三級跳過程中運動員腿部肌肉力量特征研究

□于 恒 孫 桐（中南大學湖南長沙410012）

三級跳過程中運動員腿部肌肉力量特征研究

□于 恒 孫 桐（中南大學湖南長沙410012）

腿部肌肉力量直接影響到運動員的速度與力量情況，從而決定著其彈跳能力以及最終的跳遠成績，是三級跳訓練的核心內容。對中南大學八名三級跳運動員進行了動力學分析，深入研究了其腿部神經肌肉功能與沖擊負荷之間的關系，最終發現運動員第二跳能夠對地面產生最強沖擊力，其腳掌壓力與最終的跳遠成績呈正相關關系，腳后跟與前腳掌下出現最大壓力峰值，后腿伸張肌在高速運動中表現出高速率活化的特點。運動員遵循此種運動規律，能夠最大化的提高三級跳訓練質量和效率。

三級跳腿部肌肉力量特征

三級跳的影響因素很大程度上來自于運動員腿部的力量、速度與控制能力。美國著名運動訓練學專家詹姆斯?哈伊認為：“三級跳運動員的身體特征不一樣，由此導致其跳躍技術存在鮮明差異，但無論采用什么樣的跳遠技術均需要腿部肌肉在適當方向上產生最大的力，并且要掌握好發力的時機與節奏。”這既強調了腿部肌肉在三級跳運動過程中的重要作用；同時也展現了其肌肉運動的技巧性與生理學特征。目前，部分學者也對這一問題進行了研究，但主要停留在對運動員腳部觸地垂直力、起跳垂直力、地面反作用力與足底壓力上，而很少能夠從生物學的角度來系統剖析運動員腿部肌肉力量與用力特征。這由此需要我們采用科學的方式來系統剖析其腿部肌肉運動特征，由此深化運動員對于自身腿部肌肉運動方式的認識，為更加科學地進行三級跳訓練奠定基礎。

1、研究對象與方法

1.1、研究對象

本人選取中南大學的八名（男、女各四人）三級跳運動員作為研究對象，其平均年齡為20.1歲，平均身高為178.6厘米，平均體重為66.8千克，平均成績為13.6米。

1.2、研究方法

本人主要采用運動測試的方式來統計分析八位運動員在三級跳過程中的腿部肌肉力量特征。具體來說，八位運動員在完成一個周期的訓練之后，每人進行3次試跳，在此過程中，本人采用J VC相機拍攝運動員助跑的最后5米過程，采用測力平臺（頻率為± 50H z）檢測運動員正常行走時對地面的用力負荷以及在三級跳過程中踏板時對地面的用力負荷，對比分析，獲得運動員運動時對地面產生的反作用力情況。隨后，本人采用壓力數據采集系統，一方面檢測各個運動員腳部壓力分布情況；另一方面檢測運動員腳部兩側肌電活動情況，再采用傳感鞋墊（頻率為200H z）和肌電圖導線（頻率為800H z）鏈接到數據采集器上，再將數據采集器鏈接到運動員的腳背部位，以此來檢測運動員股外肌、臀大肌、腓腸肌的肌電圖，通過處理器獲取詳細的數據資料，獲得腿部肌肉、臀部肌肉在單足跳、跨步跳、跳躍運動過程中的作用方式。

2、數據統計分析

在完成了運動測試之后，本人依據運動員觸地過程中對于踏板所帶來的觸地作用力的方向，將其觸地分為制動與蹬伸兩個時間段，采用合力與合力方向來計算運動員觸地過程中的最大力度和平均力度情況。另外，在完成了對肌電信號的采集之后，本人分0-50毫秒的著地前階段、50-100毫秒的著地前預收縮階段、制動階段和蹬伸階段來計算標準肌電圖在不同階段的肌肉力量特征，并將其制成一個活動圖，與運動員在正常行進中的肌電圖進行對比分析，獲得運動員在三級跳狀態下肌肉力量的作用特征。這些數據均采用統計學軟件SPSS6.0進行處理，由此形成有關特定指標的平均值與標準差的準確的調查結果。

3、運動測試結果

從三級跳最終成績的角度來說，4位男運動員的平均成績為15.37米，4位女運動員的平均成績為11.98米，8位運動員三級跳的總體平均成績為13.7米。8位三級跳運動員的平均助跑速度為每秒8.8米，與成績之間的標準差為0.9，小于0.01，因此可以確定運動員助跑速度與跳遠成績高度相關。另外，運動員在單足跳、跨步跳、跳躍三個階段的時間、速度分布情況直接決定著其跳躍狀態，并由此影響到其最終的跳遠成績，調查發現，八位運動員單足跳的平均時間為0.14秒，跨步跳的平均時間為0.16秒，跳躍的平均時間為0.18秒，而且這三個階段的平均制動時間分別為0.089秒、0.097秒和0.123秒，而這三個階段中所發生的蹬伸平均時間分別為0.05秒、0.067秒和0.071秒，均呈現出逐漸遞增的狀態。對比分析可以看出，運動員在跨步跳過程中所產生的垂直方向和水平方向的地面反作用力最大，而且制動階段所產生的觸地作用力遠遠大于蹬伸階段的地面作用力，而且在垂直方向所產生的觸地作用力分別為運動員平均體重的11.6、15.15、13.2倍，而在水平方向所產生的向前作用力分別為運動員平均體重的5.8、10.1、7.8倍，由此進一步彰顯了運動員在單足跳、跨步跳、跳躍階段所產生的各不相同但卻都力度明顯的巨大制動作用力情況。

在對運動員用力負荷進行統計分析過程中，也生成出單足跳、跨步跳、跳躍三組力量曲線圖，運用多元回歸分析之后發現，八位運動員在制動階段所產生的最大觸地垂直力度和在蹬伸階段所產生的最大向前水平力度，對于三級跳最終的運動成績來說是最佳的反作用力。前者力度的比重為57.1%，而后者力度的比重則為26.2%。另外，八位運動員在腳后跟和前腳掌所產生的壓力值最大，是運動員正常行進中壓力值的4倍之多，而腳部中間位置所產生的壓力值最小。這也充分說明，運動員在單足跳、跨步跳、跳躍三個階段腳后跟和腳前掌的最大壓力有顯著差異，而單足跳的壓力值在三個階段中最小。除此之外，測試發現八位運動員前腳掌后面部位的最大壓力值與跳遠成績相關度比較高。另外，八位運動員前腳掌、腳中間、腳后跟三個部位所采集的最大壓力值與三級跳成績之間的相關系數分別為0.71、0.87、0.90，由此說明運動員前腳掌的壓力值對于跳遠成績的影響效果最為明顯。制動階段股外側肌群肌電平均值要遠遠大于蹬伸階段的平均值，而且單足跳、跨步跳、跳躍階段大腿伸肌群具有高水平的制動與預活動能力，在劇烈運動過程中的參與度比較高。

4、結果與分析

通過對以上檢測結果的系統分析可以看出，三級跳運動員在單足跳、跨步跳、跳躍三個階段承受著較大的地面反作用力，在觸地過程中所產生的最大垂直力度和壓力情況分別是運動員身體重量的9倍和3倍之多，而且這三個階段所產生的向前水平力度也比正常行走時所產生的向前水平力度高出4倍之多。另外，由于四位女運動員跳遠距離相對比較短，因此其前腳掌后部壓力呈現出散點分布的狀態，而且與跳遠成績之間的關系接近“0”的位置，無法說明二者之間的相關性。隨后，本人選擇其中一名男運動員進行了10次三級跳，其成績在13-15米之間，而其前腳掌后部壓力與三級跳成績之間的相關性為0.85，由此充分說明二者之間具有較高的相關性，也即是運動員前腳掌后部壓力直接影響到三級跳成績。除此之外，調查發現，運動員制動階段合力的逐漸降低、合力方向的變化、著地時間的逐漸延長，說明運動員在三級跳過程中所表現出的向前運動的水平速度在三個階段呈現出逐漸降低的發展趨勢，從而潛在地說明了運動員在跳躍階段的腳部著地時間最長。為了保證在三級跳過程中創造最大限度的向前水平速度，運動員往往將制動階段平均合力制動角的傾斜度保持在90度左右，從而增強肌肉運動的節奏感與協調性。

通過對運動員臀大肌在單足跳、跨步跳、跳躍階段著地前50毫秒肌電活動與跳躍成績之間關系的分析發現，運動員如果能夠將大腿伸肌群穩定在一個高水平預期活動能力和制動動作的狀態，能夠有效地降低制動階段腿部的彎曲度，一方面能夠輔助運動員規范地完成各個階段的動作；另一方面也能夠提高運動員水平運動速度，從而產生更大的向前運動力度，最終提高運動員的跳躍成績。這由此也說明運動員在運動前適當地進行預先活動，可以有效地提高制動階段的肌電效能和觸地時的肌肉節奏，而且也進一步說明預先活動能夠提高α-β神經元之間的相互作用，增大紡錘肌的柔韌性與靈活性，強化肌腱的堅韌度，從而有效地調整腿部動作的靈活性，增強腿部肌肉的力量感與柔韌性，對于補償高速運動過程中的力量衰竭具有重要作用。

在三級跳過程中，運動員會因為髖部伸肌群無法有效地參與拉伸活動而出現過度屈膝的問題，畢竟髖關節的伸展主要依賴于臀大肌的拉伸作用，其拉伸效果不好，自然會導致髖關節向下過度移動，從而導致運動員外在形體過度屈膝的問題。而最終研究結果也充分說明，運動員通過屈膝來降低身體重心，能夠在一定程度上減少臀大肌的拉伸幅度，解決其運動參與度不夠的問題。然而，運動員在高速運動過程中的過度屈髖行為，也會帶來膝關節與踝關節的移動，在潛移默化中造成跳躍動作的變形，從而影響到其最終的跳躍成績。基于此，運動員需要預先鍛煉膝部伸肌和趾部屈肌來提高肌肉的硬度、柔韌性與靈活性，從而有效地規避三級跳過程中膝關節、踝關節不必要的動作。另外，運動員神經肌肉在部分情況下也會出現保護失靈的問題，諸如當身體其他部分肌肉僵硬甚至出現肌肉受傷的時候，運動員神經肌肉則會在不自覺間出現協調性不夠、配合性不足的問題，從而影響到其他部分肌肉力度、柔韌性與靈活性的發揮，從而影響到運動員技術的表現以及最終的跳躍成績等等。而部分學者則通過一系列的實證研究之后提出三級跳運動員通過巨大的張力和力量峰值進行身體機能、身體肌肉的訓練能夠在一定程度上改變并增強骨質排列陣式，提高運動員的運動能力。

總體來說，通過對八位三級跳運動員的實證研究可以看出，運動員在跨步跳過程中能夠產生最大的觸地力度，另外我們可以通過運動員在制動階段所產生的最大垂直力度和起跳過程中的最大水平力度來準確地預測運動員的在該運動項目中的潛能情況。另外，三級跳運動員在單足跳、跨步跳、跳躍階段的前腳掌足底壓力與最終的成績具有高度相關性，而且可以說其前腳掌足底壓力越大，其最終的跳躍成績越好，并且運動員在腳后跟和前腳掌處出現最大的壓力峰值。除此之外，三級跳運動員神經肌肉系統的柔韌性、力量性、靈活性能力對于雙腳著地部位具有顯性影響，而進行適當的預活動則可以提高肌肉的高速率活化性，增強腿部肌肉的離心收縮能力，從而提高神經肌肉系統的性能，為接下來單足跳、跨步跳、跳躍階段的劇烈運動奠定基礎。

［1］（美）雅各比.跳躍項目全書［M］.北京：人民體育出版社，2013，3.

［2］余丁友.高水平三級跳運動員的力量與速度訓練探析［J］.浙江體育科學，2014，（2）.

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