jié)突關節(jié)囊的完整性，雙層塑料袋密封包裝，置于-20℃冰箱保存，實驗前逐級解凍。將螺釘穿過C 3 、C 4 椎體和小關節(jié)固定，以聚甲基丙烯酸甲酯包埋，僅保留C 0 ～C 3 之間的運動節(jié)段。
1.2 標本分組 10具標本按A、B、C順序完成檢測，所得數(shù)據(jù)分別為A、B、C組，之后按隨機原則分為D、E2組，每組5具。具體分組見表1。
表1 標本分組表（略）
1.3 寰樞椎不穩(wěn)模型的建立及不同方法內固定
1.3.1 寰樞椎不穩(wěn)模型 切斷寰椎橫韌帶、翼狀韌帶、覆膜，以鋼絲鋸沿齒突基底部斷開齒狀突造成AndersonⅡ型齒突骨折［4］ 。
1.3.2 Gallie內固定 0.8mm胸骨鋼絲固定，寰樞椎后弓高度維持在8～10mm，木塊騎跨在樞椎棘突和椎板上模擬植骨塊［5］ 。
1.3.3 寰樞椎經后路關節(jié)螺釘固定（Magerl法） 直徑3.5mm的AO皮質骨螺釘固定，進針點在下關節(jié)突上方2mm、內側界的外側3mm，以狹部內側（椎管外壁）作為解剖標志來判斷進釘?shù)慕嵌龋琗線上在側塊關節(jié)的后1.3穿過，并且指向寰椎前結節(jié)卵圓形投影的頭側半。見圖1。
圖1 經后路寰樞椎關節(jié)螺釘固定（Magerl技術）的正、側位片（略）
1.3.4 C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘固定 頸椎后路釘桿內固定系統(tǒng)（康輝醫(yī)療器械廠生產）固定，直徑3.5mm萬向螺釘，連接桿直徑3.0mm。C 1 椎弓根釘方法:經樞椎側塊內外緣的中點做垂線，與寰椎后弓上緣交點的正下方3.0mm處為進釘點，方向內傾約10°～15°，上傾約5°［6-7］ 。C 2 交叉椎板螺釘固定的方法為:在C 2 棘突與右側椎板交界處，在椎板的中上1/3處開孔，以手鉆向對側椎板鉆孔，至左側椎板中下1/3與關節(jié)突的中垂線相交處，圓頭探針探測深度并確認有無穿破皮質進入椎管。然后在右側椎板與C 2 棘突交界處、左側椎板中下1/3處開孔，鉆孔至右側椎板中下1/3與關節(jié)突的中垂線相交處，絲錐攻絲，旋入萬向螺釘，以連接桿將其與C 1 椎弓根釘相連接，見圖2。
圖2 C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘固定法的正、側、上下位片（略）
1.4 實驗力學模型的建立與實施 所有實驗標本的力學模型在結構、損傷、固定、載荷、應變片布置、位移傳感器設置條件上保持一致。載荷加載最大到250N，分級載荷為50N，以維系在生理載荷狀態(tài)，標本不遭到破壞。實驗前予以加載100N3次，以去除骨的松弛、蠕變因素的影響，然后在液壓萬能試驗機（WE-5）上加載，加載速率控制在1.4mm.min，準靜態(tài)狀況下模擬前屈、后伸、側屈和旋轉受載狀況，檢測各組的載荷-位移、應力-應變、扭矩-扭角關系和扭轉剛度等的相關力學指標。試驗過程中，保持溫度24℃和濕度85%，對標本噴灑生理鹽水以保持標本濕潤度。
1.5 數(shù)據(jù)處理 應用SPSS10.0軟件進行數(shù)據(jù)處理，組間比較采用t檢驗，檢驗水準:α=0.05。
2 結果
2.1 寰樞椎的載荷-位移關系 寰樞椎在載荷的作用下發(fā)生縱向壓縮性位移和橫向水平性位移，2種位移距離（Δ）測量結果見表2～4和圖3、4。
表2 寰樞椎的載荷-縱向位移數(shù)據(jù)（略）
表3 寰樞椎的載荷-水平位移數(shù)據(jù)（略）
表4 不同方法內固定后寰樞椎的縱向位移和水平位移的比較值（略）
圖3 寰樞椎250N時不同內固定方法縱向位移比較曲線（略）
圖4 寰樞椎250N時不同內固定方法水平位移比較曲線（略）
結果顯示，當寰樞椎失穩(wěn)之后無論是縱向位移還是水平位移均明顯增加。各種方法內固定后，與正常標本寰樞椎的縱向位移和水平位移相對比（表4），從寰樞椎的載荷-位移關系可以看出，寰樞椎穩(wěn)定性依次為:正常標本0.05）。
2.2 寰樞椎的應力強度 根據(jù)統(tǒng)一的應力-應變測量得到各種不同內固定方法在生理最大載荷250N時的應力強度值，見表5、圖5。
當寰樞椎失穩(wěn)時，其應力強度在前屈、后伸和側屈載荷狀態(tài)下較正常標本分別下降19%、21%、26%，有顯著性差異（P
表5 各組寰樞椎的應力強度值（略）
圖5 寰樞椎載荷250N時不同內固定強度比較曲線（略）
表6 不同方法內固定后寰樞椎強度比較（略）
寰樞椎的應力強度的強弱依次為:正常標本0.05）外，余差異均有統(tǒng)計學意義（P
2.3 寰樞椎扭轉的強度與剛度 扭轉強度用扭矩（Mn）表示，單位牛頓?米（N?m），扭轉剛度（GJρ）=Mn/θ，單位為N?M/度（Deg），θ為相對扭轉角。寰樞椎扭矩-扭角關系見表7、圖6。正常寰樞椎標本在生理運動范圍最大承受扭矩為（8.51±1.04）N?m，失穩(wěn)寰樞椎只能承受（5.09±0.62）N?m，兩者相差40%以上（P
轉貼于
圖6 寰樞椎的扭矩-扭角曲線（略）
表7 寰樞椎不同相對扭角下的扭矩表（略）
表8 不同方法內固定后寰樞椎的抗扭轉剛度比較（略）
3 討論
寰樞椎不穩(wěn)會造成“上頸椎危象”，若處理不及時，隨時可發(fā)生壓迫脊髓的危險，甚至危及生命。寰樞椎后路固定融合手術治療寰樞椎不穩(wěn)，一般指后路寰椎后弓與樞椎椎板之間固定植骨手術、后路寰樞椎經關節(jié)螺釘固定關節(jié)間隙植骨融合術，以及近年來的通過寰椎樞椎側塊.椎弓根的釘棒或釘板系統(tǒng)等［1，8］ 。后路寰椎后弓與樞椎椎板之間固定植骨手術一般包括Gallie法、Brooks法及其改良方式、寰樞椎椎板夾.鉤內固定法（如Apofix、Halifix等內固定），這些方法技術相對簡單，但由于穩(wěn)定性欠佳和需要堅固的術后制動，容易導致較高的融合失敗率，同時該技術依賴于寰樞椎后弓的完整性。由于解剖學的變異，18%的患者進行經Magerl法螺釘固定時，面臨著椎動脈損傷的風險，其中6%為雙側、12%為單側［9］ 。類風濕影響到上頸椎的患者中，使用3.5mm直徑的螺釘，僅30.9%（13.42例）的患者適合雙側，21.4%（9.42例）的患者僅適合單側，58.4%（49.84側）的狹部不適合C 1-2 經關節(jié)螺釘固定［10］ 。閆明等發(fā)現(xiàn)，50例C 2 干燥骨標本中有4例標本8側的橫突孔在樞椎側塊內形成一個碩大的腔竇，側塊上關節(jié)面骨質的厚度僅為2mm，使得Magerl螺釘和C 2 椎弓根螺釘?shù)闹踩肴源嬖谳^大的風險［11］ 。經樞椎交叉椎板螺釘固定技術，消除了損傷椎動脈的危險，在螺釘植入過程中，所有相關結構直接暴露在手術視野，不需要術中的透視導航輔助。
頸椎不穩(wěn)在力學概念上是指剛度的喪失，臨床上正常生理載荷下不能維持椎體間的正常位置而出現(xiàn)過度或異常活動。寰樞椎在載荷的作用下發(fā)生縱向壓縮性位移和橫向水平性位移，位移越小，說明固定越牢固。寰樞椎的強度反映了頸椎在載荷作用下抵抗破壞能力的大小，強度越大，說明內固定方法越牢，抵抗破壞能力越強。強度常常用應力的大小來表示，所以有時稱為應力強度的大小。頸椎的扭轉強度是指頸椎在扭轉時承受最大的扭矩大小，扭轉剛度是指頸椎能承受的抗扭轉變形的能力大小。扭轉剛度與相對扭轉角呈反比，即扭轉剛度越大，扭轉變形越小。寰樞椎失穩(wěn)時，由于存在不連續(xù)封閉曲面，即開環(huán)截面在承受扭轉時，剛度極大地消弱，變形增大會導致寰樞椎進一步破壞。根據(jù)大量骨骼的扭轉力學試驗，開口斷面的載荷和能量損失約90%，當變形增大30%時，即使使用器械固定，仍然會發(fā)生很大的變形，降低了承載能力［12］ 。
從寰樞椎的載荷-位移關系、應力-應變關系、扭矩-扭角關系和扭轉剛度總體分析，Gallie法內固定明顯增強了寰樞椎失穩(wěn)之后的穩(wěn)定性，但其固定強度明顯小于Magerl法和C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內固定，C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內固定強度大于雙側Magerl法，但沒有統(tǒng)計學意義。雙側經寰樞椎關節(jié)螺釘內固定（Magerl技術）作為后路C1-2 融合治療寰樞椎不穩(wěn)的金標準，具有優(yōu)越的生物力學特性，對骨融合起到了積極的作用。從本實驗結果可以看出，C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內固定有較高的抗屈曲、伸展，抗縱向壓縮及抗側彎的能力，能為失穩(wěn)的寰樞關節(jié)提供優(yōu)良的生物力學環(huán)境，是一種可靠的內固定方法。
本研究的不足之處在于試驗標本使用了甲醛固定的枕頸防腐標本，實驗數(shù)據(jù)較新鮮標本和人體存在著一定的差異。但本研究設計重點在于不同內固定方法之間的數(shù)據(jù)比較，以成熟的Magerl技術作為參照，彌補這一不足之處。另外，C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內固定中C 1 、C 2 之間連接桿的傾斜角度是否也決定著內固定的生物力學強度，作者將進一步進行探索和驗證。
〔常州康輝醫(yī)療器械廠為本課題的研究給予了大力協(xié)助，特此致謝!〕
參考文獻 :
［1］ Kim SM，LimTJ，Paterno J，et al.Biomechanical comparison of ante-rior and posterior stabilization methods in atlantoaxial instability［J］.J Neurosurg，2004，100（S3）:277-283.
［2］ Melcher RP，Puttlitz CM，Kleinstueck FS，et al.Biomechanical testing of posterior atlantoaxial fixation techniques［J］.Spine，2002，27（22）:2435-2440.
［3］ Wright NM.Posterior C 2 fixation using bilateral，crossing C 2 laminar screws:case series and technical note［J］.J Spinal Disord Tech，2004， 17（2）:158-162.
［4］ Anderson LD，D’Alonzo RT.Fractures of the odontoid process of the axis［J］.J Bone Joint Surg（Am），1974，56（8）:1663-1674.
［5］ Richter M，Schmidt R，Claes L，et al.Posterior atlantoaxial fixation: biomechanical in vitro comparison of six different techniques［J］.Spine，2002，27（16）:1724-1732.
［6］ 馬向陽，尹慶水，吳增暉，等.寰椎椎弓根與樞椎側塊關系的解剖與臨床研究［J］.中華骨科雜志，2004，24（5）:295-298.
［7］ Ma XY，Yin QS，Wu ZH，et al.Anatomic considerations for the pedi-cle screw placement in the first cervical vertebra［J］.Spine，2005，30（13）:1519-1523.
［8］ Harms J，Melcher RP.Posterior C 1 -C 2 fusion with polyaxial screw and rod fixation［J］.Spine，2001，26（22）:2467-2471.
［9］ Nogueira-Barbosa MH，Defino HL.Multiplanar reconstructions of he-lical computed tomography in planning of atlanto-axial transarticular fixation［J］.Eur Spine J，2005，14（5）:493-500.
［10］ ChenTY，Lin KL，Ho HH.Morphologic characteristics of atlantoaxial complex in rheumatoid arthritis and surgical consideration among Chi-nese［J］.Spine，2004，29（9）:1000-1004.
第5篇：運動生物力學概念范文
關鍵詞:斜坡跑;超速訓練;同步測試;生物力學參數(shù);機制
中圖分類號:G822.12
文獻標識碼:A
文章編 號:1007-3612(2010)01-0123-06
A Biomechanical Analysis about Slope Overspeed Running in Sprint
Technique Training
LUO Jiong
(College of Physical Education,Southwest University,Chongqing
400715,China)
Abstract: The camera, electromyography, and three-dimensional force simultaneous ly technique was used to test four different slopes running speed training, resu lts showed that the slope overspeed training changed the touchdown legs of time allocation and make the buffer time significantly shorter, frog stretch distance increase significantly,the two ratio of the Buffer Time/Back Step time and s upport time/empty out time tend to more reasonable level;The slope overspeed training made swing leg swing breadth larger, a smaller hip angle of leave off t he ground, thigh scissors speed increase significantly which are conducive to r aising speed of human physical mass centre;The slope running has faster speed of swing leg knee-joint and faster“pawing" speed of touchdown legs than Level R oad run which makes a smaller knee angle and hip angle when the athlete touch gr ound,Thus facilitating the SSC fulfilling its functions; The slope overspeed ru nning caused leg stiffness changes significantly and its reason is due to slope
running brought the pressure center of touchdown legs shift to backward range la rger and faster, which changes of athletes legs touchdown manners;The slope an gle size has greater impact on running training effect, 2° or 3° slope can inc r ease the athletes running speed, without affecting the athletes running action t echnical structure,which have been determined the best-oriented slope angle for this experiments objects.
Key words: slope running;speeding training;simultaneous testing;biome chanics parameters; mechanism
從1896年第一屆現(xiàn)代奧運會,美國運動員伯克以11.8 s奪得 100 m跑桂冠,到2008年牙買 加 人博爾特創(chuàng)造了9.69 s的世界記錄,100 m跑成績提高了2.1 s,究其原因一方面是源于短 跑 實踐技術理論的不斷完善和發(fā)展,另一方面是科學化訓練及場地器械的更新等因素。“超速 訓練”在短跑訓練中較為流行,它是通過讓運動員完成超出他能力水平的練習來增加步長和 步頻,通過這種訓練方法使神經和肌肉系統(tǒng)逐漸適應較高的收縮頻率。
查閱相關文獻,國外對短跑運動員的超速訓練十分重視,并采用了多種手段,如下坡跑 、高速自行車練習、橡皮筋牽引跑、短跑控制器、跑步機訓練及固定跑臺及斜坡跑道等。我 國對這方面訓練與研究相對薄弱。2001年12月,國家體育總局科教司批準立項之課題《短跑 技術原理及訓練方法研究》,課題組成員經反復論證,吸取了過去國內超速訓練用的斜坡跑 道坡度大,距離長,既影響運動員跑的動作技術結構又容易造成損傷的缺陷,并參照國外資 料,在北京體育大學東田徑場修建了四條跑道,這是目前我國唯一的較完善的斜坡訓練跑道 ,跑道的開始部分都是20 m長的水平跑道,接著分別是坡角為1°、2°、3°和4°而坡面 長為15 m的斜坡跑道,坡面下沿緊接的是正常的平地跑道(圖1)。實踐證明,斜坡訓練對 提高短跑速度是很有效的,但這種訓練模式對提高速度的機制問題至今少有報道。本研究運 用攝像、肌電及三維力同步測試了四種不同斜坡跑,并引入近年來國際上生物力學的研究熱 點――下肢剛度(Lower Extremity Stiffness)這一重要參數(shù)指標,根據(jù)解剖、生理及生
投稿日期:2010-03-08
作者簡介:羅炯,副教授,博士,研究方向運動技術診斷與全民健身。 物 力學原理與方法揭示斜坡超速訓練提高短跑速度的生物力學機制,意為改善運動訓練方法、 提高運動成績、減少運動損傷的發(fā)生以及豐富健身運動理論提供重要參考,限于論文篇幅, 本文只對研究結果的部分內容進行報道。
l 研究對象與方法
1.1 研究對象
北京體育大學競技體校短跑隊員12名,運動等級均為2級。成績?yōu)?10.85±0.37)s,平均 年齡為15歲,身高為(1.73±0.03)m,體重(58±3.51)kg。受試者在測試前均未進行過斜 坡訓練。
1.2 研究方法
1.2.1 文獻資料法
查閱國內外有關文獻資料,邀請了上海體科所馮敦壽研究員,原國家體育總局體科所副 所長高大安來校開會研究咨詢;走訪部分國家隊、北京市隊的短跑教練員,征求他們的意見 ,確定實驗方案。
1.2.2 運動學參數(shù)測試
兩臺JVC9800高速攝像機,拍攝頻率100幀/s,曝光時間為1/250 s,兩機固定在距跑道16 m
處,主光軸與助跑道垂直。其中A機鏡頭高出地面1.6 m(機高1.2,臺高0.4 m),定點拍 攝運動員從水平跑道轉入斜坡跑道著地腿踩上測力臺的全過程;B機鏡頭高為1.1 m,定點 拍攝運動員離開斜坡跑道進入水平跑道著地腿踩上測力臺的全過程;為了提高圖像解析的精 度,實驗對象被要求穿深色緊身短褲、赤膊,并在身體兩側跖趾關節(jié)、踝、膝、髖、肩、肘、 腕、耳屏等關節(jié)、環(huán)節(jié)點上貼放反光膜標志(美國3M公司出品),測試現(xiàn)場見圖1。
圖1 北京體育大學東田徑場斜坡訓練基地測試布置 圖2 實驗中各運動學參數(shù)的定義
1.2.3 動力學參數(shù)測試
四臺國產JP4060WP測力平臺(先測兩道,運動員休息時換成另外兩道),對受試者處于 平道及坡道著地腿著地緩沖及蹬伸的三維力進行監(jiān)測,采樣頻率為500 Hz。調整安放在斜坡 道上的測力臺下面的四腳螺旋按鈕,并在測力臺平面上鋪設與水平道及斜坡面相同的塑膠, 使測力臺平面與助跑道及斜坡坡面保持在同一水平面高。同步信號由測力臺觸發(fā),通過發(fā)光 二極管與高速攝像機及肌電測試同步。
1.2.4 肌電參數(shù)測試
國產八通道無線表面肌電儀(TB-0810)對監(jiān)測著地腿的臀大肌(GM)、股直肌(RF)、 股二頭肌(BF)、股外肌(VL)、脛骨前肌(TA)、腓腸肌(GAS)共六塊肌肉肌電活動。選 取6塊肌肉為測試標準的理由是:1) 所選肌肉都是與跨過下肢三關節(jié)(髖、膝、踝)有關 的肌肉;2) 所選肌肉代表的是跨過每個關節(jié)的單關節(jié)和雙關節(jié)肌對抗肌組;3) 所選六塊 肌肉是所查閱到的關于短跑技術研究文獻中最普遍且最有代表性肌肉。
1.2.5 腿剛度(leg stiffness)計算方法
運用McMahon[1,2]腿剛度(Leg Stiffness)計算方法(圖3)。在跑步過程中,腿 以一個角度接觸地面,身體的重心并不是位于足部的正上方。此時腿剛度Kleg=Fmax/ΔL, 其中Fmax為最大垂直力,ΔL為小腿長度的垂直變化,ΔL =Δy+L0×(1-cosθ0), θ 0=arcsin(utc/2L0);Δy =身體重心的最大垂直位移;L0=站立時的腿長;θ0=剛 度 角(腿跨過的弧形的半角);u=重心水平速度;tc=著地時間。彈簧――質量模型見圖3所 示,本研究中的θ0直接由運動學圖像解析獲得。
圖3 步時下肢剛度的計算模型 1.2.6 實驗的安排
實驗要求受試者先進行試跑,通過調整起始點找準各自的步長以便能踩上測力臺,同時 要求受試者“無視”測力臺的存在,不減速、不調整,在進入斜坡及離開斜坡跑道時盡最大 努力完成15 m長斜坡跑。記錄所有數(shù)據(jù),并以成績最好的2次有效測試(指前后踩上兩塊測 力臺的有效區(qū)域)為分析樣本,以便做相關指標的重復性分析。
1.2.7 數(shù)據(jù)處理
由于運動攝像100幀/s,測力臺采樣頻率為500 Hz,為了比較不同運動員在平道與坡道每個單 步全過程相關參數(shù)間的差異,本研究對所有研究對象下肢各關節(jié)和環(huán)節(jié)的角運動、支撐反作 用力及肌電參數(shù)均進行了時間標準化處理:取支撐過程時間為100%,對所有的數(shù)據(jù)進行樣條插 值,然后取1%標準化時刻的數(shù)值(圖像解析使用扎齊奧爾斯基模型),采用低通數(shù)字濾波法 對插值后原始數(shù)據(jù)進行平滑,截止頻率為20 Hz。然后再對不同水平運動員標準化的相關指標 值分別進行疊加擬合、進行比較。使用spss13.0分析模塊,選擇單因素、雙因素方差分析 、相關及變異系數(shù)等統(tǒng)計分析方法對相關參數(shù)數(shù)據(jù)進行處理,所有統(tǒng)計檢驗的顯著水平設 置為a=0.05。
2 結果與分析
2.1 重復性測量結果檢驗
表1所列的19種重要參數(shù)在兩次有效采樣中的相關系數(shù)及變異度,其結果顯示:相關系數(shù)都 在0.8以上,且都達到顯著水平(p
支撐時間r
C.V支撐距離r
C.V騰空時間r
C.V膝角r
C.V軀干角r
C.V剪絞速度r
C.V膝點速度r
C.V 扒地速度r
C.V質心Vr
C.V1°斜坡0.87;8.4%0.91;8.4%0.81;7.4%0.91;6.6%0.87;5. 9%0.87;8.4%0.81;8.4%0.80;9.5%0.90;6.1%2°斜坡0.88;6.8%0.88;10.5%0.90;8.5%0.90;7.4%0.81;8 .9%0.91;5.5%0.87;9.1%0.87;8.4%0.87;9.4%3°斜坡0.90;8.9%0.89;9.7%0.85;6.8%0.88;8.5%0.87;6. 4%0.92;6.8%0.89;5.7%0.82;8.7%0.87;6.5%4°斜坡0.89;7.5%0.92;6.8%0.86;8.4%0.87;6.8%0.80;7. 7%0.89;5.3%0.84;6.8%0.82;6.9%0.84;7.9%支腿剛度壓心移動Fmax垂直力-Fmax水平力+Fmax水平力沖量增量 TA-IEMGGAS-IEMGT-IEMG1°斜坡0.88;9.4%0.84;6.4%0.85;7.5%0.85;8.4%0.91;5. 5%0.88;7.4%0.94;8.7%0.81;9.8%0.83;14.4%2°斜坡0.87;8.1%0.90;8.5%0.91;5.9%0.80;5.8%0.92;7. 4%0.84;6.4%0.90;6.6%0.85;10.4%0.80;15.1%3°斜坡0.81;7.3%0.87;6.7%0.92;6.4%0.84;6.9%0.87;9. 4%0.83;8.2%0.94;7.5%0.82;9.4%0.86;16.4%4°斜坡0.81;12.6%0.85;8.7%0.84;7.6%0.88;9.1%0.88;9 .8%0.82;7.3%0.93;6.4%0.83;11.4%0.88;19.4%
附:本表各參數(shù)含義在下文分析中均有定義或解釋,主要角度定義見圖2,在此不加說明。
表2 平道與坡道單步時間及空間參數(shù)統(tǒng)計
緩沖t1(ms)后蹬t2(ms)支撐T1(ms)緩沖距(cm)后蹬離(cm)支撐距(cm)騰空T2(ms)t1/t2;T1/T2 平道50±4.653±3.5103±5.534.5±3.552.2±3.586.7 ±2.5135±15.51:1.06;1:1.311°斜坡49±2.552±4.7101±6.534.3±4.753.3±4.787 .6±3.8133±11.51:1.06;1:1.322°斜坡42±6.250±3.294±7.233.7±6.259.6±6.293 .3±4.5114±14.21:1.19;1:1.213°斜坡43±5.751±4.794±5.735.2±5.758.8±5.794 .0±5.1113±16.71:1.18;1:1.204°斜坡42±2.255±3.297±4.232.3±2.255.4±2.287 .7±3.7132±13.21:1.31;1:1.36LSD檢對t1的檢驗: P31*\P21*\P20*\P24* \P 30*\P34*; 對T1的檢驗:P20*\P24*\P30* \P 34*;對后蹬距的檢驗P20*\P24*\P30*\P34* ;對 支撐距的檢驗:P20*\P21*\P24*\P30*\P31 *\P 34*;對騰空時間的檢驗:P20*\P30*
注:LSD檢意旨單因素方差分析中使用多重比較,用于各斜坡間及斜坡與平道間差異比較 ,檢驗結果中只例出具有顯著意義者,無統(tǒng)計學差異者不例出,如P12*表示1°與2 °斜坡間該參數(shù)有統(tǒng)計學意義,以下各表含義相同。
2.2 斜坡超速跑單步時間及空間變化特征分析
據(jù)短跑技術經典理論[3～5],一個單步由支撐與騰空兩部分構成,而支撐階段又可 分為緩沖與后蹬兩部分。本研究緩沖段的劃分是由著地腿從著地瞬刻至膝關節(jié)角處于最小時 相止,后蹬段指從著地腿膝關節(jié)角處于最小時相至著地腿離地時相止,以此為界定確定緩沖 時間、緩沖距離,后蹬時間與后蹬距離。
表2數(shù)據(jù)提供如下信息:
與平道跑相比:1°斜坡相關參數(shù)變化較小,四種時間參數(shù)、三種空間參數(shù),兩個比值參數(shù) 的變化均無統(tǒng)計學意義(p>0.05)。2°、3°斜坡變化較大,其中緩沖時間明顯縮短 (P20*、P30*),后蹬時間上無差異,故支撐時間的縮短(P20* 、P30*)顯然是由于緩沖時間引起的;后蹬距及支撐距均顯著延長(P20* 、P30*),騰空時間卻顯著縮短(P20*、P30*),兩個時間比值 明顯增大。4°斜坡的支撐時間雖然與平道沒有顯著差異,但其緩沖時間/后蹬時間比值明顯 變小,說明4°斜坡明顯改變了支撐時間的分配關系。
各斜坡中比較分析顯示:四種時間參數(shù)、三種空間參數(shù)及兩個比值,2°與3°斜坡之間沒 什么差異;4°斜坡與1°斜坡的差異與4°斜坡與平道間差異類同;在緩沖距、后蹬距、支 撐距3方面差異集中體現(xiàn)在支撐距上和后蹬距,4°斜坡后蹬距及支撐距明顯縮小(P24 *、P34*),同時在兩個時間比值顯著偏小。
據(jù)短跑運動生物力學原理,支撐階段人體質心水平速度得以保持和增加是由肢體各環(huán)節(jié),尤 其是下肢各環(huán)節(jié)通過復雜而有序的協(xié)同運動實現(xiàn)的。本研究認為:2°、3°斜坡跑道引起 支撐時間、騰空時間均有明顯縮短,而支撐時間的縮短主要體現(xiàn)在緩沖時間縮短,后蹬時間 變化較小,其直接獲益是增加了后蹬距,這對提高或維持跑速是有益的,也與相關文獻資料 提供的結論相吻合(據(jù)相關文獻[5,6],國外優(yōu)秀短跑運動員后蹬距離比我國優(yōu)秀 選手長0.07 m,但是后蹬時間卻不比我們長)。其次,1°斜坡所帶來的影響與平道差異較 小,而4°斜坡引起的差異非常大,這似乎提醒我們4°斜坡可能引起受試者的技術動作結構 發(fā)生了明顯的改變。最后,斜坡道改變了單步“緩沖時間/后蹬時間”及“支撐時間/騰空時 間”比值,其中2°、3°斜坡的兩個比值依次為1:1.19、1:1.21及1:1.18、1:1.20 ,這兩個值與美國優(yōu)秀百米運動員“緩沖時間/后蹬時間”(11.11)及“支撐時間/騰空 時間”(1:1.2)很接近[5,6]。
2.3 斜坡超速跑支撐腿與擺動腿關節(jié)角度變化特征分析
表3數(shù)據(jù)顯示:1°斜坡與平道相比,無論是支撐腿還是擺動腿,髖、膝、踝著地角與離地角 均變化不大,波動值無統(tǒng)計學意義。4°斜坡與平道及1°斜坡相比,支撐腿與擺動腿的髖 角及踝角在著地與離地時沒什么影響,主要差異集中在支撐腿的膝角、踝角及軀干角的變化 上(P41*、P40*),其中4°斜坡的著地膝角明顯偏大(162.2°對155. 5°),而離地時則明顯 偏小,從而導致膝角變化值為負值(-4.36°);另一方面,4°斜坡引起離地軀干角顯著 高于 著地時的軀干角,從而導致軀干角的變化值為負(-5.12°)。2°與3°斜坡之間,9種角 度參數(shù)值無顯著差異,但2°、3°斜坡與平道及1°斜坡相比,前者引起支撐腿著地髖角顯 著減小(P20*、P21*、P30*、P31*),而離地髖角沒什 么變化,而擺動腿的變化則相反,著地時髖角沒什么變化,而離地髖角明顯減小(P20 *、P21*、P30*、P31*);就支撐腿膝角而言,著地 膝角明顯減小(P20*、P21*、P30*、P31*),而“膝 角”無差異,間接說明蹬離時膝角亦 呈減小趨勢;在軀干角的變化上,2°、3°斜坡與平道及1°斜坡沒什么變化。2°、3°斜 坡與4°斜坡相比,前者支撐腿著地髖角、膝角、踝角及擺動的離地髖角顯著小于后者(P 24*、 P34*)而膝角“蹬地改變”及“軀干角變化值”兩者存有顯著差異( P24*、 P34*)。表3 平道跑與斜坡跑支撐腿與擺動腿關節(jié)角度變化統(tǒng)計
著地瞬刻髖角(°)支撐腿β1
擺動腿β2離地瞬刻髖角(°)支撐腿β3
擺動腿β4支撐腿膝角(°)著地瞬刻φ
膝角支撐腿踝角(°)著地瞬刻θ
踝角軀干角0°平道147.2±3.5179.8±3.5203.5±4.6121.5±4.6155. 5±5.63.56±1.32123.5±5.511.5±3.66.56±2.31°坡角144.3±4.7178.1±4.7202.4±2.5119.6±2.5156. 1±3.55.73±2.24122.3±3.710.1±4.55.87±1.52°坡角139.6±6.2174.0±6.2203.3±3.2108.1±3.2150. 1±4.74.55±1.66119.6±4.211.4±4.26.18±3.23°坡角138.7±5.7175.4±5.7199.6±4.7110.2±4.7150. 7±6.55.18±3.29118.8±4.112.7±3.75.93±2.74°坡角145.6±2.2181.2±2.2200.3±3.2122.5±3.2162. 2±5.1-4.36±1.3128.1±3.79.2±3.8-5.12±2.2LSD檢驗對β1的檢驗P20*\P21*\P24*\P30* \P31*\P34*;對β2的檢驗P20*\P30*\P24 *\P34*;對β4的檢驗P20*\P21*\P24*P30 *\P31*\P34*;對φ的檢驗P20*\P21*\P24 *P30*\P34*\P34*P40*\P41*;對膝 角檢驗P40*\P41*\P42*P43*;對θ的檢驗P20 *\P21*\P24*P30*\P31*\P34*P40 *\P41*;對軀干角檢驗P40*\P41*\P42*P43 *
說明:支撐腿膝角“膝角”意旨離地時膝角與著地時膝角之差;支撐腿踝角的“踝角 ”意旨著地時踝角與支撐腿最大緩沖瞬刻踝角之差,“軀干角”意旨著地時軀干角與離地 時的軀干角之差。
進一步分析揭示:4斜坡道緩沖距離和緩沖時間較短(表2),導致擺動腿幅度小且效 果差(據(jù)表3可計算出五種跑道擺動腿的擺動幅度依次為58.3°、58.5°、65.9°、65. 2°、58.7°),因而不能發(fā)揮最佳的擺腿作用,2°、3°斜坡擺動腿有較大擺動幅度(65 .9°、65 .2°),而離地時髖角亦較小(108.1°、110.2°)。據(jù)相關生物力學文獻[4,5 ],擺動腿屈髖幅度 大,更有利于有效地帶動身體重心向前,并進而增加支撐距離,使擺動腿的小腿有更充裕的時 間完成前擺及下次著地前的回扒。另一方面,短跑運動生物力學原理認為離地時的軀干角大 于著地時的軀干角,說明身體有向后傾的現(xiàn)象;離地時的膝角明顯小于著地時的膝角,表明 運動員在離地時膝關節(jié)沒有充分伸直反而比著地時緩沖更大。據(jù)此,筆者認為4°斜坡引起 軀干角、膝角的明顯改變,兩個負值(-5.12°、-4.36°)充分說明運動員在4°斜坡上 跑可能引起了動作結構的變形。通過對受試者個體的技術動作診斷,參與本實驗的12名運動 員中,有9名運動員在4°斜坡上跑,軀干角的變化不符合跑步的生物力學特征;有10名運動 員在4°斜坡上跑,膝角的變化不符合跑步的生物力學特征。圖4 支撐腿髖、膝、踝標準化角度變化MA 線
圖4顯示了不同斜坡跑與平道跑支撐腿髖、膝、踝角度變化特征,從中不難 發(fā)現(xiàn):平道、1°及4°斜坡跑,著地腿在著地時存在明顯的緩沖,即髖角呈下降趨向,其 中4°斜坡 最為明顯,下降幅度最大,2°、3°斜坡幾乎沒有這個趨勢,在整個支撐時期的髖角均值最 小,且在著地及整個支撐過程,支撐腿的伸髖后展是一個連續(xù)的過程, 不存在髖的“緩沖”。 其次,與平道跑相比,2°、3°斜坡跑,運動員在整個支撐過程中支撐腿膝角、踝角均值較 小,即支撐腿似乎表現(xiàn)出一種低支撐趨向,這意味著運動員支撐過程重心更低些。
2.4 斜坡超速跑支撐腿、擺動腿角速度與人體重心水平速度變化特征分析
表4數(shù)據(jù)顯示:1) 2°、3°斜坡擺動腿與支撐腿的髖角速度均值顯著高于平道、1°、4° (P20*、P21*、P24*、P30*、P31*、P34 *)。據(jù)支撐腿處于最大緩沖時刻擺動腿髖角大小可以算出其完成百分率,整個支撐階 段, 2°、3°斜坡超速跑擺動腿擺動動作在緩沖過程完成率最高(排序依次為61.5%、61. 9%、67.4%、66.9%、58.8%),而支撐腿完成率五種跑道差異不明顯。2) 2°、3°斜坡 跑大腿剪絞速度均值顯著高于平道、1°、4°(P20*、P21*、P24 *、P30*、P31*、P34*)。通過分析圖5,在擺動腿積極前擺的 配合下,支撐腿在著地后便開始積極地伸展髖關節(jié),但2°、3°斜坡在整個支撐過程中,其 瞬時角速度都比其它三種跑道大。此外,無論支撐腿還是擺動腿,其大腿運動過程均呈加速 ――減速狀態(tài),因而,剪絞―制動是支撐階段髖的工作特征,從剪絞速度曲線看,2°、3° 跑道最高。許多學者[7～9]認為“產生較高跑速的原因是有力的擺腿而不是快速的 蹬地”,因而提出[10]“大腿運動的角速度及擺動幅度是衡量短跑技術的最好尺度 ”。綜合眾多學者的研究結論,筆者認為2°、3°斜坡最有利于人體質心提速。3)2°、3 °斜坡擺動腿膝關節(jié)中心速度、著地腿“扒地”速度均顯著高于平道、1°、4°(五種跑道 對應均值依次為4.55 m/s、4.45 m/s、4.95 m/s、5.07 m/s、4.32 m/s及1.44 m/s、 1.39 m/s、1.25 m/s、1.27 m/s、1.45 m/s)。據(jù)查文獻[4,5],優(yōu)秀運動員 有較快的屈髖前擺速度,其擺動腿的膝點水平速度、垂直速度在整個支撐擺動過程中均較大 ,且多數(shù)選手是通過較大的小腿回扒角速度來實現(xiàn)著地腳水平速度的盡可能下降。本研究發(fā) 現(xiàn)2°、3°斜坡跑膝關節(jié)點速度顯著高于平道、1°、4°,而著地腿“扒地”速度卻明顯低 于平道、1°、4°。據(jù)短跑運動生物力學原理,加快大腿回扒角速度,可以為著地時擁有較 小的支 撐腿膝角、髖角,從而使運動員在著地時下肢肌群處于一種較有利的發(fā)揮工作效率的狀態(tài),更 有利于人體重心的快速前移[10]。因此,“扒地”速度表明,2°、3°斜坡超速訓 練效果應優(yōu)于平道、1°、4°。4)2°、3°斜坡人體質心的著地速度及離地速度亦明顯高 于平道、1°、4° (P20*、P21*、P24*、P30*、P31*、P34 *)。進一步分析顯示,1°、2°、3°斜坡跑都能增加跑速,但2°、3°增加的數(shù)值大 ,4°斜坡不增反減,其速度小于平道速度(10.15 m/s
擺動腿髖角速度均值Χ1
完成%支撐腿髖角速度均值Χ2
完成%髖剪絞速度V1擺動腿膝點速度V2著地腿扒地速度V3人體重心(質心)進入斜坡V4
離開斜坡V50°平道-668±14.661.5%395±14.733.5%1 063±18.44.5 5±0.661.44±0.31°坡角-685±16.761.9%407±16.632.6%1 092±17.14.4 5±0.831.39±0.411.15±2.511.44±1.52°坡角-744±15.367.4%441±15.735.7%1 185±19.24.9 5±0.611.25±0.211.35±3.211.70±3.23°坡角-742±17.266.9%439±18.634.3%1 181±18.85 .07±0.771.27±0.311.37±4.711.67±2.74°坡角-672±15.558.8%397±14.232.1%1 069±17.74.3 2±0.841.45±0.210.15±3.210.11±2.2LSD檢驗對X1的檢驗: P20*\P21*\P24* P30 *\P31*\P34*;對X2的檢驗P20*\P21*\P24 * P30*\P31*\P34*;對V1的檢驗P20*\P21 *\P24* P30*\P31*\P34*;對V2的檢驗P2 0*\P21*\P24* P30*\P31*\P34*;對V 3的檢驗P20*\P21*;對V4的檢驗P20*\P21*\P 24* P30*\P31*\P34*;對V5的檢驗P20*\P 21*\P24* P30*\P31*\P34*
說明“完成%”意旨緩沖階段支撐腿及擺動腿所完成的髖角變化幅度占離地瞬刻與著地瞬刻 支撐腿與擺動腿髖角變化總幅度的百分比;“髖剪絞速度”是指支撐腿與擺動腿髖角速度絕 對值之和;“擺動腿膝點速度”是指擺動腿膝關節(jié)點水平速度與垂直速度的合速度。
圖5 不同跑道上支撐腿及擺動腿髖角速度及剪絞速度曲線
2.5 斜坡超速跑支撐過程中壓力中心變化特征分析
壓力中心(壓心)是支撐反作用力合力的作用點,它作用于支撐腳上的某位置,通過分析壓 心在腳上相對位置的變化,可以更準確地判斷不同斜坡上跑支撐腳的著地和支撐的方式的細 微變化,從而揭示出斜坡跑對提高短跑成績的重要機制。圖6 不同斜坡跑支撐腿壓力中心隨運動方向變化擬合曲線
圖6是標準化后4種斜坡與平道跑支撐過程壓心于運動方向的變化規(guī)律。這些曲線有一共 同的變化規(guī)律,即都有四個特別時相。其中A點實際代表運動員著地腳的趾指關節(jié)恰好落在 測力臺中心瞬刻,由于著地之初的巨大沖擊力,壓心隨著踝關節(jié)的屈曲緩沖先向后移至B點( 即向踝關節(jié)點靠近);隨著緩沖繼續(xù),后又快速移回趾指關節(jié)C點附近;離地時,壓心移至腳 尖,也就是著地時趾指關節(jié)前D點位置。
進一步研究發(fā)現(xiàn):1) 平道與斜坡跑壓力中心軌跡的變化趨勢幾乎接近,但下坡跑的 后移幅度大且后移速度相對較快,在大約占支撐時間的11%左右達到最大后移(10 cm左右) ;從C點的波峰值看,運動員的支撐腳壓力中心幾乎又回到趾指關節(jié),再結合攝像慢放發(fā)現(xiàn) ,下坡跑運動員著地腳跟均跟測力臺面有瞬間接觸(占100%),而平道跑中有7名運動員后 腳跟與測力臺沒有接觸(占58.3%);2)3°與4°斜坡壓力中心軌跡后移幅度幾乎接近, 1 °、2°斜坡與平道后移幅度相對較小且后移速度相對慢些,在大約在占支撐時間13%左右達 到最大后移(7 cm左右)。
2.6 斜坡超速跑支撐腿剛度及地面支反力變化特征分析
“剛度 (Stiffness)”一詞,起源于物理學,為“虎克定律”的一部分,有時又翻譯成“ 勁度”,其含義與物理學上的“模量”相近,指物體在受載時抵抗變形的能力,剛度大則變形 小,剛度小則變形大。當短跑運動員下肢著地時,剛度可增加支持組織的強度,抵抗地面對人 體施加的反作用力。從運動表現(xiàn)角度看,支撐腿剛度值決定于肌肉、肌腱、韌帶、軟骨和骨 骼的整體[11,12],一定水平的剛度表現(xiàn)可以有效發(fā)揮肌肉的拉長-縮短循環(huán)(Stre tch-Sho rtening Cycle,即SSC)功能,進而可以在運動著地過程中有效釋放貯存在肌肉骨骼系統(tǒng)中的 彈性能[13,14]。
圖7 不同斜坡跑支撐腿剛度變化特征 從圖7可以看出,高速下坡跑支撐腿剛度值普遍高于平道跑,隨著坡角的增加,腿剛度值呈 戲劇性增加(P
3 結 論
1) 斜坡超速跑引起著地腿支撐時間明顯變短,這種變化是通過縮短緩沖時間實現(xiàn)的;緩沖 距離相對變化較小,而蹬伸距離明顯增長,緩沖時間/后蹬時間及支撐時間/騰空時間兩個比 值更趨加合理。
2) 斜坡超速跑引起著地腿著地髖角顯著減小,離地髖角相對不變,而擺動腿則呈現(xiàn)相反的 規(guī)律,同時,擺動腿擺幅增加,離地時髖角較小,擺動腿屈髖幅度大,這有利于身體重心前 移,并進而增加蹬伸距離。
3) 斜坡超速跑引起擺動腿與支撐腿的髖角速度均值顯著增加,大腿剪絞速度顯著高于平道 ,因而有利于人體質心提速;斜坡跑引起擺動腿膝關節(jié)速度、著地腿“扒地”速度均顯著高 于平道,因而使運動員著地時擁有較小的支撐膝角與髖角,從而更有利于SSC功能的發(fā)揮。4) 斜坡超速跑引起著地腿壓力中心后移幅度相對較大且后移速度相對較快,運動員著地腳 跟與測力臺面存在廣泛接觸;斜坡坡度大小對支撐腿的剛度有顯著變化,在一定范圍內,坡 角增加,剛度增加,而剛度增加的主要原因是斜坡超速跑改變了運動員支撐腳著地方式,由 平道跑的腳尖(指跖關節(jié))――腳中部型向指跖關節(jié)――后腳跑觸地型轉變。
5) 斜坡訓練對提高速度是很有效的,但斜坡的坡度大小對訓練效果影響較大;坡角太小(1 0或以下)或坡角太大(40或以上),訓練效果較差,20、30斜坡既能增大運動員的跑速, 又不影響運動員跑的動作技術結構,因而被確定為本次實驗對象的最佳坡角。
參考文獻:
[1] McMahon,T.A.&Cheng,G..C.The Mechanics of Running:how does Sti ffness Couple with Speed[J].Biomech.,1990,23(1):65-78.
[2]劉宇,魏勇.運動科學領域的下肢剛度研究[J].上海體育學院學報,2008,5(32):32-3 5.
[3] Andrew Howard Payne.優(yōu)秀運動員腳對地面的接觸力[A].運動生物力學譯文集Ⅱ[ M].北京:清華大學出版社,1989:58-62.
[4] P.L.uhtanen,P.V.Komi.影響跑速的力學因素[A].運動生物力學譯文集Ⅰ[C].北 京:清華大學出版社,1989:84-87.
[5] 黃宗成,百米跑技術――緩沖與后蹬[C].第四屆生物學體會論文集,1993,11,1.
[6] 董廣新,對短跑途中跑技術動作周期劃分的再認識[J].廣州體育學院學報,2000(1): 98-102.
[7] 黃達武,余曉芳.短跑運動生物力學―運動學研究現(xiàn)狀[J].體育科研,2007,28(4)65- 68.
[8] 王保成.對短跑技術與專項力量概念的再認識[J].田徑,1995,(3):14-17.
[9] 王志強,羅躍兵,邱愛華.對短跑新技術理論的綜述與分析[J].武漢體育學院學報,19 97,31(3):44-47.
[10] 施寶興.短跑運動員支撐腿關節(jié)肌肉生物力學特性的研究[D].上海:上海體育學院 博士學位論文,2003.
[11] 王志強.短跑途中跑支撐擺動技術生物力學機制研究[J].體育科學,2005,7(25):88 -92.
[12] Hortobagyi T.& DeVita P.Muscle Pre-and Coactivi during Downward Stepping
ar e Associated with Leg Stiffnein Aging[J].J Elect romyogr kinesiol.,2000,10(2): 117-26.
[13] Liu Y,Peng CH, Wei SH,et al.Active Leg Stiffness an Energy Stored in the
第6篇：運動生物力學概念范文
【關鍵詞】運動醫(yī)學；概念；地位和作用
運動醫(yī)學是醫(yī)學進步和體育發(fā)展的產物，經過長時間的發(fā)展后，將體育運動和現(xiàn)代先進的醫(yī)學技術相互結合，正確了解人們在體育活動過程中出現(xiàn)的生理機能變化規(guī)律。和普通醫(yī)學相比，運動醫(yī)學利用現(xiàn)代先進的醫(yī)學技術為手段，把體育運動和自然科學完美結合，研究更為有效的疾病預防和治療方法。但是在實際的臨床疾病治療過程中，運動醫(yī)學還未能得到完善，和現(xiàn)代先進醫(yī)學技術之間存在著差距。因此這就要求，有關的醫(yī)務人員嫻熟掌握醫(yī)學理論知識和科學治療方式，從而實現(xiàn)人們體育技能的提高和生活質量的提升。
1 運動醫(yī)學的概念和特征
1.1運動醫(yī)學的概念
運動醫(yī)學在完美融合現(xiàn)代先進醫(yī)學技術和體育運動技能的基礎上，分析研究體育運動過程中存在的有關醫(yī)學問題，提出解決體育運動疾病的有效治療方式。利用先進醫(yī)學技術針對體育運動人員的運動情況進行科學指導，從而減少運動活動帶來的人體傷害，提高運動者身體素質，保障其身體的健康，提高運動人員的運動技能水平[1]。
1.2運動醫(yī)學的特征
和普通醫(yī)學相比，運動醫(yī)學有著其獨特的性質。運動醫(yī)學的手術治療風險比較小、治療的時間較短、治療的效果顯著、恢復比較快，手術費用比較低，患者經濟負擔小。運動醫(yī)學利用現(xiàn)代科技對運動型疾病患者進行治療，臨床治療中廣泛應用關節(jié)輔助鏡和全關節(jié)鏡等先進科技，使得患者恢復更快。此外，運動醫(yī)學的發(fā)展速度快，在損傷韌帶、關節(jié)不穩(wěn)、損傷關節(jié)、肩周炎等疾病有著特殊、有效的治療方式[2]。
2 運動醫(yī)學的社會地位與重要作用
2.1運動醫(yī)學有助于提升體育運動的教學質量
運動醫(yī)學針對體育教學活動的內容、訓練方式、運動強度等部分做了科學合理的策劃，從而保證了體育教學活動的科學性、合理性，提高了學生的體育技能學習能力和運動生理機能，促進了體育教育事業(yè)的健康發(fā)展，提升了體育教學質量。體育教育是利用教授體育運動課程，以強化學生自身體質和促進學生身體健康發(fā)展為教學目的。提高學生身體素質是抵抗疾病入侵的有效措施。而經過科學調查研究發(fā)現(xiàn)學校要想提高體育教學質量，可以以運動醫(yī)學原理為指導思想，科學規(guī)劃體育教學活動。學校將運功醫(yī)學和體育教學活動完美融合，制定科學的教學方案，可以促進學生的健康發(fā)展，也有利于體育事業(yè)的發(fā)展[3]。
2.2運動醫(yī)學為防御和治療疾病提供更為科學有效的措施
隨著運動醫(yī)學在臨床治療過程中的大量引用，為消化、神經、呼吸系統(tǒng)等出現(xiàn)的疾病提供了更好的防御和治療方法，并且療效顯著。
2.2.1心臟病的治療
醫(yī)學上普遍認為心臟病是一種棘手性疾病，只能依靠患者自身的靜心養(yǎng)性和相關藥物來治療。但是運動醫(yī)學卻提出了通過合理的運動來改善患者病情的有效治療方式，從而實現(xiàn)了患者壽命的延長[4]。
2.2.2冠心病的治療
冠心病的預防和治療方式是以運動醫(yī)學和生物學的基本理論知識為基礎，通過增加適當?shù)倪\動量來促使脂代謝物酶活性的提高，保證人體內部的脂酞酶和脂蛋酶能改善脂物質的運輸、新陳代謝和轉化等情況，使得血脂組成成分得以優(yōu)化，實現(xiàn)血脂內膽固醇的減少，加大脂蛋白密度，從而更好的防御冠心病疾病[5]。
2.3運動醫(yī)學對于體育技能的主要作用
運動醫(yī)學有利于強身健體，也可以促進運動技能的提高。
2.3.1指導性作用
運動醫(yī)學能有效的掌握運動活動的生理變化規(guī)律，利用不同方式為運動人員合理安排訓練內容，適度增加訓練的強度，從而提高運動人員的體育技能水平。美國利用檢測肌體纖維活動的方式來檢測運動人員的肌纖維變化情況，以此為體育訓練提供科學的依據(jù)[6]。
2.3.2預測性作用
運動醫(yī)學從運動人員的適應力、家族遺傳、生理機能等方面檢測運動人員的體育技能，從而預測運動人員是否具備參加運動競技能力。
3結語
綜上所述，和普通醫(yī)學相比，運動醫(yī)學具有治療效果顯著、治療費用低、恢復時間短等特點。此外，運動醫(yī)學有助于提升體育運動的教學質量，能為防御和治療疾病提供更為科學有效的措施，對于運動競技能力有著指導性和預測性的主要作用。
參考文獻
[1]趙金忠；曾炳芳.運動醫(yī)學發(fā)展的若干問題[J].國外醫(yī)學.骨科學分冊，2010，8（01）：120～131.
[2]李善華；屈紅林.運動醫(yī)學與運動療法[J].中國組織工程研究與臨床康復，2011，6（45）：87～95.
[3]黃煌淵；高宏.運動醫(yī)學的臨床與研究現(xiàn)狀及方向[J].國外醫(yī)學.骨科學分冊，2010，9（02）：101～110.
[4]姜寶華；王俊寶.運動醫(yī)學的當前發(fā)展及其社會作用[J].醫(yī)學理論與實踐，2012，3（01）：90～102.
第7篇：運動生物力學概念范文
摘 要 現(xiàn)代的世界足球賽場上，頭頂球技術的運用越見頻繁，關注度也越來越高，而頭頂球技術也被稱為足球運動員的第三只腳，可見頭頂球技術在賽場上發(fā)揮著舉足輕重作用。得出的研究結果可為中超球隊、地方球隊等給予訓練指導參考。
關鍵詞 世界杯 亞洲杯 中國隊 頭頂球
一、研究對象
對2014年世界杯足球賽64場比賽和2015年亞洲杯32場中的22場足球賽所運用的頭頂球技術，從時間、區(qū)域、場上位置、頭頂球方式、頭頂球目的、頭頂球干擾情況及原因等方面進行研究分析。
二、研究方法
采用文獻資料法、調查訪談法、觀察統(tǒng)計法、數(shù)理統(tǒng)計法。
三、選題依據(jù)
我國眾多學者對頭頂球技術進行了詳細研究，安偉震等在《從世界杯看頭球技術的重要性》一文中“通過分析第十七屆世界杯頭頂球得分情況得出：一支出色的球隊如果只重視球員的個人腳下技術及傳切配合的訓練，而忽視了頭頂球技術訓練，是難以取得好成績的。”[1]
廖軍口在《談頭頂球技術動作的教學方法》一文中“分析了頭頂球技術動作的結構及隊員在練習時的心理特征，并由此闡述了頭頂球技術練習的教學方法。”[2]
時圣齊等在《淺析足球頭頂球的教學方法》一文中“闡述了任何技術練習應在老師監(jiān)督下完成，尤其是頭頂球技術，避免由于落點的判斷錯誤而造成損傷，應遵循循序漸進、由易到難的訓練原則，并在考試中增加頭頂球技術考察。”[3]
趙宗躍等在《2004年歐洲杯足球賽進球統(tǒng)計分析》一文中“對04年歐洲杯決賽階段的各球隊進球方式及進球數(shù)進行了統(tǒng)計，研究結果表明，頭頂球進球共11個，占總進球的14.3%。其他方式進球共66個，占總進球的85.7%。本屆歐洲杯冠軍借助于身高優(yōu)勢及出色的頭頂球技術，共進7球，其中5粒進球是運用的頭頂球技術。”[4]
毛志晨和呂文杰在《世界杯足球賽頭球進球特征分析》一文中，通過對16～18屆足球世界杯的81個頭球進球情況進行分析得出：開場后16min～30min和75min～90min頭球進球的集中時間段；頭球進球的主要區(qū)域是內的中央地帶；跳起射門與轉身射門是頭球進球的主要技術動作方式；邊路進攻與定位球是頭球進球的主要戰(zhàn)術手段；進球隊員以身材高大的前鋒與后衛(wèi)為主。[5]
牛洪林在《足球運動員頭頂球射門力量的生物力學分析及訓練方法》一文中，從人體解剖學、運動生物力學角度對跳起頭頂球技術進行分析，并在此基礎上提出科學的力量訓練方法。[6]
現(xiàn)代足球比賽是一種立體的攻防戰(zhàn)，攻守雙方不僅在地面上寸土必爭，在空中的對抗也互不相讓。在以往的研究中，頭頂球的統(tǒng)計分析多是側重射門方面，而且做比較的研究很少。而在這兩屆杯賽，中國隊的加入可以使我們通過比賽，真正的了解我們與世界強隊的差異，找出我們在頭頂球技術運用中的不足，為今后比賽中合理運用此項技術打下堅實的基礎。
四、場區(qū)劃分綜述
在比賽進行過程中，頭頂球技術可以發(fā)生在賽場任何區(qū)域，所以將場區(qū)劃分為前場、中場、后場、左邊路、右邊路、中路。可以有效統(tǒng)計出頭頂球發(fā)生區(qū)域，給球隊提供有效訓練方案。
五、時間劃分綜述
頭頂球是擊球位置高，是爭取時間和空間重要技術手段。所以將一場比賽每10分鐘劃分一個階段，共10個階段進行統(tǒng)計。按照以往數(shù)據(jù)研究得出，在比賽開始的時候爭搶次數(shù)較多，隊員的空中作戰(zhàn)意識更高，對高空球的爭奪更加積極，隨著比賽時間推移爭搶次數(shù)逐漸減少。通過研究頭頂球在比賽中時間分布規(guī)律，可以有效的給予加強其他時間段練習強度，練習方法等，有效應對比賽中發(fā)生的各種情況。
六、頭頂球目的綜述
在一場比賽中應對各種情況使用那種技術動作、那種動作配合非常重要。頭頂球技術大多發(fā)生情況有：頭頂球防守（解圍）、頭頂球進攻（射門、傳球）。通過研究世界杯與亞洲杯比賽，統(tǒng)計在不同情況下，進攻性頭頂球和防守性^頂球所占比例，來對比研究在進攻中拼搶更加激烈，隊員的空中作戰(zhàn)意識更高，對高空球的爭奪更加積極，比賽的時空概念更高。
七、頭頂球區(qū)域及頭頂球隊員綜述
通過查閱文獻得到在第十七屆世界杯和第十三屆亞洲杯均是中路最多，兩邊路頭頂球次數(shù)相當罰球區(qū)A2和罰球區(qū)外A5區(qū)域是頭頂球較多的區(qū)域。后場頭頂球最多，中場次之，前場最少，用于防守目的性更強，而世界杯三個場區(qū)頭頂球分布較為平均，中場頭頂球所占的比例還略高于后場，說明世界杯運用頭頂球的熟練程度更高，目的更加全面。頭頂球主要是中后場隊員較多采用的一種技術，而前鋒和守門員雖然采用頭頂球較少。
八、頭頂球成效原因綜述
這主要是由于其不同的位置以及職責所決定的。后衛(wèi)和前衛(wèi)司職中后場，一方面參與防守，利用頭球破壞對方的長傳球；另一方面參與進攻，利用頭球高空轟炸，攻擊對方的球門，所以頭球的機會就多。其成功率高于前鋒可能是因為前鋒的頭球主要來源于頭球射門，很少有防守性頭球，從另一個側面也說明了防守性頭球的成功率要高于進攻性頭球。守門員由于其特殊位置，頭球次數(shù)雖然較少，但頭球效率卻較高。
九、頭頂球技術運用中干擾情況綜述
前場位置進行頭頂球多數(shù)是防守解圍，隊員積極爭取空中位置和空間，將球頂出威脅范圍，并組織有效進攻。主要中場的特殊性，隊員非常積極的爭奪高空球，以便更好的組織進攻，但是中場的頭頂球是否有效，并不是直接對本方的球門產生直接的威脅，所以拼搶較多身體接觸較多，但強度不是很大，所以中場受到較強干擾的頭頂球最多。
參考文獻：
[1] 安偉震，何旭初，等.從世界杯看頭頂球技術的重要性[J].武漢體育學院.2004（2）：107-108.
[2] 廖軍.談頭頂球技術動作的教學方法[J].株洲工學院院報.2001（5）：94-96.
[3] 時圣齊，等.淺析足球頭頂球的教學方法[J].黑龍江科技信息.2010（3）：130.
[4] 趙宗躍，等.第17屆世界杯與第12屆歐洲杯足球賽射門進球的統(tǒng)計分析[J].遼寧體育科技.2006（10）：57-60.
第8篇：運動生物力學概念范文
摘要：通過廣泛收集和查閱有關短跑文獻資料，分析和研究短跑擺臂技術的作用、擺臂的方法、擺臂的作用力，結合教學實踐，提出在短跑教學訓練中應重視擺臂技術。
關鍵詞：擺臂技術;節(jié)奏；短跑
一、前言
在跑動技術中，腿部是獲得向前速度的動力，然而手臂動作卻能對腿部技術起支配和促進作用。因此，擺臂是短跑技術中的重要組成部分，屬于基礎動作，由于它是短跑技術中最簡單的動作，所以容易被忽視，在教學訓練以及研究方面都存在這種傾向。查閱大量文獻資料發(fā)現(xiàn)，人們都將關注點放在如何提高支撐腿的后蹬和擺動腿的擺動上，因此大部分是圍繞下肢擺動技術進行研究，認為上肢的擺動是被動的，僅對下肢起著平衡的作用，其實不然，擺臂作為短跑周期中重要的組成部分和技術動作，切不可忽略，對擺臂技術進行全面的分析研究，為完善短跑技術提供科學的理論依據(jù)。本人查閱了國內外有關文獻資料,力求對短跑(直道)擺臂技術、方法等作進一步的分析和研究［1］。并根據(jù)自己多年訓練高考體育特長生的教學實踐，現(xiàn)提出幾點粗淺看法，供探討。
二、研究方法
1、文獻資料法
2、教學實踐法
三、不合理擺臂技術的動作和影響
很多教練和教師不僅對擺臂技術重視不夠，而且看法也不一致，因此，在教學與訓練中出現(xiàn)了擺臂動作的“多樣化”。技術不合理表現(xiàn)為兩臂擺動不自然，不放松；前擺活動范圍小擺動無力；方向不正確；擺臂只注意擺肩不注意臂的擺動或緊握雙拳造成跑起來肩帶和臂肌緊張；同下肢動作配合不協(xié)調，以致影響步幅和步頻；在教學中普遍強調下肢忽視上肢,練習手段單一。
四、擺臂的運動生物力學分析
1.肢體環(huán)節(jié)轉動力學
臂的擺動是前臂和上臂繞肩關節(jié)軸前后轉動的周期性圓周運動,它遵守角動量守恒定律。
2.人體的平衡補償能力
當人體的某部分運動使人體的重心產生位移時,為了維護身體的原有平衡,人體就會自動的利用身體其它部分的運動來進行補償,從而達到一個新的平衡
五、短跑擺臂的運動生理學原理
在短跑過程中臂擺動的頻率高、幅度大,肌肉在無氧狀況下進行大強度、高頻率不斷運動時會產生大量乳酸堆積,導致肌肉疲勞。肌肉長時間處于緊張收縮狀態(tài),會引起肌肉的張馳力下降,以及被動肌的緊張會牽扯原動肌的正常收縮速度。同時,肌肉長時間緊張的收縮,壓迫肌肉中的血管和神經,加速血流的阻力,抑制血液的流向,產生乳酸和血液中的血糖不能及時的送回和供應給肌肉利用,使肌肉過早出現(xiàn)疲勞。
六、擺臂的作用
1.正確的擺臂可以維持身體的平衡
2.加強后蹬地力量，有利于更好的送髖和增大步幅
3.有助于提高步頻
4.提高身體向前的推動力
5.使身體保持向前的水平速度
從本人訓練幾屆高考體育特長生的實踐經驗和成績總結來看，上面的各種作用一一得到了驗證。而且在國際短跑界流行這樣一句話:如果你有能跑10秒5的腿，而只有能跑10秒8的上肢，那么你最終只能跑出10秒8。這形象地說明擺臂對短跑有著重要的作用，擺臂技術是短跑運動中非常重要的運動環(huán)節(jié)。擺臂的方向、速度、力量直接影響跑動速度和跑的整體運動效果，影響著下肢的擺動效果。
七、構成擺臂技術完整體系的基本內涵
1、擺臂的方向
擺臂的方向是指臂的擺動軌跡和速度方向的夾角，正確的擺臂方向和速度方向相一致，即前后方向擺動。
2、擺臂的幅度
擺臂的幅度是指上臂擺動時的角度變化，擺臂的幅度是影響步幅和步頻的主要因素之一。 在運動中臂和腿具有相互協(xié)調的關系，相互制約、相互影響。
3、合理的手臂擺動技術
要領是:兩手成立掌并坐腕，起到手與小臂間的固定作用，五指自然舒張，肩松沉屈肘，擺臂時以肩帶為依托，上臂帶動前臂屈肘前后擺動，肩帶要放松，兩臂盡量前擺后擺。此外，還有用力向前加速擺臂；用力向后加速擺臂；擺臂放松和放松擺臂；臂的擺動節(jié)奏等等。
八、擺臂技術的教學、訓練方法
1.講解、示范擺臂技術要領，讓學生建立起正確的擺臂技術的概念。
2、嚴格擺臂技術的規(guī)范化，采取有效的訓練手段提高擺臂技術。還要注意對學生軀干，肩帶和兩臂力量的訓練，這對提高跑速和跑的技術都起著重要的作用。
3、原地慢擺臂練習。強調以肩關節(jié)為軸放松擺動，不要聳肩，上體不要左右搖擺;嚴格擺臂各時期的肘角變化;強調前后用力。
在短跑教學中，關于擺臂技術教學的時機是一個應引起廣大教師及教練員注意的問題。本人認為在短跑教學中，擺臂技術的教學介人時機越早越好，甚至可以在教下肢動作之前就可以重點講解擺臂技術及其重要性。對初學者加大擺臂的教學、訓練比重，幫助他們建立起正確的擺臂技術概念，養(yǎng)成正確擺臂的習慣;防止錯誤動作的定型。
九、結論
美國著名教練溫特在《跑速與擺臂加擺腿》中認為：手臂動作愈快，腿的動作也愈快。關于正確的擺臂和跑動技術，本人在所查閱的教科書和文獻中只有少量文章中加以提示,其中論述比較簡單,觀點也不盡統(tǒng)一。短跑是一項要求各環(huán)節(jié)高度協(xié)調的運動項目，各環(huán)節(jié)的運動應視為一個系統(tǒng)，在其他環(huán)節(jié)運動沒有達到一定要求之前過分追求某一部分會導致整個系統(tǒng)功能的破壞。因此教練員、運動員應該加強短跑中擺臂技術的訓練，使上下肢技術和力量平衡發(fā)展，目前，男女短跑的世界紀錄已經達到了9秒58和10秒49，說明下肢潛力的可能性已經很小了，如果在上肢尋找一些可挖的潛力，提高哪怕0.1秒的成績，我們的訓練也是卓有成效的。（云南師范大學體育學院；云南；昆明；650500）
參考文獻：
［1］ 丁先瓊. 跑擺臂技術的分析與研究［J］. 云南師范大學學報,2002（11）:67-70.
［2］ 體育學院通用教材•田徑［M］•北京:人民體育出版社,1989.
［3］ 李誠志•100米技術研究之二――擺動的生物力學［J］.四川省體育科學學報,1986,(3):3-4•
［4］ 林永捷 短跑擺臂合理技術的研究［J］. 體育科學研究 2001年12月
［5］ 張仲華 短跑擺臂技術初探［J］. 上海體育學院學報 1983
［6］ 張 樂 短跑擺臂技術的分析［J］. 寧波教育學院學報2010 年 2 月
［7］ 任曉靜，史松濤 短跑中擺臂技術的教學介人時機及教法探討［J］ 皖西學院學報 2005年10月
［8］ 唐瑞群.途中跑關鍵技術綜述［J］.田徑，2004（4）:56-57.
第9篇：運動生物力學概念范文
關鍵詞：鏈結構；運動鏈；運動弱鏈；運動訓練
中圖分類號：G804.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-2076（2013）01-0100-04
訓練認識的偏差經常導致理論與實踐的方向性錯誤，對訓練實踐本質的再認識有助于匡正訓練實踐的理論基礎。發(fā)展人體運動能力的方法與手段，往往只考慮與這一能力高度相關的局部機能系統(tǒng)，必然會導致此強彼弱的結構性和功能性失調。盡管長期的訓練能夠提高運動員的運動成績，但運動弱鏈的存在及其功能危機一旦凸顯就很難重建功能的平衡與協(xié)調，將會導致運動成績停滯不前、下滑甚至是運動生涯結束。因此，需要系統(tǒng)地認識人體的鏈結構與功能，喚起人們對功能性訓練的重視。機體鏈結構是人體機能能力協(xié)調發(fā)展的生物學基礎，有必要對運動鏈本質與功能進行多視角研究，探索鏈結構現(xiàn)象、運動鏈、運動弱鏈及其功能在訓練實踐中的作用與價值。
1 人體鏈結構的客觀存在與運動鏈概念的提出
1.1 對人體鏈結構的多視角理解
人體鏈結構的直觀認識始于人體解剖學研究，基本上是對人體存在的多種運動性與非運動性連接結構的現(xiàn)象解釋，伴隨著新學科的不斷產生與交叉研究的日益增多，對人體鏈結構的理解與認識越來越全面。人體解剖學認為“環(huán)節(jié)”是指人體身上可以活動的每一段肢體、節(jié)段或者繞關節(jié)轉動的骨；也認為運動環(huán)節(jié)可以是單一的骨環(huán)節(jié)，也可以是幾個肢體、節(jié)段的骨作為一個整體相對于某一關節(jié)運動[1]。Phlipp Richter （2008）認為，人體肌肉鏈的觀點最初是由Herman Kabat在20世紀40年代提出，他起初為了治療脊髓灰質炎病人首創(chuàng)了本體感覺神經肌肉促進術（propriocetive neuromuscular facilitation即PNF）[2]。本體感覺神經肌肉促進術實際是一種運動療法，通過把功能較弱的肌肉融合進一個肌肉鏈，利用由聽覺、視覺、觸覺組成的專門刺激作用于肌肉鏈，并充分利用了神經與肌肉系統(tǒng)的特有功能，使弱肌肉很好地融入肌肉鏈的運動形式最終達到重建、恢復及發(fā)展弱肌肉部位的功能。此后，比利時的物理治療師Godelieve Struyff-Denys在Kabatd的理論基礎之上第一次提出“肌肉鏈”的概念，并建立了具有歷史意義的肌肉鏈模型[2]。Phil Page（2010）指出，捷克神經生理學家Vladimir Janda（1923-2002）綜合了肌肉骨骼醫(yī)學上結構學派與功能學派的觀點后，提出自己的肌肉骨骼病理學概念“chain reaction”（即鏈反應），反應中包括三大鏈結構即關節(jié)鏈、肌肉鏈、神經鏈，且三個鏈在功能決不是相互孤立的[3]。熊綺華從機構學的角度提出：“人體可視為與機構相當?shù)纳镞\動鏈，人體所有可活動的關節(jié)的節(jié)段都是該運動鏈的環(huán)節(jié)，即構件，而每一對鄰接的環(huán)節(jié)的關節(jié)都叫做運動副。這樣我們就可以將由非剛硬環(huán)節(jié)并通過關節(jié)連接而成的人體，處理為由若干剛體用鉸鏈相互連接起來的運動鏈。”[4]
前述只是列舉了人體各種鏈結構研究的一部分，證明了人體內在的鏈結構是客觀存在的，術語稱謂的差異反映了研究視角的不同，也表明人體運動鏈的多元異構現(xiàn)象。西方發(fā)達國家對運動人體的科學研究開展較早，已形成較為系統(tǒng)的人體鏈結構理論，并為一些先進的訓練理論研究熱點問題提供理論解釋，如核心穩(wěn)定性訓練、懸吊訓練、開閉鏈運動康復訓練等功能性訓練。
運動鏈的本質與結構
到目前為止，我國學者對人體的鏈結構與功能的理論研究重視不夠，訓練認識問題一直困擾著一些項目訓練水平的提高，這也可能是我國運動訓練學領域理論與實踐落后的原因之一。
雖然運動訓練領域的學術文章時常提到動力鏈的概念，仔細分析發(fā)現(xiàn)動力鏈的認識視角多集中在肌肉關節(jié)的動力學功能，其內涵與外延難以概括運動條件下的人體鏈結構系統(tǒng)。筆者借用機械運動學領域的術語“運動鏈”來描述訓練學視角的人體鏈結構現(xiàn)象與本質， 并試圖整合人體各種鏈結構的多語義解釋，認為運動鏈即“人體為了實現(xiàn)運動條件下的各種外部表現(xiàn)，由若干個功能與結構單元組成的機體系統(tǒng)”。如系統(tǒng)理論所講，系統(tǒng)的結構決定系統(tǒng)的功能，不存在沒有結構的功能，也不存在沒有功能的結構，所以，運動鏈是鏈結構與鏈功能的統(tǒng)一。筆者把運動鏈看作是一個由許多子系統(tǒng)組成的復雜系統(tǒng)（見表1），其包括骨骼關節(jié)鏈、肌肉鏈、神經鏈、內分泌鏈、能量鏈等子系統(tǒng)，相互間在功能上是無法分割的統(tǒng)一體。但有必要強調一點，即運動鏈與其他子鏈并不是上位概念與下位概念的分界，而是整體與部分、抽象與具體、一般與個別的區(qū)別。
1.2.1 運動鏈的構成
對人體運動鏈系統(tǒng)結構的研究還很少，因此，不同的劃分標準會有不同的分類結果，但不妨依據(jù)運動鏈的功能進行劃分。
1.2.2 動力鏈
動力鏈由關節(jié)鏈與肌肉鏈兩部分組成，是人體的動力系統(tǒng)和日常訓練實踐中最為強調和重視的一類鏈結構，因為它直接關系著運動技術的完成、負荷效果、運動效率以及訓練質量等。肌肉鏈是由若干肌肉單位和肌肉群組成，是人體運動的發(fā)動機。Phil Page等人把肌肉鏈分成協(xié)同肌、肌肉環(huán)帶、肌筋膜鏈三類，認為三種肌肉鏈彼此相互作用于骨骼與神經系統(tǒng)[3]。構成肌肉鏈的肌肉包括主動肌、對抗肌、協(xié)同肌、單關節(jié)肌及多關節(jié)肌等不同功能的肌肉單元組成，構成肌肉鏈的肌肉形態(tài)大到肌群小到肌肉超微結構的肌絲，在神經系統(tǒng)的指揮下共同完成精確的單個與連續(xù)動作。肌肉環(huán)帶是肌肉鏈的存在形式之一，分布在人體的各個部位，往往是對稱分布（見圖1）。肌肉鏈內部機能的合理發(fā)展有利于肌肉內外的系統(tǒng)協(xié)調，有利于肌肉高效率做功，最終表現(xiàn)較好的機能狀態(tài)。
關節(jié)鏈可以理解為由骨連接組成，不是機械地拼裝而成，是通過神經肌肉系統(tǒng)支配不斷調整姿態(tài)與動力的裝置。關節(jié)鏈的基礎性骨連接包括脊柱、骨盆、肩胛骨，因為它們一是連接人體的關鍵骨連接，二是多群組肌肉的共同附著點，可以說是連動全身的裝置。關節(jié)構件處于合乎機體運動的解剖學、生理學與生物力學條件下，可為肌肉收縮提供理想的支點，能夠使肌力更好地上傳下達。運動訓練實踐一向非常重視動力鏈系統(tǒng)的做功效率，經典的舉重拉鈴、高翻、挺舉等抗阻式力量練習就是開發(fā)人體動力鏈功能的重要訓練手段。RA Palmitier等人[5]也認為，動力鏈練習方式可以產生理想的效果，因為髖關節(jié)、膝關節(jié)、踝關節(jié)協(xié)調運動并組成下肢的動力鏈，最大限度地保證了肌肉的同步收縮與負荷作用的軸向一致。
1.2.3 神經鏈
人體運動中不同器官系統(tǒng)間的協(xié)調都是在神經系統(tǒng)的統(tǒng)一支配下實現(xiàn)完成的，神經活動的基本方式就是反射，反射的鏈式結構即是反射弧，包括感受器、傳入神經、神經中樞、傳出神經、效應器。本質上講，神經鏈就是神經系統(tǒng)的信息通道和調節(jié)路徑，由刺激信息、傳遞路徑、處理與反饋裝置等組成的環(huán)路。Paavo V. Komi（2003）依據(jù)接受反饋信息的類型， 將感受器又分為外感受器、內感受器、本體感受器，其中外感受器主要是傳遞來自視覺、聽覺、觸覺等外界信息；內感受器主要是精確表述要處理的信息量；本體感受器則是感覺肢體的運動與位置[6]。近年來，國內外的研究已經證實本體感受器存在可訓練性，運動訓練能夠提高本體感受器的機能，反過來又能促進肌肉組織的工作能力，牽伸訓練就是利用這一原理的訓練創(chuàng)新。高水平運動員的本體感覺訓練能夠提高專項力量、平衡能力、姿態(tài)控制等素質能力，用于低水平運動員的訓練實踐也有助于運動感覺的培養(yǎng)。因此，神經鏈的適應性訓練是現(xiàn)代運動訓練實踐不能忽視的重要環(huán)節(jié)。
1.2.4 內分泌鏈
我國的《運動生理學》教材（體育院校2002版）提出了內分泌功能軸的概念，即內分泌腺并不是單獨起調節(jié)作用，而是以“一條線”發(fā)揮作用，內分泌這種以“一條線”發(fā)揮作用的方式被稱作“內分泌功能軸”[7]。認為下位內分泌腺支配靶器官，中位內分泌腺支配下位內分泌腺，而上位內分泌腺支配中位內分泌腺，最后上位內分泌腺受控于大腦皮質。同時，人體又包括三大內分泌功能軸即下丘腦-垂體-腎上腺軸、下丘腦-垂體-甲狀腺軸、下丘腦-垂體-性腺軸，這些內分泌功能軸內部與功能軸之間并不是獨立發(fā)揮作用，是相互協(xié)調與相互拮抗的功能系統(tǒng)。這種軸內與軸外的功能與結構特征類似于前述的鏈結構本質，只是定義的語詞不同而已，這也是我國運動生理學學者提出的比較接近人體鏈結構特征的概念描述。總之，這種功能與結構鏈是客觀存在的，也是人體機能系統(tǒng)運轉的物質基礎，需要進一步認識、了解及加以合理應用，有助于運動員的機能監(jiān)控與疲勞恢復。
1.2.5 能量鏈
能量鏈是由磷酸原供能鏈、糖酵解供能鏈與有氧氧化功能鏈組成。盡管三個能量供給鏈都有各自獨立作用的方式與特點，但仔細分析發(fā)現(xiàn)有氧氧化反應是三個供能鏈的基礎，因此筆者把以能源物質的氧化與還原為主線的“呼吸鏈”作為討論的切入點。呼吸鏈[8]即線粒體內膜上存在多種酶與輔酶組成的電子傳遞鏈，可使還原當量中的氫傳遞到氧生成水，此過程伴有能量的轉移與釋放。無論是無氧供能還是有氧氧化供能都不能沒有氧的參與，因為，既使是從事大強度的無氧供能運動，ATP的再合成與乳酸的消除仍需要氧化反應來實現(xiàn)。呼吸鏈的研究結果認為，如果呼吸鏈傳遞電子不通暢，就會有部分電子從呼吸鏈的底物端漏出即形成電子漏，漏出電子的積聚會導致線粒體內氧自由基生成增多，達到一定限度時細胞必須凋亡[9-10]。從運動訓練實踐出發(fā)，如何提高機體有氧供能能力與保障三大能量供給鏈的工作效率，同時盡量降低呼吸鏈的電子漏程度是一個新課題。隨著呼吸鏈研究的不斷深入，將為運動性疲勞的產生與消除原因提供新思路，也為運動補劑的研制提供新突破。
2 運動弱鏈及其消極作用分析
2.1 運動弱鏈內涵的辨析
呂中凡（2010）認為：“從生物力學的角度看，弱鏈是指生物力學鏈上的薄弱環(huán)節(jié)，肢體的運動可以看作由一個個關節(jié)構成的運動鏈上的傳遞。”[11]這種理解是最為樸實的解釋，允許人們直觀地認識弱鏈的一些基本特征。如果從運動鏈的概念來講，弱鏈應該理解為人體運動鏈系統(tǒng)中功能弱化的結構單元，功能的弱化可能是因為本應得到發(fā)展（強化）而沒有得到發(fā)展（強化）或者得到不充分發(fā)展（強化）的結果，也可能是其他相鄰或者相對的結構功能被過度發(fā)展（強化）的結果。在日常訓練中，會有許多主客觀因素導致功能與結構鏈薄弱環(huán)節(jié)的存在，如刻意追求局部肢體動作或者局部細節(jié)的練習、訓練實踐過程與競賽需求的競技能力發(fā)展錯位、過度訓練或訓練內容安排不當引起局部機能系統(tǒng)得不到及時恢復等等，均會產生機體組織結構或功能性失衡即運動弱鏈。
2.2 運動弱鏈的消極作用
2.2.1 機體功能障礙
運動弱鏈是許多機體功能障礙發(fā)生的誘因，在癥狀診斷時往往會歸結為機體系統(tǒng)的表面原因。運動弱鏈本質表現(xiàn)是功能弱化或者結構的異化，無論是什么樣的弱鏈形式都總表現(xiàn)為機能上不足或者低下。如上體長時間保持前屈，使髖關節(jié)一直處于屈曲的狀態(tài)，雖然是髖關節(jié)這一個環(huán)節(jié)的異常現(xiàn)象，但是背部肌肉、臀部肌肉以及腿部后側肌肉都會處于持續(xù)牽張狀態(tài)；同時腹部肌肉、髖關節(jié)部位肌肉以及臀部前面的肌肉會相對地處于緊張狀態(tài)，而此時頸部前后肌肉的收縮狀態(tài)則相反，結果會感到腰背與頸部的疼痛，甚至有時上體不能直立。因此，疼痛的誘因往往會被疼痛部位的表象所掩蓋，實質卻是機體局部機能障礙所致，可以通過加強弱部位肌群的功能性訓練或者放松持續(xù)緊張的肌肉群組重建運動鏈的功能系統(tǒng)。
2.2.2 做功效率降低
機體的關節(jié)肌肉、神經系統(tǒng)、能量供應以及內分泌激素的釋放與調節(jié)絕等是相互聯(lián)系的，在功能上絕不是孤立的，所以任一弱鏈的副作用不僅僅是局部的，會產生放大效應而影響其他功能系統(tǒng)間的協(xié)調。陳小平教授指出：“人體的大多數(shù)運動都是多關節(jié)和多肌群（肌肉）參與的全身運動，在這個運動中如何將不同關節(jié)的運動和肌肉的收縮整合起來，形成符合專項力學規(guī)律的肌肉‘運動鏈’，為四肢末端發(fā)力創(chuàng)造理想的條件，是所有運動項目共同面對的問題”[12]。近年來，運動訓練學專家學者與教練員對核心穩(wěn)定性訓練異常重視，原因在于以往的訓練實踐忽視了人體運動鏈的結構與功能統(tǒng)一，使協(xié)調上肢與下肢運動的腰髖部位成為關節(jié)鏈與肌肉鏈的弱鏈環(huán)節(jié)，難以發(fā)揮承上啟下的功能作用，不能實現(xiàn)上下肢力量的有效傳遞與整合，這對所有的競技運動項目而言無疑是致命性的。因此，盡管局部肌肉力量與動作技術已達到相當?shù)乃剑瑓s不能使整體機能發(fā)揮達到相應的水準，最根本的原因在于弱鏈制約了機體系統(tǒng)效率的最大化。
2.2.3 導致機體損傷
對于一個功能完整且協(xié)調有力的動力鏈，不同肌肉組織或者肌群能夠持續(xù)、有序、協(xié)同地用力，保證肌肉能量在肌間合理傳遞。當一個環(huán)節(jié)薄弱時，就會給身體其他部位施加更大的壓力，很快就會導致受傷[13]。此外，肌肉鏈內的肌肉組織與肌腱組織在組織特性、血管分布、神經支配等方面存在著質性差異，肌腱具有彈性差、強度大、血管與神經末梢少的特點，導致肌腱對負荷刺激敏感性較肌肉組織要弱。肌-腱接點與腱-骨接點本身就是先天的弱鏈結構單元，長期反復牽拉與損傷易造成組織變性、炎癥、鈣化等，甚至是導致肌肉鏈在最薄弱的連接處斷裂。同樣，神經鏈、內分泌鏈、呼吸鏈等中的任何弱鏈只要在功能性與結構性失衡達到一定程度時，危險性后果就有可能發(fā)生。
3 結束語
人體鏈結構是機體功能外顯與優(yōu)化的物質基礎，運動鏈是對肌肉鏈、關節(jié)鏈、神經鏈、內分泌鏈以及能量鏈等具體鏈結構的宏觀、抽象概括。雖然運動弱鏈只是鏈結構內單元環(huán)節(jié)的相對弱化，但足以打破機體功能的協(xié)調統(tǒng)一，應引起運動訓練理論與實踐研究的特別重視。本研究并沒有提出解決弱鏈的具體方法，因為弱鏈理論的研究尚待進一步深入，況且不同專項的訓練實踐會伴有不同的運動弱鏈特征。
總之，人體的鏈結構現(xiàn)象是客觀存在的，加強運動鏈與運動弱鏈的理論研究，有助于發(fā)現(xiàn)運動訓練實踐癥結性問題的解決之道。本研究內“運動鏈”與“運動弱鏈”的概念未必準確，只是筆者的淺見與不成熟論斷，若能起到拋磚引玉的效果就足以達到本研究目的。
參考文獻：
[1]全國體育院校教材委員會.運動解剖學[M]. 北京：人民體育出版社，2000：45-46.
[2]Phlipp Richter， Eric Hebgen. Trigger Points and Muscle Chains in Osteopathy[M].New York：Thieme Stuttgart，2008.
[3]Phil Page， Clare Frank， Robert Lardner. Assessment and Treatment of Muscle Imbalance： the Janda Approach[M]. Sheridan Books， 2010：1-42.
[4]熊綺華.機構學在人體運動研究中的應用[J].陜西機械學院學報，1990，6（2）：82-86.
[5]RA Palmitier， KN An， SG Scott， EY Chao. Kinetic chain exercise in knee rehabilitation[J].Sports Medicine，1991， 11（6）： 402-413.
[6]Paavo V. Komi. Strength and power in sport （second edition）[M]. Blackwell Science Ltd， 2003：332.
[7]全國體育院校教材委員會.運動生理學[M]. 北京：人民體育出版社，2002.203.
[8]百度百科.呼吸鏈[EB/OL].http：///view/207593.
[9]趙云罡，徐建興.線粒體、活性氧和細胞凋亡[J].生物化學與生物物理進展，2001，28 （ 2）：167-171.
[10]徐建興. 呼吸鏈電子漏在細胞凋亡中的作用[J].生物化學與生物物理進展，2003，30 （4）：655-657.
[11]呂中凡.運動“弱鏈接”及其訓練學應對路徑分析[J].南京體育學院學報，2010，24（3）：112-115.
