游泳運動員前傾蹲踞式出發(fā)時間與技術指標的相關性研究

(山東政法學院 體育教學部，濟南 250014)

游泳運動員前傾蹲踞式出發(fā)時間與技術指標的相關性研究

李劍

(山東政法學院 體育教學部，濟南 250014)

運用統(tǒng)計學方法找出影響前傾式蹲踞式出發(fā)時間的主要水上及水下技術指標。選取山東省優(yōu)秀游泳女運動員10名，運用2臺陸上攝像機、1臺水下攝像機與1臺測力起跳臺同步定機拍攝15 m完整出發(fā)技術動作周期，使用Kwon3D和Biowave進行運動學和動力學數(shù)據(jù)解析，使用統(tǒng)計學軟件SPSS對26個指標進行了相關性分析，發(fā)現(xiàn)前傾式蹲踞式出發(fā)總時間受水下時間的影響；出發(fā)臺上時間受后腿膝關節(jié)角度和蹬離時間的影響；出發(fā)騰空時間受起跳角和騰空高度的影響；水下時間受入水深度、水下打腿次數(shù)、入水角、水下水平初速度和滑行髖關節(jié)角度的影響；騰空時間影響入水距離和入水水平初速度；騰空階段髖關節(jié)角度影響入水水平初速度；前腳水平蹬離最大力量影響入水水平初速度和水下水平初速度；起跳角和前后腳水平蹬離力量影響離臺水平速度，離臺水平速度影響騰空高度、入水角、入水距離。

游泳蹲踞式出發(fā)；相關性；起跳臺技術；騰空技術；水下技術

游泳比賽由出發(fā)、途中游、轉(zhuǎn)身、沖刺和到邊5個環(huán)節(jié)組成，在以0.01秒決定勝負的短距離游泳比賽中出發(fā)是影響成績一個重要因素。我國優(yōu)秀運動員與國外優(yōu)秀游泳運動員出發(fā)臺技術上存在較大差距：身體條件、爆發(fā)力、力量等方面先天不足，空中身體控制、入水角度、水下滑行時身體流線型、水下打腿、出水角度等方面技術不足[1],這些問題可以通過訓練得到一定程度彌補。哪些技術是影響出發(fā)成績的關鍵因素，哪些是次要因素，前人進行了理論研究，做出了推論。

莊明謙[2]通過把人體看成一個以重心為質(zhì)心的質(zhì)點；忽略人體在出發(fā)過程中的空氣阻力，假設出發(fā)瞬間運動員騰空初速度方向與蹬離角度相同，通過數(shù)學計算得出騰空初速度是影響入水距離主要的外在影響因素, 騰起高度是次要外在因素，蹬離角度是非影響因素。

威爾遜[3]、安東尼[4]、仲宇[5]、張銘[6]和王伯超[7]等采用錄像解析的方法，從4個階段(預備姿勢階段、離臺階段、騰空階段、入水階段)，對時間(8種)，角度(7種)，速度(14種)共29種運動學變量進行了研究和分析，推斷出：影響出發(fā)總時間的因素有：出發(fā)姿勢、入水方式[3]；影響出發(fā)臺時間的因素有：膝關節(jié)角度，身體重心投影[8]，反應時間和蹬離出發(fā)臺的時間[6];影響騰空時間的因素有：入水距離、蹬離角度、離臺初速度、最大的水平速度[7]；影響離臺水平初速度的因素有；身高、拋射角度、入水角度[3]，蹬臺力量和蹬臺傾斜角[9]；影響入水距離的因素有：離臺速度、入水方式[3], 身體重心高低[9]影響出水時間的因素有：水下滑行技術,水下膝關節(jié)角度，入水深度[7]。

綜上所述，前人通過錄像分析對水上運動學指標對出發(fā)時間的影響，進行了推斷，但沒有進行統(tǒng)計學驗證；對出發(fā)蹬力和水下相關技術對出發(fā)成績的影響(由于當時動力學測試與水下錄像解析技術不成熟)，尚未發(fā)現(xiàn)類似研究。目前,前傾式蹲踞式出發(fā)成為了國際泳壇主流的出發(fā)技術，所以本研究的目的是通過理論與實踐研究相結合的方式，運用統(tǒng)計學方法找出影響前傾式蹲踞式出發(fā)時間的主要水上/水下技術指標，為游泳訓練提供理論參考。

1 研究方法

1.1 研究對象

山東省優(yōu)秀游泳女運動員10名，年齡20±0.8歲，身高173±1.4厘米，體重65±3.8公斤，訓練年限9±2.1年，一級運動員以上，前傾式蹲踞式出發(fā)為其主要出發(fā)技術。

1.2 實驗設計

將2臺攝像機置于岸上定機拍攝(SONY，1 000 e，拍攝頻率25 Hz，曝光時間1/250 s，機高150 cm，距離拍攝泳道8米)，其中1臺主光軸對準起跳臺，另1臺拍攝出發(fā)全程；1臺水下高清攝像機掛于池壁(拍攝頻率25 HZ，機高150 cm，距離拍攝泳道6米)，1臺專業(yè)游泳測力起跳臺(Kistler，瑞士，型號9691A，國際標準起跳臺具有三維測力功能)，1套比賽用專業(yè)發(fā)令計時裝置(科羅拉多，美國)，1個同步采集盒。陸上攝像機、水下攝像機與測力臺同步定機拍攝一個15 m的完整技術動作周期，由國家一級裁判完成發(fā)令與計時工作(記錄入水時刻時間、出水時刻時間、到達15米線時間)。要求每名運動員進行5次前傾蹲踞式出發(fā)，選取成績最好的3次進行分析。測試按照正式比賽要求進行。

1.3 測試指標

出發(fā)15米時間T1、出發(fā)臺時間T2、水下時間T3、出水后到達15米時間T4、身高X1、預備前腿膝關節(jié)角度X2、預備后腿膝關節(jié)角度X3、神經(jīng)反應時X4、蹬離時間X5、起跳角X6、水下水平初速度X7、離臺水平速度X8、騰空高度X9、騰空時間X10、入水距離X11、入水角X12、入水水平初速度X13、騰空髖關節(jié)角度X14、入水深度X15、滑行髖關節(jié)角度X16、水下打腿次數(shù)X17、蹬離時間X18、前腳水平蹬離最大力量X19、前腳垂直蹬離最大力量X20、后腳水平蹬離最大力量X21、后腳垂直蹬離最大力量X22。

1.4 數(shù)據(jù)處理

視頻數(shù)據(jù)采集從臺上預備姿勢開始到運動員到達15米線為止,使用Kwon 3D軟件進行分析，人體模型包括19個點：左右大腳趾、左右踝關節(jié)、左右跟骨、左右膝關節(jié)外側(cè)、左右髖關節(jié)外側(cè)、左右肩關節(jié)、左右肘關節(jié)外側(cè)、左右腕關節(jié)外側(cè)、左右手掌中部，頭頂，濾波頻率為8 Hz。人體重心高度數(shù)據(jù)均與身高進行了標準化處理。動力學采集從發(fā)令到雙腳離臺為止的數(shù)據(jù)，采用Biowave軟件進行分析，壓力數(shù)據(jù)均與體重進行了標準化處理。采用spss13.0統(tǒng)計軟件對測試數(shù)據(jù)進行相關性分析，r為相關系數(shù)，Plt;0.05視為有顯著性差異。

2 研究結果與分析

如表1所示，出發(fā)15米時間與大部分測試指標無明顯相關，只與入水深度X15(r=-0.643,p=0.048)和水下打腿次數(shù)X17(r=-0.579,p=0.007)呈明顯負相關，相關系數(shù)大；和水下時間T3(r=0.489,p=0.035)指標呈明顯正相關，相關系數(shù)中等，說明水下部分技術是影響出發(fā)時間的主要因素，水上部分技術影響不明顯。本研究結果與前人推斷的出發(fā)姿勢和入水方式是影響出發(fā)總時間的主要因素不一致[3]，因為威爾遜的研究只分析了水上運動學指標得出的結論存在片面性，所以不一致。

表1 出發(fā)15米時間與指標相關性

本研究分析如下：發(fā)現(xiàn)運動員入水距離為3.24±0.31米，水下游進距離為7.27米±0.35米，水上游進距離為4.49±0.34米，其中水下游進距離在15米出發(fā)距離中所占比例最大，且水下游進時間在15米出發(fā)時間中所占比例最大，所以水下測試指標對總時間的影響更明顯。整個出發(fā)出水游階段的興波阻力大于水下階段的水阻力大于預備階段、離臺階段、騰空階段的空氣阻力[10]，雖然空氣阻力小，但是水上飛行時間受出發(fā)臺蹬離角度和人體力量極限的限制時間減少有限，而水下阻力小于興波阻力，同等距離水下游進就會比水上游進用時短，建議運動員重點改進水下相關技術。

表2 出發(fā)臺時間與部分指標相關性

如表2所示，出發(fā)臺時間與身高X1，預備階段前腿膝關節(jié)角度X2，神經(jīng)反應時無明顯相關，與預備后腿膝關節(jié)角度X3(r=-0.451，P=0.037)明顯負相關，與蹬離時間X5(r=0.896,P=0.023)呈明顯正相關。說明預備姿勢時后腿膝關節(jié)角度在測試值范圍內(nèi)(測試值在80～110度之間)角度越大時，出發(fā)臺時間越快；蹬離時間越短，出發(fā)臺時間越快。與前人研究推斷的出發(fā)姿勢對出發(fā)臺時間有影響[3]、膝關節(jié)微屈有利于起跳[6]和蹬離出發(fā)臺時間快則出發(fā)臺時間快[8]一致，但與反應時是影響滯臺時間的主要因素[6]推論不一致。

本研究分析如下：蹲踞式出發(fā)要求髖、膝、踝三個關節(jié)都處于有利的屈曲角度，讓伸肌群處于適宜的拉長狀態(tài)，蹬離時肌肉才能產(chǎn)生爆發(fā)式收縮，增加蹬力。因為膝關節(jié)深屈，大腿杠桿臂增長，參加肌肉多且處于靜力緊張狀態(tài)，易疲勞，不利于發(fā)揮肌肉力量。如果肌肉在收縮前放松，并預先適當拉長，大于90度時可獲得較大的力量和起跳速度，但不是越大越好，身體接近豎直姿勢時，臀大肌對髖關節(jié)伸展不起作用，所以預備后腿膝關節(jié)角度對出發(fā)臺時間有影響。理論分析離臺時間=神經(jīng)反應時+蹬離時間。本研究發(fā)現(xiàn)運動員神經(jīng)反應時間為0.19±0.03 s，蹬離時間為0.65±0.08 s。神經(jīng)反應時間為運動員聽到發(fā)令到身體開始有所反應的時間，個體神經(jīng)系統(tǒng)受遺傳特征影響,是天生的，想獲得較大提高比較困難，且所占比例較小，所以對出發(fā)時間無明顯影響。蹬離時間為身體開始反應到身體離臺的時間(及起跳動作耗費的時間)，此時間與肌肉反應速度有關，可后天練習小幅提高，所以神經(jīng)反應時間對出發(fā)臺時間的影響不大，蹬離時間對出發(fā)臺時間的影響較大。

表3 騰空時間與部分指標相關性

如表3所示，騰空時間與起跳角X6(r=0.735,P=0.021)、騰空高度X9(r=0.688,P=0.034)、和入水距離X11(r=0.839,P=0.009)呈明顯正相關，相關系數(shù)大；與入水水平初速度X13(r=0.341,P=0.047)呈負相關，相關系數(shù)偏小；與騰空髖關節(jié)角度X14無明顯相關。說明起跳角和騰空高度是影響騰空時間的關鍵因素，騰空時間是影響入水距離的關鍵因素，是影響入水水平初速度的次要因素。本研究與前人研究的入水距離和離臺水平初速度結果一致[7]，與離臺水平速度和起跳角度是影響騰空時間影響因素的推斷不一致。

本研究分析如下：根據(jù)力學公式：Vy=Vcosa，起跳角越大，則騰空高度越大，垂直分速度越大，空中飛行時間相應較長；騰空時間越長，速度衰減越大，所以入水距離雖然受到騰空時間的影響但是相關性不大；離臺水平速度越大，越有利于運動員在相等時間前移距離增大，在相等時間內(nèi)增加滑行距離，所以與入水距離相關(見表5)，與騰空時間關系不大。所以建議運動員增加空中的飛行距離(空中阻力小與水中阻力，同樣的距離所花費的時間少)，而不是一味地減小起跳角追求離臺水平速度。

表4 水下時間與部分指標相關性

如表4所示，水下時間與水下水平初速度X7(r=-0.515,P=0.036)和滑行髖關節(jié)角度X16(r=-0.582,P=0.046)呈明顯負相關，相關系數(shù)中等；與入水角X12(r=0.316,P=0.042)呈明顯正相關，相關系數(shù)偏小；與入水深度X15(r=0.719,P=0.003)和水下打腿次數(shù)X17(r=0.839,P=0.015)明顯正相關，相關系數(shù)大；與入水水平初速度X13明顯無關。說明入水深度和水下打腿次數(shù)是影響水下時間的關鍵因素，入水角、水下水平初速度和滑行髖關節(jié)角度一定程度上影響水下時間。與前人研究的推斷[7]入水滑行階段技術的好壞, 直接影響出發(fā)的效果的推斷一致。

本研究分析如下：入水角小(在測試值范圍內(nèi))，可以保持較好的入水水平速度，入水深度較小，減少滑行距離，減少水下時間，但入水瞬間所占比例較小，所以入水角與水下時間相關，但相關系數(shù)不大，而入水深度則與其負相關；水下水平初速度越大，同樣距離所花費的時間越少，而滑行階段髖關節(jié)角度越大，身體流線形越佳，阻力越小，水下花費時間越少，所以水下水平初速度、滑行階段髖關節(jié)角度與水下時間明顯負相關，相關系數(shù)中等。水下打腿次數(shù)越多，則游進的距離越大，水下時間越多，所以水下打腿次數(shù)與水下時間正相關。

表5 離臺水平速度與部分指標相關性

如表5所示，離臺水平速度與起跳角X6(r=-0.764,P=0.012)(在測試值在25～55度范圍內(nèi))呈明顯負相關，相關系數(shù)大；與騰空高度X9(r=0.329,P=0.034)成明顯正相關，相關系數(shù)不大；與入水距離X11(r=-0.494,P=0.027)、前腳垂直蹬離最大力量X20呈(r=-0.488,P=0.018)明顯負相關，相關系數(shù)不大；與前腳水平蹬離最大力量X19(r=0.857,P=0.011)和后腳水平蹬離最大力量X21(r=0.724,P=0.045)呈明顯正相關，相關系數(shù)大。說明起跳角、和前后腳水平蹬離力量是影響離臺水平速度的關鍵因素，離臺水平速度一定程度上影響了騰空高度、入水角、入水距離。與前人研究的起跳角[7]、入水角[3]與下肢蹬力[9]是離臺水平速度的主要影響因素一致。本研究分析如下：根據(jù)力學公式：Vx=Vsina，起跳角越小，離臺水平速度相應越大；根據(jù)力學公式F=ma，則水平后蹬力量F越大，人體產(chǎn)生的水平加速度a也越大，所以水平后蹬力量是提高離臺水平速度的重要因素。

表6 入水水平初速度與部分指標相關性

如表6所示，入水水平初速度X13與騰空髖關節(jié)角度X14(r=0.327,P=0.021)呈明顯正相關，相關系數(shù)較高；與前腳水平蹬離最大力量X19(r=0.378,P=0.015)和水下水平初速度X7(r=0.255,P=0.039)呈明顯正相關，相關系數(shù)小；與入水深度X15、前腳垂直蹬離最大力量X20、后腳水平蹬離最大力量X21和后腳垂直蹬離最大力量X22無明顯相關。說明騰空階段髖關節(jié)角度是影響入水水平初速度的關鍵因素，入水水平初速度會受到前腳水平蹬離最大力量的影響，影響不大，同時小幅度影響水下水平初速度。

本研究分析如下：空中髖關節(jié)角度小的運動員，多在入水前通過髖關節(jié)伸展增加角速度和入水角，入水角度大，則入水水平初速度小，若入水時上下肢不能協(xié)調(diào)配合，則易造成身體與水面的接觸面積過大，增加阻力，減小入水速度，所以空中髖關節(jié)角度對入水水平初速度有影響，但是相關系數(shù)不大；前腳水平蹬力大，則水平初速度大，同時也受空中姿勢、入水階段相關指標的影響，所以前腳水平蹬力明顯影響入水水平初速度，但相關系數(shù)不大。

3 結論

3.1 前傾式蹲踞式出發(fā)總時間受水下時間的影響更明顯。

3.2 前傾式蹲踞式出發(fā)臺上時間受后腿膝關節(jié)角度和蹬離時間的影響；出發(fā)騰空時間受起跳角和騰空高度的影響；水下時間受入水深度、水下打腿次數(shù)、入水角、水下水平初速度和滑行髖關節(jié)角度的影響。

3.3 前傾式蹲踞式騰空時間影響入水距離和入水水平初速度；騰空階段髖關節(jié)角度影響入水水平初速度，前腳水平蹬離最大力量影響入水水平初速度和水下水平初速度；起跳角和前后腳水平蹬離力量影響離臺水平速度，離臺水平速度影響騰空高度、入水角、入水距離。

3.4 建議山東省優(yōu)秀運動員預備姿勢時后腿膝關節(jié)角度不小于90度，增加騰空高度，增大入水距離，增加蹬離力量，適當減小入水角，減少入水深度，水下保持良好身體流線型，增加打腿次數(shù)。但游泳運動出發(fā)時間受到各種運動學和動力學因素的影響，各階段各個影響因素相互聯(lián)系又相互影響，單一或幾種影響因素的改變并不能確保出發(fā)成績的提高，運動員要根據(jù)自身特點提升弱勢技術。

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Correlationofstarttimeandtechniquesinswimmingforwardtrackstart

LI Jian

(Dept.ofPhysicalEducation,ShandongUniversityofPoliticalScienceandLaw,Jinan250014,Shandong,China)

In order to check the correlation of start time and over/under water techniques by statistical method, 10 female swimmers were recruited; 2 overwater camera, 1 underwater camera and 1 professional launching platform were used to collect data in 15 m start, Kwon3D and Biowave were used to analyze the kinematic data, SPSS was used to analyze the correlation of 26 variables. It was found that start time was influenced by underwater time; launching start time was influenced by knee angle of back leg and departure time; air time was influenced by take-off angle and fly height; underwater time was influenced by underwater height, dolphin kick times, diving angle, initial horizontal velocity underwater and glide hip angle; fly distance and initial horizontal velocity underwater were influenced by air time; diving initial horizontal velocity was influenced by flying hip angle; diving and underwater initial horizontal velocity were influenced by max horizontal force of forefoot; departure horizontal velocity was influenced by take-off angle and departure horizontal force of both feet; fly height, diving angle and fly distance were influenced by take-off horizontal velocity.

swimming forward track start; correlation; platform technique; air technique; underwater technique

2014-03-30

李劍(1975- )，男，講師，碩士，研究方向體育教育、游泳訓練。

A

1009-9840(2014)04-0075-04