大學生原地縱跳時下肢力量的運動生物力學實驗探索分析

□ 劉弋飛 岳艷鮮 李 悅 秦 凱 張 健（首都體育學院 北京 100191）

大學生原地縱跳時下肢力量的運動生物力學實驗探索分析

□ 劉弋飛 岳艷鮮 李 悅 秦 凱 張 健（首都體育學院 北京 100191）

大學生的健康體魄是中華民族旺盛生命力的體現，運用運動生物力學的實驗和方法研究大學生下肢力量的相關問題具有重要意義。本文針對大學生下肢力量素質普遍下降的問題，將體育系運動專項大學生與非體育系普通大學生進行對比分析，找出兩組學生之間的差異，揭示參加體育運動和鍛煉對改善下肢肌肉力量素質問題是否有積極的作用。

運動生物力學 下肢力量 實驗和方法

“健康的體魄是青少年為祖國和人民服務的基本前提，是中華民族旺盛生命力的體現”。縱向起跳（簡稱“縱跳”）動作是人體在大腦中樞神經系統的控制下，依靠身體各個環節的協調配合，發揮下肢肌群最大爆發力，以達到最佳縱跳效果的技術動作。目前國內外關于下肢力量的研究大多數都是小樣本量和專項運動員的特征及訓練方法研究，缺少對非體育專項普通大學生群體的研究；大多數研究都集中在對下蹲跳（CMJ）和半蹲跳（SJ）的縱跳形式的研究，對連續縱跳（CJb）和直膝跳（CJs）的力學參數研究較少；多使用動力學、肌肉力學和運動學的知識，忽視運動生物力學對縱跳特征分析研究的重要性。本研究對體育系大學生和非體育系大學生縱跳進行運動生物力學實驗，在下肢力量生物力學參數的對比分析的基礎上對不同縱跳形式下的若干力學參數之間的特征差異和相關性進行了初步研究，旨在為促進大學生下肢力量素質的提高提供實驗依據。

1、研究對象與方法

1.1、研究對象

研究對象選取首都體育學院本科生200人，其中體育系學生108人（均為運動訓練專業），非體育系學生92人（包括體育新聞、體育經濟管理、運動人體科學專業）。

1.2、研究方法

（1）文獻資料法。

檢索和閱讀與運動員和大學生原地縱跳及下肢力量訓練相關的文獻資料，收集整理并分析相關的研究成果。

（2）實驗法。

利用瑞士產Kistler測力臺（Type 9290 Q01）、關節角度尺和節拍器對200名受試者完成SMJ（counter movement jump）、SJs（counter movement jump swing arms）和 CJb（Continuous Jump Bent Leg Reference）三個技術動作的實驗測試。

（3）數理統計法。

實驗數據用測力臺自帶軟件Quattro Jump進行采集，采用SPSS17.0統計學軟件進行分析和統計。

2、結果與分析

2.1、CMJ縱跳實驗測試分析

體育系男生和非體育系男生相比，起跳高度、功率、騰空時間、離臺時的瞬時速度、快肌纖維百分比均有非常顯著差異，緩沖時間和蹬伸時間有顯著差異；體育系女生和非體育系女生相比，起跳高度、功率、瞬時力值、騰空時間、離臺時的瞬時速度、快肌纖維百分比均有非常顯著差異。

CMJ測試中，不論體育系還是非體育系的男生和女生之間，多項參數都具有顯著性的差異，包括瞬時力值、功率、離臺瞬時速度、快肌纖維比和起跳高度。這是由于男女生性別的差異導致的能力上的差距。兩組男生之間的差異和兩組女生之間的差異大致相同，起跳高度、功率、騰空時間和離臺瞬時速度有顯著性差異，這是由于體育系大學生接受過專業的下肢力量訓練，競技比賽激烈的競爭需要強大的力量、速度等素質的支撐，從而使得體育系學生的素質本身就高于了普通學生。同時，體育系學生的快肌纖維比也遠高于普通學生。快肌纖維決定了爆發力和速度，能夠在短時間內產生較大能量。體育系學生和非體育系學生以及男生和女生之間快肌纖維比例的差異，極大可能是由于長期的運動訓練造成的。瞬時力值指標，兩組男生之間無顯著差異，而兩組女生之間卻存在非常顯著差異。因為男生大多喜歡運動，有良好的運動習慣，因此在力量方面非體育系男生與體育系男生并無太大差別，而造成起跳高度存在顯著差異的原因可能是蹬伸時間、離臺時的瞬時速度或錯誤的發力順序等其他因素的影響。相反，女生的生活習慣則大不相同，通常有跑步習慣的女生不多，有規律性其他運動項目習慣的女生更少，因此導致蹬伸力量和彈跳能力較差，而體育系女生需要定時參加訓練，且保證一定的訓練負荷，反映在測試結果中就是瞬時力值明顯大于非體育系女生。彈性勢能利用率（即肌肉拉伸效果）非體育系男生和女生具有顯著性差異，體育系男生和女生具有非常顯著性差異，但兩組男生之間和兩組女生之間卻沒有顯著性差異。這表明彈性能利用率與運動習慣和運動強度無顯著性差異，與性別有關，男女生之間存在一定的差異，且男生的彈性能利用率高于女生。

2.2、CJb縱跳實驗測試分析

體育系男生和非體育系男生相比，平均高度、功率和瞬時力值均有非常顯著差異，速度耐力指數和自愿努力指數有顯著差異；體育系女生和非體育系女生相比，平均高度、功率、瞬時力值、時間、速度耐力指數、自愿努力指數和高度疲勞指數均有非常顯著差異。CJb測試中，不論體育系還是非體育系的男生和女生之間，多項參數具有顯著性的差異，包括平均高度、功率、瞬時力值和最大高度，這是由于男女性別的差異導致的能力上的差距，與CMJ測試結果一致。兩組男生之間和兩組女生之間大部分指標的差異相同，平均高度、平均功率、平均瞬時力值和最大高度均有非常顯著性差異，這是由體育系大學生日常的專業訓練及負荷強度等決定的。任何專項都離不開下肢力量的訓練，因此造成了這些基礎指標呈現出較大差異，也反映出非體育系大學生在彈跳能力方面與體育系大學生存在較大的差距。平均接觸時間指標，指的是每次起跳接觸測力臺的時間的平均值，非體育系男生和女生之間存在非常顯著差異，體育系男生和女生之間無顯著差異，兩組男生之間無顯著差異，兩組女生之間存在非常顯著差異。這表明運動訓練對非體育系普通女大學生連續縱跳動作的作用時間指標有顯著的影響，即非體育系女大學生可以通過運動來減小下肢蹬伸力量與地面的作用時間，從而改善彈跳能力。CJb連續縱跳中的速度耐力指標反映的是肌肉維持速度的能力，即發展在時間功能的高功率輸出能力。非體育系和體育系的男生和女生之間均無顯著差距，兩組男生之間存在顯著差異，兩組女生之間存在非常顯著差異，可以看出體育系學生總體的速度耐力好于非體育系學生且女生之間的差距更大。因此，體育系大學生總體的速度耐力要稍好于非體育體大學生。

2.3、CJs縱跳實驗測試分析

體育系男生和非體育系男生相比，平均高度和最大高度均有非常顯著差異，時間和腿平衡指數有顯著差異；體育系女生和非體育系女生相比，平均高度、功率、時間和最大高度均有非常顯著差異，腿平衡指數有顯著差異。

CJs測試中，不論體育系還是非體育系的男生和女生之間，多項參數具有顯著性的差異，包括平均起跳高度、平均功率、腿剛度和最大高度。本研究中，四組研究對象的腿剛度值無顯著性差異，表明運動訓練并沒有對腿剛度造成嚴重的影響。在運動和訓練的過程中應該對腿剛度給予重視，不宜過大或過小。接觸時間指標，非體育系男生和女生之間有顯著差異，體育系男生和女生之間無顯著差異；兩組男生之間存在顯著差異，兩組女生之間存在非常顯著差異。結果表明，體育系學生接觸時間較非體育系學生更短。落地的瞬間，小腿伸肌群從離心收縮迅速轉為向心收縮，在此過程中可以借助牽張反射的作用增加就得機械效率，接觸時間短有利于在下一次起跳中利用牽張反射的作用。腿平衡指數，是指腿的功能結構的平衡，男女之間無顯著差異，兩組男生之間和兩組女生之間均存在顯著差異，表明體育系學生的腿平衡指數好于非體育系學生。

3、結論及建議

3.1、結論

（1）非體育系普通大學生下肢力量的多項指標（包括下肢蹬伸力量、與測力臺接觸時間、速度耐力、快肌纖維比、腿平衡指數等）都弱于體育系大學生，且女生之間的差距更明顯；

（2）男生的彈性能利用率好于女生，男生達到良好以上，女生未達到良好。該指標存在著明顯的性別差異，是否與參加體育鍛煉或運動訓練有關還需進一步研究；

（3）下肢蹬伸力量與功率高度正相關，功率越大，下肢蹬伸力量越大；與作用時間高度負相關，時間越長，下肢蹬伸力量越小；

（4）起跳高度和作用時間與功率高度相關，可以用起跳高度和作用時間來預測和評價功率值大小；

（5）快肌纖維比與騰空時間和離板的瞬時速度呈高度正相關，可以用騰空時間和離板的瞬時速度來預測肌肉中快肌纖維的比例；

（6）彈性能利用率男女生情況不同，兩組男生與其他指標均無顯著相關，兩組女生與起跳高度、離臺瞬時速度呈一般中度相關。

3.2、建議

（1）非體育系普通大學生下肢力量薄弱，尤其是女生，需要引起強烈的重視，使用科學的訓練方法發展下肢力量素質；

（2）大學生普遍存在著膝、踝及下肢神經肌肉功能弱于髖及大腿的現象，還需要進一步發展膝、踝及下肢肌肉的功能；

（3）普通大學生慢肌纖維相對發達，訓練中既要考慮絕對力量的發展，更要考慮輸出高功率的能力。

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[8]張健.運動生物力學[M].北京:北京體育大學出版社,2012.

G804

A

1006-8902-（2017）-12-ZQ

劉弋飛（1994-），性別：男，民族：漢族，籍貫：山東，學歷：碩士研究生，職稱：無，研究方向：運動生物力學。

張健（1963-），男，漢族，副教授，研究方向：運動生物力學。