簡述運動生物力學技術動作分析的步驟

□ 張健 李悅（首都體育學院 北京 100191）

1、體育運動的動作劃分

分析研究動作技術時，首要的工作是劃分動作技術的階段，確定動作技術的特征畫面。

1.1、劃分動作技術的范圍

確定了動作技術的開始與結束瞬間，就把動作技術的范圍確定下來了。如跳遠的起跳動作，起跳腳著地瞬間是起跳動作的開始，起跳腳離地瞬間是起跳動作的結束。如推鉛球的過程，從運動員鎖骨窩持球開始，到鉛球推出離手結束。又跑步是周期性動作，因此當其一只腳著地，經過支撐與騰空至另一腳著地與騰空，為一個跑步周期。

1.2、劃分動作階段

當動作范圍確定后，劃分動作的不同階段，為分析研究提供方便。如跑步動作周期由一個單步組成，而一個單步又可分為支撐與騰空兩個時期組成。

在支撐時期，依據蹬地水平力的作用性質，又可分為前蹬與后蹬兩個動作階段。如果依據支撐腿的膝關節的活動形式，又可分為緩沖與蹬伸兩個動作階段。

動作階段劃分的依據：一個完整的復雜的動作是由不同形式的簡單的基本動作組成的。把它們相互區分開來，有利于對完整的動作進行分析研究。由于動作的各組成部分的具體情況不同，可參照下述條件對動作進行階段劃分。

（1）肌肉工作形式等解剖學條件。如跳高起跳時，腿的膝關節屈曲的動作過程稱起跳動作的緩沖階段。膝關節伸展的動作過程稱起跳動作的蹬伸階段；

（2）作用力的性質。如在跑步時，當人體重心投影點處于支撐點后方，蹬地力的水平反作用力的方向與人體運動方向相反，稱跑步的阻力作用階段。當人體重心投影點處于支撐點的前方時，水平支撐反作用力方向與人體運動方向一致，稱跑步的動力作用階段；

（3）動作方向。如跑步時臂相對于人體向前擺動，稱臂的前擺。跳高時擺動腿相對于地面主要是向上擺動，稱擺動腿的向上擺動；

（4）動作的任務與性質。如投擲鐵餅時的預擺，最后用力的動作階段的劃分，是依據該動作的具體任務而命名的。如跳遠的助跑、起跳、騰空、落地等動作階段，是依據其動作性質的不同確定的；

（5）人體工作環境。依據人體或其某些環節活動時與周圍環境的關系，區分為支撐、騰空、著地等動作階段與時相。

比如抓舉動作技術的階段劃分：根據抓舉動作的運動學特征及其目的和任務，將抓舉動作技術分為預備提鈴、伸膝提鈴、引膝提鈴、發力、下蹲支撐和起立六個階段，其中下蹲支撐階段根據杠鈴的運動情況又進一步分為慣性上升和下降定鈴兩個階段。

升膝提鈴階段：從杠鈴離地時刻開始到第一次升膝最大時刻結束；引膝提鈴階段：從第一次升膝最大時刻開始到引膝最大（膝角最小）時刻結束，引膝動作階段膝角由大變小膝關節表現為回屈，使腿部和臀部的肌肉被拉長，在下一步發力時可產生更大的肌力；發力階段：從引膝最大時刻開始到杠鈴垂直速度達到最大時刻結束，發力是提鈴過程中的最后用力，其作用是把杠鈴提拉到下蹲支撐所需要的高度和達到必要的速度；慣性上升階段：從杠鈴垂直速度最大時刻開始到杠鈴達到最高點結束 （此時杠鈴垂直速度為零），此階段是發力后借杠鈴慣性上升的機會，使身體迅速向杠下屈膝蹲低以縮短上舉杠鈴的距離；下降定鈴階段：從杠鈴到達最高點開始到身體重心降到最低點結束；起立階段：從下蹲中起立，起立的任務在于使身體由深蹲直臂持鈴狀態中平穩地站起來，以便最后完成抓舉的動作。

棒球肩上投球技術動作階段的劃分：按照棒球投球運動學的特征，將棒球肩上投球技術動作劃分為5個階段：提膝轉軸階段、前導腳伸踏階段、上肢后擺階段、手臂加速階段、手臂減速階段亦手臂隨揮階段。

提膝轉軸階段：從前導腳離地瞬間開始到伸踏腿抬腿階段，此階段中，不同運動員有著不同的準備方式，如握球方式，但是無論是哪種方式，前導腳落地之前，身體要避免向前方移動或者向一壘方向傾斜，以保持身體的平衡，伸踏腿高抬和軸心腳的高度穩定是保持較高重心加速度的必要條件。前導腳伸踏階段：從伸踏腿抬腿的最大屈膝身體重心前倒瞬間開始到前導腳觸及投手坡瞬間結束階段，此階段將由提膝轉軸階段的平衡轉為向前蹬伸，具體動作為膝關節抬至最高點后，伸踏腿開始下放，身體重心前移，朝本壘方向做跨步動作，重心下降，形成穩固的左側支撐，為下一階段的做準備，與此同時投擲手和手套分離，投擲手向下、向后、向上，肩關節做外展動作。上肢后擺階段：從前導腳觸及投手坡瞬間到肩關節的最大外旋結束。上一階段的前導腳伸踏，重心下移，形成左側穩固支撐，正因為穩固支撐，才開始了本階段身體的扭轉，上肢體以及髖關節開始向著投球方向扭轉，重心繼續前移，肩關節外旋，直至到最大角度時，上肢后擺階段結束。上半身、髖關節、肩關節的轉動為下一階段的投球加速創造了轉動力矩的良好的條件。手臂加速階段：從肩關節最大外旋到球出手瞬間，軀干姿勢由原來背弓伸展到彎曲狀態，手和手臂加速揮臂直到球出手，手臂加速階段結束。手臂減速階段（手臂隨揮階段）：從球出手瞬間到肩關節最大內旋階段，球出手之后，手臂向著斜下方減速，落到前導腳外側。

步行動作階段的劃分：步行周期是指一側下肢足跟著地到該側足跟再次著地的時間過程。正常的步行周期分為支撐相和擺動相兩個階段。支撐相是指一側足跟首次觸地到該測足趾尖離地的過程，擺動相是從一側足趾尖離地到該側足跟再次著地的過程，支撐階段：一側足跟首次觸地，重心由足跟向全足轉移，而另一側足處于擺動相，此時是單足支撐全部重力的時相。擺動階段其具體動作過程如下：一側足趾尖離地后下肢擺動到身體正下方，然后兩足對齊。繼續擺動到脛骨與地面垂直，直到足跟再次著地之前。在整個步行周期中，支撐階段多于擺動階段，支撐時相約占整個周期的60%，擺動時約占整個周期的40%，支撐相大部分時間是單足支撐。步行與跑步的關鍵差別在于步行有雙足支撐的時間，稱為雙支撐相，相當于支撐足首次觸地及承重反應期或對側足的減重反應和足離地時間。雙支撐相的時間與步行速度成反比。步行障礙時往往首先表現為雙支撐相時間延長，以增加步行穩定性。

投鉛球的投擲準備階段階段劃分：當右腳由開始位置，移動到投擲準備位時，順著投擲方向盡力轉動右腳，轉動約90°位置，甚至是9點鐘方向，便進入投擲準備階段，這一階段分為有蓄力準備階段與加速推球階段。蓄力準備階段：滑步結束，左腳一旦落地，右腳朝著投擲方向繼續轉動，同時積極蹬伸，由于有左腳的支撐，骨盆圍繞著身體做轉動，順勢將力量傳送到髖部，使右髖向前上方移動，由于髖的帶動，左臂也順勢轉動，但是肩軸落后于髖軸，運動員身體形成“側弓狀”，工作肌被拉長，并且身體重心在兩腿之間，為用力推球做準備。加速推球階段：運動員身體形成“側弓狀”之后，由于下肢力量的傳導，運動員的胸部將會對準投擲方向，軀干繞右髖水平軸做“鞭打”動作，在推球前，運動員重心由兩腳之間，轉移到左腳上，同時左腿積極有力的蹬伸，形成牢固的支撐作用，幫助重心上移，增加鉛球出手高度，同時加長手臂向前用力距離，加強“鞭打”效果，增加鉛球出手速度，在“鞭打”動作達到最高峰時，右臂肘關節處做有力的伸展，手腕內旋屈腕，手指撥動球體，使鉛球沿著上方推出。

跑步動作技術階段劃分：人體在跑步時是一個單步技術，包括了支撐與騰空兩個技術階段。在支撐階段中根據跑步時人體重心與支撐點的位置關系分為前支撐時期，垂直支撐時期和后支撐時期。跑步動作的支撐是動作技術的主要階段，是人體跳動中獲得加速度的技術階段。在支撐腿動作的同時，人體的其他運動環節都在進行著相應的擺動，以配合支撐腿的動作,形成協調的蹬擺動作技術。跑步動作技術的騰空階段，人體重心運動狀態的變化遵循物體斜拋運動的規律。

旋轉的動作技術階段劃分：旋轉動作是自由滑冰的主要環節，決定著自由滑冰成績的好壞。

以直立轉為例，旋轉動作技術的階段分為：助滑階段、緩沖階段、起轉與制動階段、旋轉階段、結束階段。助滑階段：一般情況下，助滑速度快，則動力大，但是仍然要以動作穩定、優美、流暢為前提。助滑的最后一部曲線大多用后內刃滑行，要避免后齒刮冰，防止身體出現不平衡現象。緩沖階段：緩沖階段是為了下一步的起轉動作創造更大的力矩做準備，這一階段是指從助滑最后一步準備曲線的右后內蹬冰開始，到左足落冰滑出，身體重心降至最低點為止。在緩沖過程中肩髖的橫軸垂直于滑行曲線的切線方向，滑足下屈，重心下降，上體直立獲得暫時的相對靜止，維持身體的平衡。起轉和制動階段：這一階段動作從繞圓心的圓運動，改變為繞制動點的轉動。制動是快速改變身體方向和旋轉圓心的有利方法，可快速形成轉軸，身體由繞大圓轉動變為繞小圓旋轉，半徑的改變帶來轉速的加快。在速度一定的情況下，半徑變小，角速度增加。旋轉階段：旋轉是繞小圓做滑圓的動作，并不是繞一個點擰動，由于滑圓的半徑小，所以會形成快速的旋轉，在滑圓的動作中，運動方向與冰刀縱軸的方向一致，并且身體重心投影處于滑圓的面積內，這樣能保證身體的穩定狀態。結束階段：用旋轉緩沖和垂直緩沖來結束旋轉動作，旋轉緩沖動作方式為用展開四肢，遠離轉軸，制止旋轉，垂直緩沖的動作方式用髖、膝、踝的下屈完成。

乒乓球反手臺內側擰動作技術階段劃分：準備及開始引拍瞬間(此時球拍移動速度最小)、引拍結束或開始揮拍瞬間(此時球拍迎球揮動速度最小)、擊球瞬間(此時球拍與球接觸)、順勢揮拍結束(此刻球拍速度減小到最小)、還原到準備姿勢瞬間(此刻球拍速度最小)。乒乓球反手臺內側擰動作技術特征畫面：選位引拍階段、迎球揮拍階段、順勢揮拍階段、放松還原階段。

跆拳道下劈動作階段的劃分（以擺動腿為例）：啟動階段、提膝階段、擊靶階段。啟動階段：運動員擺動腿從后腳跟開始準備啟動到運動員擺動腿前腳尖離地；提膝階段：擺動腿前腳尖離地后大腿抬起提膝，而后又屈膝再伸膝的過程，包括膝關節的屈膝階段和伸膝階段，膝關節從擺動腿前腳尖離地有到膝關節角度最小值有變化到最大值的過程。屈膝階段就是擺動腿前腳尖離地瞬間到膝關節角度最小值的階段，伸膝階段就是膝關節角度最小值到膝關節角度最大值階段。擊靶階段：從運動員擺動腿膝關節角度最大值到運動員腳面擊中腳靶瞬間。

跆拳道后踢動作右踢腿的動作階段劃分：準備階段、轉體與踢擊腿折疊、踢擊階段、收腿階段。準備階段：在提膝轉體前，兩腿直立分開做準備；轉體與踢擊腿折疊：右腿轉動轉體，并抬高大腿小腿，進行折疊蓄勢；踢擊階段：伸髖伸膝進行踢擊，踢擊完成；收腿階段：完成踢擊，右腳下落觸地。

1.3、確定動作技術的特征畫面

不同動作階段的臨界點畫面，稱為動作技術的特征畫面。如圖1，抓舉技術的升膝最大時刻、引膝最大（膝角最小）時刻、以及杠鈴垂直速度達到最大時刻等等。這些特征畫面可表征各動作階段基本力學特征與動作質量。如杠鈴垂直速度在整個提鈴過程中，應保持持續上升的趨勢，盡量避免因引膝而造成短暫的速度下降 。跑步時膝關節最大緩沖角度時刻，以及最大后蹬角度角度時刻。乒乓球反手臺內側擰動作技術中的選位引拍階段、迎球揮拍階段、順勢揮拍階段、放松還原階段。跳躍項目中起跳瞬間時刻，與身體重心達到最高點時刻，這些重要時刻的身體重心的速度、角度、高度、緩沖與蹬伸時間、各關節角度的變化，決定著跳躍的遠度或高度。游泳運動中，出發蹬離瞬間，入水瞬間等。因此動作的特征畫面可以作為動作技術診斷和劃分動作階段的重要依據。

圖1 抓舉技術的特征畫面

1.4、明確各動作階段的相互影響及其作用

雖然組成完整動作的不同階段，其基本動作的形式、任務及其性質不同，但它們都同屬于一個完整動作的不可缺少的有機組成部分，都是為完成完整動作的任務服務的。因此，它們之間存在著必然的聯系與因果關系。如跑步時蹬地腿的緩沖與蹬伸動作，雖然是人體基本活動的屈與伸的基本解剖學條件決定的，但從生物力學角度來看，它們之間在生物力學特征方面存在著必然聯系與因果關系。跑步的蹬伸動作是緩沖動作的繼續，而緩沖程度影響后蹬角的大小及蹬伸動作的幅度與時間。而后蹬時膝關節伸直程度，又影響動作的頻率。

2、明確動作技術本身所要達到的目的

明確動作技術本身所要達到的目的任務是非常重要的，這是進行動作技術分析的評價依據與立足點。

賽跑運動員的成功，取決于其跑步的平均速度，而跑的速度又取決于平均步長與平均步頻。因此，跑步技術本身的目的是力求達到盡可能大的步長和步頻，或是兩者合理的配合。

跳高、跳遠的目的是使人體達到最大的起跳高度或遠度。由分析可知，起跳結束時人體騰起速度的水平分量主要是通過助跑獲得的，起跳只能使水平速度減小，而騰起速度垂直分量是通過起跳垂直力沖量的作用產生的。因此，不論是跳高或是跳遠的起跳任務，都是如何獲得身體垂直方向上的騰起速度（但水平速度的損失應保持在合理的范圍內）。

投擲鉛球的目的是使鉛球達到最大的投擲遠度。為了達到之一目的，需要通過最大的出手速度，與恰當的出手角度，或是兩者的合理分配。

短跑是用最快的速度跑完規定的距離，如何提高短跑速度 速度很顯然是影響短跑成績的一個重要因素。可把它分為起跑和起跑后的加速跑、途中跑及終點跑三部分。跑可以分為扒蹬階段（支撐階段L1和L3）和騰空階段（L2），步長和步頻的合理分配。

3、明確動作技術的關鍵環節

凡對完成動作技術的目的起重要作用的動作階段，稱動作技術的主要環節，或關鍵性環節。

如跳高或跳遠的起跳動作分為緩沖與蹬伸兩個動作階段。在比較哪一個動作階段更重要時，可以在起跳力的測試材料中找到答案。如跳高、跳遠起跳垂直力總沖量中，緩沖階段占80%以上，因此緩沖階段對起跳動作起的作用最大，是起跳動作的關鍵性環節。

4、揭示動作技術的生物力學特征

動作技術的運動學特征參數，一般是通過影片解析取得；動力學參數可通過測力臺等設備測量得到。

對所得數據進行處理分析、整理，得出測試結果，然后對測試結果進行分析處理，得出規律性數據材料，最后成為動作技術的生物力學研究結果。

5、做出結論

對分析研究所做的結論，是對研究結果的進一步歸納、提煉和升華。而研究結果的具體內容又是依據分析研究的不同的任務而采用相應的不同的測試與分析方法得到的。

5.1、揭示動作技術的一般測試結果

如動作技術的運動學參數及動力學參數統計結果。

5.2、揭示生物力學原理

通過對測試結果的分析研究，尋找各測試數據之間的內在聯系，及其對動作技術的關系和影響。并在此基礎上歸納出完成動作技術的生物力學原理。

5.3、揭示高水平運動員動作技術的生物力學特征

不同等級運動員完成動作技術時應遵循同一規律，即動作技術原理是一樣的。但不同水平運動員的運動素質發展水平不同，因此在動作技術特征方面反映出相應的差異。高水平運動員的動作技術生物力學特征可表示動作技術的發展趨勢，因此，了解高水平運動員動作技術的生物力學特征有助于改善動作技術原理的理論和動作技術的訓練。