我國男子短跑運動員100m比賽途中跑后段的技術分析

沈 萍

(安順學院體育學院，貴州 安順 561000)

關鍵字：田徑；男子；短跑；途中跑；運動學分析

1 世界男子與中國男子短跑項目發展概況

1.1 世界男子短跑項目的發展概況

短跑是競技運動中歷史久遠的競賽項目。公元前776年在古希臘舉行的第一屆奧林匹克運動會，以及后來的13屆古代奧運會的競賽中都只有一個短跑比賽項目，跑的距離為一個斯他吉亞(192.27米)。

現代奧林匹克運動會從1896年希臘雅典舉行的第一屆奧林匹克運動會開始到2021年東京第三十二屆奧林匹克運動會已有一百多年的歷史。短跑是田徑運動所有項目中速度最快的項目，而百米短跑是奧運會距離最短，用時最少的田徑跑步項目，也是競爭最激烈、最具影響力的田徑項目，充分展示了人類對自身極限的最原始挑戰。美國男子短跑運動員吉姆·海因斯在1968年10月14日墨西哥舉行的第19屆奧運會上以9.95s的成績獲得金牌，創造了電子計時以來的首個世界紀錄并成為首位在不超風速的情況下跑進10秒大關的百米運動員。2009年德國柏林世錦賽上博爾特以9.58s的成績刷新了世界紀錄。成為第一個跑進9.60s的運動員。因為博爾特，牙買加作為一個小國不僅讓世界人民知曉也贏得了全世界的尊重，可見百米短跑項目在整個奧運會中顯示的力量與地位。具體情況見表1。

表1 男子百米世界紀錄的進展

1.2 中國男子短跑項目的發展概況

在世界男子百米紀錄不斷刷新的同時我國男子百米競技水平也在逐漸進步與發展，但百米的水平從以下來看與世界水平相比比較低，而且提高相對緩慢遠落后于世界水平。1910年在南京舉行了全國第一屆運動會百米成績是10.80s。直到中國首個電動計時男子百米全國紀錄為10.61s，是由袁國強于1978年6月10日在全國田徑大獎賽保定站創造的。2021年日本東京奧運會上，蘇炳添跑出了9.83的成績刷新了他的歷史，同時也刷新了亞洲紀錄[1]。全國百米紀錄具體情況見表2。圖1是中國男子和世界男子紀錄的對比。

圖1 中國男子百米紀錄示意圖

從表2中我們明顯可以看出中國男子百米運動員到目前只有蘇炳添和謝震業在比賽中跑進10.00秒，這說明除了身體形態和身體素質與歐美等國家存在差異以外，更重要的是我們應從自身的內在因素，訓練方法與手段等方面因素不斷進行探索、學習與改進。我們需要學習借鑒國外的訓練手段和方法，找到一條適合我國提高百米成績的道路。將百米成績提高到一定的世界水平。

2 研究對象

以2013年4月在廣東肇慶舉行的“2013年全國田徑大獎賽系列賽(肇慶站)”，男子百米的前8名運動員中精心挑選的其中四名運動員為研究對象，分別是張培萌、蘇炳添、謝震業、莫有雪。在百米跑進方向的80米處對預、決賽男子百米運動員進行現場拍攝，取其中成績最好的4名運動員在80米處的途中跑畫面進行影像解析處理，獲得相關數據，研究對象符合本文的研究要求。

3 研究方法

3.1 文獻資料法

根據研究需要，本研究從國際田徑聯合會官方網站(IAAF)、中國田徑協會官方網站，通過檢索CNKI中國期刊網、維普數據庫、谷歌搜索引擎、中國科技期刊數據庫等進行文獻資料的收集和整理工作，根據研究的需要查閱了《田徑運動高級教程》《體育科學》《北京體育大學學報》等國內外著名著作、期物以及中國優秀博碩論文收集了有關短跑途中跑技術動作分析的資料和男子優秀百米運動員途中跑的運動學參數。并對收集的資料、論文加以歸類和分析，以及查閱關于短跑的書籍，重點閱讀了有關短跑途中跑技術方面的文章，了解當前對中國男子優秀短跑運動員途中跑技術的研究現狀以及趨勢，為確定本文的研究方向和內容以及為本文的研究提供理論與方法。

3.2 影像分析法

錄像拍攝。采用一臺常速攝像機對運動員短跑比賽中途中跑一個單步技術進行定焦定點拍攝，攝像機置于離終點線后20米處，距離分道20米處的正側面。攝像機高1.2米，拍攝頻率為50場∕秒，并且在拍攝開始前和拍攝結束后每條分道都拍一次比例尺。

解析過程。采用德國SIMI-motion錄像解析系統。建立坐標系OXY，其中OX軸沿跑道水平指向百米跑進方向，OY軸垂直于地面，垂直于OX軸向上。采用漢納范(Hananvan)人體模型，按照模型規定的關節點和附加點的方式進行數據采集和計算，獲得有關運動學的數據。

圖2 100m比賽現場拍攝示意圖

3.3 數理統計法

采用微軟Excel 2003辦公軟件進行數據統計和作圖處理，以及采用 SPSS17.0統計軟件對原始數據進行統計處理，獲得各項指標的平均數、標準差，各項指標的差異性檢驗及相互關系、相關程度的檢驗。

3.4 對比分析法

把經過統計處理得到的研究對象的運動學參數，拿其中四名百米中國優秀運動員的運動學參數互做比較，并且與世界優秀運動員進行比較，并結合專項理論分析其存在問題的原因和不足，提出相應的建議和參考。

4 研究結果與討論

4.1 一個單步步長、步時、步頻、支撐時間、騰空時間分析

途中跑是短跑中速度最快、距離最長對成績影響最大的一個部分。相關研究表明，途中跑是短跑最重要的技術過程，短跑成績的好與差和途中跑中的技術動作有著密不可分的聯系。在途中跑中對運動員一個單步的分析包括了運動員的騰空時期和支撐時期。這兩個時期中各個環節的運動學參數反映了途中跑技術動作的合理性對短跑成績的影響。圖3是影響跑步速度的生物力學要素：

4.1.1 運動員一個單步的步長、步時、步頻分析

影響速度的主要因素是步頻和步長，跑速=步長×步頻(如圖3)[2]，跑步的速度取決于跑步周期中的動作技術質量和周期的重復速率。說明運動員步長越大，步頻越快，運動員的百米成績就越好。從表3中可以看出3名運動員與張培萌在途中跑80米段處一個單步步長存在差距，差值為0.12m。其中，步時是指完成一個單步所需要的時間。3名運動員在途中跑80米段一個單步的步時與張培萌的步時相比，張培萌一個單步所用的時間要比3名運動員的步時要少0.02秒，說明張培萌一個單步所用的時間少，速度快。步頻是指單位時間里的步數。根據拍攝視頻通過解析軟件計算出步頻，從步頻看張培萌在途中跑80米段一個單步的步頻要比3名運動員一個單步步頻快，3名運動員與張培萌步頻差值是0.45步/s。說明在短跑途中跑80米段一個單步步頻顯然張培萌的步頻最快。說明張培萌在80米段還能保持較快步頻。從表3中看出4名運動員相比張培萌的步長和步頻都優于其他三名運動員，可以得出張培萌的跑速比其他三名運動員的跑速明顯要快，這對于在最后沖刺跑中他能保持比其他運動員步頻快對比賽結果起重大作用。步長指數是指運動員的步長與身高的比值，指的是運動員的相對步長。能更深刻反映出運動員跑速的運動學特征。從步長指數中看出蘇炳添在途中跑80米段一個單步的步長指數小于其他三名運動員的步長指數，說明在80米段蘇炳添跑速明顯下降。從表3中看出張培萌、謝震業、莫有雪在途中跑80米段一個單步還能保持相對步長，結合步頻看出，他們的跑速沒有下降，速度仍能較好保持。由于運動員途中跑一個單步的運動軌跡在人體騰空后不再改變，所以主要是靠支撐階段的動作來實現增加步頻。支撐階段的前半部分主要是有“扒”的動作，任務是使支撐腿快速儲存彈性勢能，讓人體快速通過支撐點進而后蹬發力[2]。

圖3 影響跑步速度的生物力學要素[2]

表3 4名運動員在80米段的步長、步時、步頻

從表4中我們明顯可以看出中國男子百米運動員80米段一個單步步長與博爾特一個單步步長差值為0.51m，通過spss數理統計，經檢驗兩者之間存在顯著性差異(P<0.05)；步長指數相差0.15，經檢驗兩者之間存在非常顯著性差異(P<0.05)，說明中國優秀男子百米運動員與世界優秀男子百米運動員80米處一個單步步長存在明顯差距。博爾特在80米段步長2.77m，最后百米成績是9.58s；中國男子百米運動員張培萌80米段處單步步長2.35m，最后百米成績10.04s。這兩名運動員都分別是兩次比賽的百米冠軍。說明了中國運動員在途中跑80米段一個單步步長、步長指數和世界高水平運動員相比還遠遠落后，其余三名運動員的絕對步長和相對步長差距則更大。反映出中國運動員百米速度落后的一個重大因素之一。從世界男子百米紀錄創造者博爾特在80米段單步步長與步長指數中總結出要想提高運動員的百米成績，提高運動員一個單步步長至關重要。當然運動員一個單步的步長與運動員的身體機能和途中跑的技術特點有密切的關系，并存在明顯的個體差異。步長由多種因素決定,比如：身高，途中跑的速度、途中跑的技術特點等。其中最重要的是髖、膝、踝的伸展速度和力量。在訓練中必須要注意訓練手段和方法。

表4 4名中國男子運動員和博爾特途中跑80米段步長和步長指數比較(m)

4.1.2 一個單步支撐時間和騰空時間的分析

短跑途中跑一個單步技術分為支撐階段和騰空階段，而支撐階段又分為緩沖時間和蹬伸時間。支撐階段所用的時間要比騰空階段所用的時間少。在支撐階段運動員水平方向上的身體重心位移變化較大，由于運動員垂直方向上的身體重心位移變化較小因此在垂直方向的位移和速度都較小。

從表5中可以看到，美國優秀運動員的支撐時間是0.095s，緩沖時間是0.034s，蹬地時間是0.066s，騰空時間0.113s，支撐時間與騰空時間比是1/1.19，支撐時間占單步時間的45.67℅，騰空時間占單步時間的54.32℅。中國百米運動員張培萌的支撐時間是0.08s，緩沖時間是騰空時間0.04s，蹬伸時間是0.04s支撐時間與騰空時間比是1/1.50，支撐時間占單步時間的40.00℅，騰空時間占單步時間的60.00℅；蘇炳添的支撐時間是0.80s，緩沖時間0.04s，蹬伸時間0.04s，騰空時間是0.12s，支撐時間與騰空時間之比是1/1.69，支撐時間占單步時間的37.72℅，騰空時間占單步時間的63.63℅；謝震業的支撐時間是0.10s，緩沖時間是0.04s，蹬伸時間是0.06s，騰空時間0.12s，支撐時間與騰空時間比是1/1.20，支撐時間占單步時間的45.45℅，騰空時間占單步時間的54.54℅；莫有雪的支撐時間是0.10s，緩沖時間0.04s，蹬伸時間0.06s，騰空時間0.12s，支撐時間與騰空時間比是1/1.20，支撐時間占單步時間的45.45℅，騰空時間占單步時間的54.54℅。4名中國優秀運動員的平均值支撐時間是0.09s，騰空時間0.125s，支撐時間與騰空時間比是1/1.39，支撐時間占單步時間的41.86℅，騰空時間占單步時間的58.14℅。從表5這些數據中我們可以看出世界優秀百米運動員支撐時間長，騰空時間短，支撐時間占整個單步時間的百分比相對中國運動員較大，騰空時間所占單步時間比例相對較小。已有相關研究表明，優秀短跑運動員一個單步的運動學趨勢是：較快的步頻、較短的單步時間、較小的騰空支撐時間比、較長的支撐距離[4]。表5可以得出張培萌一個單步時間比美國運動員短0.008s，其他3名運動員一個單步的時間比美國優秀運動員長0.012s。4名運動員騰空時間比美國優秀運動員的騰空時間長。4名中國運動員的緩沖時間比美國運動員長。蹬伸時間短于美國運動員。說明要想跑出好的百米成績，要注意加快步頻減少一個單步的時間。

表5 一個單步支撐時間、騰空時間與國外優秀運動員相比較

4.2 運動員一個單步髖關節速度的分析

從圖4、圖5中可以看出張培萌比其他3名運動員一個單步髖關節水平速度都要快，張培萌一個單步髖關節水平速度、合速度和身體重心水平速度、合速度都比其他三名運動員的速度快。從圖4中我們還可以看出莫有雪在支撐階段髖關節水平速度、合速度較蘇炳添和謝震業快，說明莫有雪在支撐階段髖關節力量比蘇炳添、謝震業好。蘇炳添無論在騰空階段還是在支撐階段髖關節水平速度、合速度起落不大，相對其他3名運動員來說較為平穩。謝震業在騰空階段髖關節水平速度、合速度要比他在支撐階段髖關節水平、合速度速度要快，說明在支撐階段謝震業髖關節水平速度、合速度不夠快，伸髖力量相對其他三名運動員不足。

圖4 一個單步運動員髖關節水平速度的變化

圖5 運動員一個單步髖關節合速度的變化

4.3 運動員一個單步髖關節角度、角速度的分析

有研究證明，強化提高伸髖肌群的力量可以幫助提高短跑運動員的疾跑能力[5]。從各關節肌群所擁有的肌纖維數量和肌肉力量可以得出髖關節要比膝關節、踝關節大得多。人體肌肉中最大的儲能環節是在髖關節主要的肌群中[6]。因此，從以往研究中得出髖關節在短跑途中跑中占主要地位，是途中跑中主要的發力關節。

髖關節處于人的上體與下體接連的核心部位，髖關節在支配人體各項運動中都起著重要的作用。對百米途中跑技術有重要影響。圖6和7是運動員一個單步髖關節角度、角速度的曲線。其中白點的部分表明處于騰空時期，黑點的部分表明處于支撐時期。髖角：這里指同側肩關節中心點至髖關節中心點間的連線與髖關節中心點至膝關節中心點間的連線的夾角(°)，即軀干與大腿之間的夾角。已有研究證明，支撐腿著地緩沖階段，髖、膝、踝關節角度的變化：支撐腿髖關節角度一直在增大，膝關節角度是縮小，踝關節角度是先縮小再增大，說明著地緩沖時髖關節肌肉進行克制收縮，踝關節肌肉先進行退讓行收縮再是克制性收縮[7]。支撐腿髖關節的角度從圖6中我們可以看出髖關節角度在騰空時期髖關節角度是越來越大，支撐時期的T2時刻也就是支撐腿離地前瞬間髖關節角度最大。從騰空時期到支撐時期圖像看，支撐腿髖關節角度在騰空階段逐漸增大，在支撐階段，張培萌的髖關節角度是在逐漸增大。而其他三名運動員在著地緩沖階段出現輕微減小，進入蹬伸階段髖關節角度又增大。

圖6 運動員一個單步髖關節角度的變化

圖7 運動員一個單步髖關節角速度的變化

根據視頻資料和圖7中可以得出，騰空階段的髖關節角速度在擺動腿的膝蓋達到最高點這時支撐腿髖關節角速度達到最大，騰空階段髖關節角速度逐漸增大到擺動腿膝蓋擺到最高點之后髖關節的角速度就出現了下降的趨勢直到支撐腿著地緩沖階段開始角速度逐漸上升，接著在支撐腿離地前瞬間髖關節角速度又有所下降。

圖8是優秀運動員伸髖角速度的模式曲線，根據圖7可以看出4名優秀運動員髖關節角速度在騰空和支撐階段都經歷了兩次髖關節角速度增加與減小的變化，并且髖關節角速度在支撐階段都高于騰空階段。圖8是將張培萌的髖關節角速度變化為代表建立優秀運動員髖關節角速度模式曲線。在圖8中可以觀察到髖關節角速度的變化不是勻速不變的運動，也不是勻加速運動，而是在進行著變速運動。在髖關節角速度的變化過程中經歷了兩次明顯的加速和兩次減速。在支撐階段，髖關節角速度快，所用時間短；與支撐階段相比在騰空階段中髖關節角速度明顯較慢，所需時間較長。在支撐階段的曲線要比騰空階段的曲線陡，說明在支撐階段所需的力量大于在騰空階段所需的力量。支撐階段體現出速度快，力量大。髖關節角速度的峰值出現在支撐階段。

圖8 優秀運動員伸髖角速度的模式曲線

從表6中可以看出中國4名優秀短跑運動員中張培萌在支撐階段的髖關節最大伸髖角速度比蘇炳添、謝震業、莫有雪的快。張培萌的髖關節最大伸展速度為590.08°/s，蘇炳添、謝震業、莫有雪這3名中國運動員的髖關節最大伸展速度的平均值是543.14°/s，與張培萌的差值是46.94°/s，通過數值比較得出3名中國優秀百米運動員與全國冠軍張培萌髖關節角速度相比還存在差距。表6還可以看出世界優秀百米運動員劉易斯和布萊爾的髖關節最大伸展角速度明顯高于中國運動員。劉易斯支撐腿髖關節最大伸展速度為867°/s，布萊爾的支撐腿髖關節最大伸展速度是790°/s。與當時世界兩位跑得最快的運動員相比中國運動員的髖關節最大伸髖角速度明顯低于世界優秀百米短跑運動員。兩者之間的差值是273.63°/s。經檢驗中國運動員與世界優秀運動員支撐腿髖關節最大伸展速度水平存在非常顯著性差異(P<0.01)。4名中國運動員髖關節角速度明顯低于世界優秀水平。由此可見髖關節的最大伸展速度在短跑中顯示了非常重要的地位，要想提高運動員的百米成績，提高髖關節角速度是一個重要的指標。因此，要想百米跑得快，發展途中跑技術時對髖關節角度、角速度要引起高度重視，對百米成績起到很大影響。

表6 4名運動員與劉易斯、布萊爾支撐階段髖關節最大伸展角速度比較(°/s)

5 結論

5.1 從圖1可以看出，中國男子百米紀錄與男子百米世界紀錄尚存在一定差距。需要學習借鑒國外的訓練手段和方法，找到一條適合我國提高百米成績的道路，將百米成績提高到世界水平。

5.2 中國運動員在途中跑80米段一個單步步長、步長指數和世界高水平運動員相比還遠遠落后，其余三名運動員的絕對步長和相對步長差距則更大，反映出這是中國運動員百米速度落后的一個重要因素。

5.3 在圖8中可以觀察到髖關節角速度的變化不是勻速不變的運動，也不是勻加速運動，而是在進行著變速運動。在支撐階段所需的力量大于在騰空階段所需的力量。支撐階段體現出速度快，力量大。髖關節角速度的峰值出現在支撐階段。

5.4 國外短跑運動員劉易斯、布萊爾在支撐階段髖關節最大伸展角速度比四名中國運動員在支撐階段髖關節最大伸展角速度快，通過T(T<0.01)檢驗，表明中國運動員髖關節最大伸展角速度低于世界優秀水平。另外，在四名短跑運動員中張培萌髖關節最大伸展角速度比其他三名運動員髖關節最大伸展角速度快。說明提高支撐階段髖關節最大伸展角速度對提高百米速度有重要影響。