運動生物力學研究方法在舉重科研中的應用

徐海衛

中圖分類號：G804 文獻標識：A 文章編號：1009-9328（2017）03-000-02

摘 要 本文采用文獻資料法、歸納分析對目前舉重科研中使用的運動生物力學原理進行綜述，為豐富發展舉重教學和科研提供參考價值。

關鍵詞 舉重 運動學 動力學 生物學

在CINK以舉重、挺舉、生物力學為關鍵詞，查閱了國內外文獻資料并進行歸納總結發現，大多數學者以研究抓舉為主，挺舉的文獻相對較少。方法學上，有運動學三維錄像解析、紅外光點的測試分析；動力學的三維測力臺分析以及足底壓力系統在舉重項目中的應用等；生物學有表面肌電分析法等。我們試圖從舉重的運動學研究、舉重的動力學研究、舉重的生物學研究三個方面對舉重中涉及到的生物力學科研進行綜述，為更好的進行舉重運動生物力學科研提供參考價值。

一、舉重的運動學研究

目前，對于舉重的運動學研究主要有兩個方面，分別是經典的三維錄像解析和紅外光電的測試。其主要目的是獲取舉重過程中的關節角度、速度、加速度、位移等運動學參數，從定量的數據中反映出運動員動作特點、規律以及優缺點，從而提高運動員的水平。

國外學者通過三維運動學分析對比賽中的6名男子和6名希臘女子舉重運動員的抓舉技術進行了比較。在過渡階段和下蹲支撐階段女子和男子相比，屈膝幅度明顯較小，動作也慢。此外，男子在第一發力階段施加在杠鈴上的功明顯要大于第二發力階段。相反，女子在兩個動作階段表現出近似的機械功。約翰·加漢姆爾提出了抓舉技術“杠心”（杠鈴橫杠中心點，即杠鈴重心所在位置）的最佳軌跡成明顯的“S”形軌跡。張躍通過分析我國優秀運動員抓舉技術在不同動作階段“兩心”在矢狀面和水平面上的偏移，結合“杠心”最佳軌跡的特點，揭示動作技術的穩定性。單信海等通過研究崔文華抓舉200.5公斤超世界記錄的技術分析，也發現杠心軌跡穿越重心軌跡的特點。而Wolf等通過研究發現運動員的杠鈴軌跡均沒有穿越垂直參考線，而是表現為杠鈴向身體的后方運動，最終導致運動員在發力后的后跳。Vorobyev認為是動作技術不穩定的表現。從杠鈴的軌跡及膝關節角的變化上看，抓舉動作存在兩次最大伸膝過程和一次屈膝過程。

Enoka指出舉重的屈膝過程在確定身體姿勢，使杠鈴的運動軌跡更靠近髖關節和背部肌肉具有一定意義，允許在一個更加適宜的階段充分利用膝關節伸肌的力量。Garhammer指出抓舉技術的優秀運動員在過渡階段仍能保持杠鈴垂直速度的繼續上升。伯迪特比較10名世界水平的舉重運動員與26名一般水平大學生運動員的抓舉技術，表明世界水平的運動員比一般水平的運動員舉起杠鈴度都相對較低，世界水平的選手舉起杠鈴的平均相對高度為其身高的0.62±0.05倍。而大學水平的選手為其身高的0.69±0.05倍。舉重運動員的動作結構主要是由髖關節角、膝關節角、軀干與水平面的夾角所決定的。引膝動作是正確提鈴技術極其重要的組成部分，這個技術是舉重運動所獨有的，它與原地縱跳的緩沖階段有相似的原理。用力順序是蹬腿和伸髖同時進行，接著伸展軀干、聳肩、提肘和提踵，所有這些連續協調的用力動作都必須在瞬間完成。

二、舉重的動力學研究

對于舉重動力學研究的文獻，集中在三維測力臺和足底壓力系統兩個方面。其主要目的是獲取人體在抓舉過程中，動力學參數，如X、Y、Z方向上力、力矩等力學參數，論證運動員發力的特點，為優化和改進動作技術提供動力。王云德將抓舉蹬地垂直力曲線的波形分成：提鈴、失重、著地、撐鈴和站立五個波段，分別描述了25名優秀運動員各波段平均時間和力值變化趨勢。國外學者通過攝像和測力臺同步測試對10名男子舉重運動員的抓舉技術的60%和70%強度進行了測試，結果表明在抓舉60%和70%的強度時，受試者在第二發力階段的地面反作用力明顯大于第一發力階段和失重階段。隨著杠鈴重量從60%增加到70%，第一發力階段和失重階段的峰值力增加，第二發力階段的峰值力卻減小。艾康偉通過應用逆向動力學的分析方法對抓舉的技術動作各關節的受力和凈矩進行計算分析，更加深入地了解技術動作的結構以及力量的特點，并可作為力量診斷和評定的方法。這種方法與實驗室常用的等長、等動等力量診斷和評定的方法相比，與運動實際更加吻合。他們對抓舉動作髖關節凈力矩分析表明，對于抓舉，髖關節最大凈力矩與對應此時刻的髖關節角度呈負相關。

劉平等指出：抓舉技術失敗動作分為杠鈴前掉和后掉，前掉主要和發力效果因子及接鈴調整因子有關，后掉主要是接鈴調整失敗。杠鈴最大速度、慣性上升高度和發力最大力量是監控發力效果的主要指標，接鈴Fy力變化、跳步距離、引膝Fy力變化是監控接鈴的主要指標。跳步是影響動作成敗的關鍵因素，它與杠鈴的橫向運動趨向、接鈴成敗高度相關，引膝Fy力、發力彈杠時杠鈴前向運動和發力杠鈴后向運動是決定跳步距離的主要因素。

Yung等得出在抓舉過程中的兩種典型的地面反作用力曲線：兩種曲線在杠鈴離地前0.2秒到杠鈴離地瞬間這段時間都呈現穩定的增長趨勢。Carlock等人通過運動測試系統對64名美國國家舉重運動員的縱跳能力進行了測試研究，通過統計學分析發現運動員的縱跳能力和舉重表現呈高度相關。Funato等人通過三維測力臺測試了不同等級舉重運動員抓舉時的地面反作用力與運動表現方面的關系。結果發現高水平運動員與一般運動員相比，在抓舉時的地面反作用力有兩個明顯特征：1.失重時間較短，能夠更好的利用肌肉收縮彈性能；2.在失重期間表現出更大的向前的水平力，說明更好的利用了伸髖肌群的力量。

三、舉重的生物學研究

一般對舉重進行過表面肌電的分析，多數涉及到主要參與肌群的激活順序、肌肉參與百分比等的研究。陸愛云等通過對一般運動員抓舉不同重量的技術進行運動學及肌電測試分析和比較，從外部的動作技術結構和內部的肌電活動的角度進行研究，從肌肉的活動順序上來看，股直肌、豎直肌、脛骨前肌是較早動員的肌肉，爾后才是肱三頭肌、三角肌、前臂屈肌及肱二頭肌等，反映出舉重項目是大肌肉先活動再帶動小肌肉的特點。盧德明對曾國強、馬文廣等的抓舉、挺舉技術進行攝影測力遙測肌電的同步測試與分析。使用八導遙測肌電儀測試了股四頭肌（內、外、直肌），臀大肌、股二頭肌、小腿三頭肌、骶棘肌和背闊肌等8塊肌肉的肌電圖。各動作階段肌電圖曲線的電壓值以校準信號的電壓值為標準進行測量、計算得到，各動作階段肌電的振動頻率由該動作階段的時間與振動次數求得。

針對江蘇省女子舉重隊的現役隊員，運用肌電測試儀對抓舉的技術動作進行分析。研究選取8塊在抓舉過程中具有代表性的淺層骨骼肌做同步肌電測量。運用相關軟件得出8名運動員在3個不同重量的抓舉全過程中8塊骨骼肌活動的先后順序（時序）。運用相關統計學軟件對其中的任意兩塊骨骼肌的發力時間進行比較，從而得出改進技術動作的方法的理論依據。

四、小結

綜上所述，目前，對于舉重項目的研究，以抓舉為主，挺舉相對較少。特別對于挺舉的運動學研究文獻相對匱乏，其中還以女子挺舉為主，對于優秀男子舉重運動員的挺舉研究不多。同時運動學、動力學及肌電學敏感數據之間相關性研究尚未發現，未來以期為突破口，這將豐富和發展運動生物力學在舉重科研中的理論。

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