女子單人花樣滑冰旋轉(zhuǎn)技巧助滑動(dòng)作技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

盧景波，倪維廣，杜 磊

(吉林大學(xué)體育學(xué)院，吉林長春 130021)

女子單人花樣滑冰旋轉(zhuǎn)技巧助滑動(dòng)作技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

盧景波，倪維廣，杜 磊

(吉林大學(xué)體育學(xué)院，吉林長春 130021)

對(duì)2011中國杯世界花樣滑冰大獎(jiǎng)賽過程進(jìn)行定點(diǎn)拍攝，從中挑選3名助滑技術(shù)動(dòng)作具有代表性的世界優(yōu)秀選手作為研究對(duì)象，利用SIMIMOTION生物力學(xué)分析系統(tǒng)對(duì)3名運(yùn)動(dòng)員聯(lián)合旋轉(zhuǎn)前的助滑技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行解析。結(jié)果顯示:支撐腳滑行時(shí)須領(lǐng)先于重心，其滑行軌跡應(yīng)具有一定的弧度;運(yùn)動(dòng)員重心在進(jìn)入旋轉(zhuǎn)點(diǎn)前應(yīng)適當(dāng)降低，積累勢(shì)能;助滑階段應(yīng)充分利用擺動(dòng)腿的擺動(dòng)作用，身體其他部位相應(yīng)配合。

花樣滑冰;旋轉(zhuǎn);助滑;運(yùn)動(dòng)生物力學(xué);訓(xùn)練

花樣滑冰的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作在運(yùn)動(dòng)員的比賽成績中占有重要分值，是比賽取勝的關(guān)鍵因素之一［1］。從目前看，國外許多優(yōu)秀選手利用旋轉(zhuǎn)技巧和姿態(tài)變化進(jìn)行藝術(shù)表演方面明顯強(qiáng)于我國選手，特別是在新的比賽規(guī)則實(shí)施后，運(yùn)動(dòng)員普遍提高了對(duì)旋轉(zhuǎn)技巧在比賽中運(yùn)用的重視程度［2］。要想取得更加完美和優(yōu)異的成績，必須高度重視和挖掘我國運(yùn)動(dòng)員在旋轉(zhuǎn)技巧方面的潛力［3］，使其在旋轉(zhuǎn)速度、姿態(tài)變化和控制旋轉(zhuǎn)重心穩(wěn)定性方面都能得到全面和快速的提高。助滑動(dòng)作是動(dòng)作之間的基本連接方式，是形成旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能來源，良好的助滑會(huì)使運(yùn)動(dòng)員獲得一個(gè)好的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和合理的身體姿勢(shì)，從而很好地完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)作［4］，因此對(duì)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)之前的助滑動(dòng)作技術(shù)進(jìn)行研究具有積極意義。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

對(duì)2011中國杯世界花樣滑冰大獎(jiǎng)賽中10名優(yōu)秀女運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行比賽錄像和觀察，挑選其中技術(shù)動(dòng)作具有代表性的3名運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行定量的解析(表1)。

1.2 研究方法

使兩臺(tái)松下攝像機(jī)，從不同方向?qū)?011世界花樣滑冰大獎(jiǎng)賽中國上海站比賽部分參賽運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行拍攝，攝像機(jī)兩主光軸夾角約70°，機(jī)高1.3m。拍攝時(shí)采用內(nèi)同步，拍攝頻率為50Hz。使用大范圍的三維標(biāo)定。運(yùn)動(dòng)員比賽后，在標(biāo)定平面范圍內(nèi)挑選圖像范圍內(nèi)盡量靠近運(yùn)動(dòng)員完成動(dòng)作的4處定點(diǎn)作為固定點(diǎn)，移動(dòng)標(biāo)定框架進(jìn)行拍攝。從拍攝錄像中截取與運(yùn)動(dòng)員完成動(dòng)作時(shí)對(duì)應(yīng)范圍的圖像作為標(biāo)定圖像進(jìn)行解析。標(biāo)定空間范圍長為40m、寬為25m、高為2.5m。實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)標(biāo)定精度誤差低于2.5%。首先經(jīng)過定性分析，挑選具有代表性的助滑技術(shù)動(dòng)作，再使用SIMIMOTION系統(tǒng)對(duì)所挑選的技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行解析，采用松井秀治模型計(jì)算人體各參數(shù)。原始數(shù)據(jù)平滑處理采用低通濾波平滑，截?cái)囝l率為6Hz，提取數(shù)據(jù)在EXCEL中建立數(shù)據(jù)庫，之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理。

表1 2011—2012國際滑聯(lián)花樣滑冰大獎(jiǎng)賽(中國站)部分隊(duì)員情況表

2 研究結(jié)果與分析

為了便于分析，本研究暫把助滑階段定義為運(yùn)動(dòng)員聯(lián)合旋轉(zhuǎn)前從支撐腳放在冰面開始(此時(shí)開始，運(yùn)動(dòng)員支撐腳在冰面會(huì)滑出弧線軌跡準(zhǔn)備進(jìn)入旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。)到支撐腿開始旋轉(zhuǎn)后膝關(guān)節(jié)伸直為止;Z軸垂直于X軸與Y軸所在的水平面，X軸為助滑時(shí)的主滑進(jìn)方向。

根據(jù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理:有支撐狀態(tài)下加大人體轉(zhuǎn)動(dòng)效果的方法主要有三種，即平動(dòng)位移運(yùn)動(dòng)時(shí)身體某點(diǎn)被制動(dòng);獲得必要的偏心推力(沖量矩)和利用身體或局部肢體儲(chǔ)備動(dòng)量矩向特定部位轉(zhuǎn)移［5－6］。花樣滑冰的旋轉(zhuǎn)技巧要求運(yùn)動(dòng)員在考慮節(jié)奏的基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)得要快、要穩(wěn)、并且姿態(tài)優(yōu)美，助滑階段的動(dòng)作是否合理則很大程度上會(huì)影響到整個(gè)后續(xù)的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量。科斯特納、長洲未來、耿冰娃分別為在比賽中助滑動(dòng)作完成得好、較好、較差的3名運(yùn)動(dòng)員，表2顯示3名隊(duì)員旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的部分轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)。

表2 3名隊(duì)員助滑后所獲得的部分轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)

2.1 助滑階段支撐腳移動(dòng)軌跡分析

科斯特納由擺動(dòng)腳離開地面到支撐腳滑行到旋轉(zhuǎn)點(diǎn)用時(shí)0.44s，長洲未來用時(shí)0.40s，而耿冰娃則用時(shí)0.36s，優(yōu)秀選手完成此動(dòng)作所用的時(shí)間普遍較長。科斯特納在X軸的位移為1.57m，在Y軸的位移為0.98m;長洲未來在X軸的位移為1.19m，在Y軸的位移為0.93m;耿冰娃r(nóng)在X軸的位移為1.8m，在Y軸的位移為0.75m。從以上數(shù)據(jù)分析，運(yùn)動(dòng)員要想獲得較好的旋轉(zhuǎn)效果，除了要考慮由助滑帶來一個(gè)好的初速度，還要考慮身體的穩(wěn)定性。科斯特納獲得了一個(gè)較好的助滑距離，從而獲得了較好的初速度，也在Y軸的移動(dòng)范圍中保證了自身對(duì)身體姿勢(shì)的控制，從而在穩(wěn)定中把助滑的初速度很好地轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

圖1 科斯特納助滑階段支撐腳移動(dòng)軌跡

在選手到達(dá)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)后，科斯特納對(duì)身體的控制接近完美，其在X軸與在Y軸的位移變化不大，接近穩(wěn)定狀態(tài)，保證了她在旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)完成動(dòng)作，避免了因控制身體姿勢(shì)而浪費(fèi)旋轉(zhuǎn)勢(shì)能。通過圖2可知長洲未來的身體姿態(tài)也趨于穩(wěn)定，其在X軸和Y軸的位移變化較小。而通過圖3可知耿冰娃在進(jìn)入旋轉(zhuǎn)點(diǎn)后在旋轉(zhuǎn)過程中其支撐腳明顯處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其在X軸與Y軸的位移有較大變化。分析其原因應(yīng)為其助滑軌跡過于平直、弧度較小，急于利用助滑動(dòng)力進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，使身體姿態(tài)不穩(wěn)定。

圖2 長洲未來助滑階段支撐腳移動(dòng)軌跡

圖3 耿冰娃助滑階段支撐腳移動(dòng)軌跡

2.2 助滑階段身體重心移動(dòng)軌跡分析

所有滑行類的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目都強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)員合理地利用體重來蹬冰(地)，其實(shí)質(zhì)就是分析運(yùn)動(dòng)員身體重心的位置及其與支撐腳的位置關(guān)系。

圖4 科斯特納助滑階段身體重心移動(dòng)軌跡

圖5 長洲未來助滑階段身體重心移動(dòng)軌跡

圖6 耿冰娃助滑階段身體重心移動(dòng)軌跡

通過圖1對(duì)圖4、圖2對(duì)圖5、圖3對(duì)圖6對(duì)比分析運(yùn)動(dòng)員的支撐腳與重心的位置關(guān)系，在助滑階段運(yùn)動(dòng)員的支撐腳與重心的位移曲線基本一致，在接近助滑結(jié)束段重心的位移數(shù)值均小于支撐腳位移數(shù)值，之后重心投影點(diǎn)落在支撐腳移動(dòng)軌跡的圓中;而前大半段時(shí)間內(nèi)都是支撐腳領(lǐng)先于重心移動(dòng)，重心更靠近滑行曲線的圓心，由之前形成的慣性幫助運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)員重心投影點(diǎn)落在支撐腳在滑進(jìn)方向的后面。在此階段支撐腳移動(dòng)曲線比重心移動(dòng)曲線的斜率更大，支撐腳積極前移再迅速形成制動(dòng)，為旋轉(zhuǎn)提供必要條件。

對(duì)圖4、圖5、圖6對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，長洲未來在剛進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)重心快速跟進(jìn)，保證身體重心與支撐腳更接近在同一身體縱軸線上，以利于旋轉(zhuǎn)，但由于冰刀、冰面及身體姿態(tài)的原因，其在縱軸的投影點(diǎn)不能達(dá)到完全吻合的理想狀態(tài);運(yùn)動(dòng)員的重心在Z軸上的運(yùn)動(dòng)軌跡都呈現(xiàn)高—低—高的變化規(guī)律，但科斯特納在助滑的起始階段重心就保持相對(duì)偏低的狀態(tài)，隨后再稍有所下降，保持此重心的身體姿勢(shì)接近旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，隨著身體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，重心快速而穩(wěn)定的提高。耿冰娃在整個(gè)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的過程都是重心下降的過程，不利于身體控制，也是支撐腳提前制動(dòng)的一個(gè)表現(xiàn)。

2.3 助滑階段身體姿勢(shì)變化分析

旋轉(zhuǎn)速度是由起轉(zhuǎn)瞬間的角動(dòng)量矩所決定的。因此在旋轉(zhuǎn)動(dòng)作起轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員要盡可能的獲得最大的動(dòng)量矩。一方面可加大肢體末端運(yùn)動(dòng)制造更大的慣性，另一方面充分發(fā)揮身體肌肉的內(nèi)力，調(diào)節(jié)身體姿勢(shì)，形成大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量［7－8］。

2.3.1 運(yùn)動(dòng)員支撐腿膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)角度變化分析 在旋轉(zhuǎn)技術(shù)助滑階段，良好的制動(dòng)能夠?yàn)檫x手創(chuàng)造更好的旋轉(zhuǎn)初速度，而良好的制動(dòng)需要有合理的身體姿態(tài)，尤其是支撐腿一側(cè)身體肌肉的控制對(duì)身體的協(xié)調(diào)及后續(xù)力量的發(fā)揮都起到至關(guān)重要的作用［9］。

圖8 長洲未來支撐腿膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)角度變化圖

圖9 耿冰娃支撐腿膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)角度變化圖

運(yùn)動(dòng)員在助滑階段髖關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)變化基本一致，但其大小變化所出現(xiàn)的時(shí)機(jī)很大程度會(huì)影響后續(xù)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作勢(shì)能的儲(chǔ)備。運(yùn)動(dòng)員擺動(dòng)腳離開冰面支撐腿膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)角度減小，接下來的0.12～0.18s，其支撐腳滑行方向發(fā)生較大改變，即繞弧滑行，此時(shí)其膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)角度逐漸增大。協(xié)調(diào)能力較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)員會(huì)在此基礎(chǔ)上能夠很好的控制身體姿態(tài)，繼續(xù)穩(wěn)定的加大膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)的角度。而能力較差運(yùn)動(dòng)員會(huì)有一個(gè)先緩沖較小膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)角度的過程，之后進(jìn)入旋狀狀態(tài)再慢慢伸直膝關(guān)節(jié)，在緩沖階段，運(yùn)動(dòng)員能夠更好的形成制動(dòng)，但會(huì)相應(yīng)的減少滑行勢(shì)能。如提前制動(dòng)緩沖，即屈髖屈膝也可加大對(duì)擺動(dòng)腿勢(shì)能的積累。

2.3.2 運(yùn)動(dòng)員擺動(dòng)腳、肩、及手的速度變化分析 根據(jù)公式:I=Mk2分析運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作質(zhì)量存有差別的原因，一方面是就運(yùn)動(dòng)員個(gè)人而言，下肢的質(zhì)量肯定大于上肢的質(zhì)量;另一方面下肢的環(huán)節(jié)重心離身體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離要大于上肢環(huán)節(jié)重心離身體轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離。

圖10 科斯特納助滑階段擺動(dòng)腳、肩、及手的速度變化圖

由圖10、11和12可知:在進(jìn)入旋轉(zhuǎn)點(diǎn)前，科斯特納的動(dòng)作合理，在保持身體正常旋轉(zhuǎn)慣性的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)利用擺動(dòng)腿和對(duì)側(cè)上肢的擺動(dòng)來加大旋轉(zhuǎn)速度。擺動(dòng)腳最大速度為14.4m/s，對(duì)側(cè)上肢協(xié)調(diào)配合，曲線方向幾乎吻合，且其他身體環(huán)節(jié)動(dòng)作節(jié)奏變化均勻，有利于加大身體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。長洲未來明顯利用擺動(dòng)腳的擺動(dòng)來獲得慣性，瞬時(shí)速度達(dá)到18.2m/s，但節(jié)奏變化突然，不利于轉(zhuǎn)動(dòng)勢(shì)能的積累。其他身體部位速度數(shù)值均較低，說明在完成此階段動(dòng)作時(shí)基本處于慣性狀態(tài)，沒能發(fā)揮加速擺動(dòng)的作用。耿冰娃整個(gè)助滑時(shí)間只有0.94秒，動(dòng)作完成得太突然。且在短時(shí)間完成動(dòng)作時(shí)，擺動(dòng)腿的擺動(dòng)時(shí)機(jī)過晚，雖然瞬時(shí)速度達(dá)到15.9m/s，但擺動(dòng)腿同側(cè)的上肢形成了副作用，降低了擺動(dòng)腿的正常作用。有意加大其他身體部位的作用，不利于整個(gè)身體協(xié)調(diào)完成動(dòng)作，雖然在隨后的動(dòng)作中進(jìn)行糾正和調(diào)整，但已影響旋轉(zhuǎn)速度。

圖11 長洲未來助滑階段擺動(dòng)腳、肩、及手的速度變化圖

圖12 耿冰娃助滑階段擺動(dòng)腳、肩、及手的速度變化圖

3 結(jié)論與建議

1)運(yùn)動(dòng)員在助滑行進(jìn)訓(xùn)練中，在考慮盡可能地獲得最大的旋轉(zhuǎn)初速度的同時(shí)，還要考慮身體姿態(tài)的控制，支撐腳的滑行軌跡不能過于平直，根據(jù)不同的速度存在理想的弧度。

2)運(yùn)動(dòng)員的支撐腳在滑行方向上領(lǐng)先于身體重心，直至身體開始旋轉(zhuǎn)。優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的支撐腳在接近旋轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)應(yīng)積極前伸，同時(shí)屈膝降低重心，為身體制動(dòng)形成好的力學(xué)基礎(chǔ)。運(yùn)動(dòng)員身體重心在垂直軸方向應(yīng)盡量在到達(dá)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)前完成降低以積累勢(shì)能，隨后逐漸提高身體重心，直至進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

3)運(yùn)動(dòng)員應(yīng)在助滑階段加大對(duì)擺動(dòng)腿的練習(xí)。在進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)前積極主動(dòng)加大擺動(dòng)腿的擺動(dòng)，擺動(dòng)腿對(duì)側(cè)的上肢應(yīng)做出相應(yīng)的配合。運(yùn)動(dòng)員可在練習(xí)中遵循循序漸進(jìn)的訓(xùn)練原則，先只注意對(duì)擺動(dòng)腿的練習(xí)，再結(jié)合控制對(duì)側(cè)上肢肌肉的練習(xí)，避免協(xié)同肌群相互對(duì)抗。

［1］趙金平．目前我國花樣滑冰存在的主要問題及其對(duì)策［J］．冰雪運(yùn)動(dòng)，2004(3):16－17．

［2］欒 波．中外花樣滑冰選手自由滑對(duì)比研究［J］．冰雪運(yùn)動(dòng)，2005 (2):17－18，30．

［3］黃麗坤，孫 毅，趙金平．我國女子花樣滑冰與世界水平相比的主要差距［J］．冰雪運(yùn)動(dòng)，2004(5):29，81．

［4］沙延威，曹憲明．2005年世界花樣滑冰大獎(jiǎng)賽中國杯冰舞技術(shù)分析［J］．冰雪運(yùn)動(dòng)，2005(4):28－32．

［5］紀(jì)仲秋．運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)［M］．北京:高等教育出版社，2001．

［6］冰雪運(yùn)動(dòng)教材小組．冰雪運(yùn)動(dòng)［M］．北京:人民體育出版社，2000．

［7］John Malone．The Encyclopedia of Figure Skating［M］．Facts on File，1998．

［8］艾康偉，何申杰，何 偉．運(yùn)動(dòng)技術(shù)大范圍三維運(yùn)動(dòng)學(xué)分析［J］．體育科學(xué)，2002，22(4):135－137．

［9］張海威．中外女子單人花樣滑冰聯(lián)合旋轉(zhuǎn)的對(duì)比研究［D］．長春:吉林體育學(xué)院，2010．

Kinamatical Analysis of Spin Approach in Women’s Single Figure Skate

LU Jingbo，NI Weiguang，DU Lei
(P．E．School of Jilin University，Changchun 130021，Jilin，China)

The competition event in Shanghai of the 2011 China cup World Figure Skating Competition was statically shot and some representative techniques are taken as the main subjects．The advanced SIMIMOTION is adopted to analyze the action of approach and bodily data．Analysis from the data:track of support foot，movement track of gravity，velocity of the limb end and the hip joint and knee joint．The results show that the supporting foot leads the gravity center，and its trace is expected to have some curve;the body gravity center should be lowered to some extent in order to accumulate energy;the swaying leg should be well used in the spin approach with coordination of the rest limbs．

figure skating;spin;approach;biomechanics of sports;training

G804.6

A

1004－0560(2012)04－0067－04

2012-05-15;

2012-06-25

國家體育總局冬季項(xiàng)目管理中心課題:花樣滑冰旋轉(zhuǎn)技巧與藝術(shù)表演綜合研究(07137)。

盧景波(1963－)，男，副教授，主要研究方向?yàn)轶w育教學(xué)與訓(xùn)練。

責(zé)任編輯:喬艷春

?運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)