排球3、4号位扣球起跳足部和下肢各环节运动生物力学分析

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1、排球3、4号位扣球起跳足部和下肢各环节运动生物力学分析　　在排球训练技术水平和科研方法比较先进的一些国家,已经出现了通过高科技手段研究解释排球技术训练中的生物力学规律,而国内的相关研究则多是侧重技术动作的运动学分析和力学分析,少量的也局限于运动规律机械力学研究上,结合动力学方面的分析还尚未发现.究其原因是排球跳动扣球整个动作过程的复杂性和分析手段方法的不完善.尤其在足底方面的研究还处于初级阶段,这是因为三维运动学和动力学的参数测量有困难.本文通过多机摄像技术和目前先进的Foot-scan足底压力分布系统在时间上的同步,采集扣球起跳过程中足底以及下肢各环节运

2、动学和动力学的参数,在统一的外部运动条件环境中,从动作结构这一角度出发,综合分析两种形式扣球起跳动作中的运动生物力学特征.在数据的分析处理上,本文将以时间为同步,揭示排球运动员3、4号位扣球起跳过程中足部和下肢各环节运动生物力学的规律和特征.　　同时,进一步揭示优秀排球运动员扣球起跳技术的运动规律,为充实该项技术训练与教学提供科学依据.　　1、研究对象与方法　　1.1研究对象　　本研究以河南女子排球队的8名主力队员为研究对象,受试者身体健康,均无足踝或下肢病痛史.基本情况见表1.　　　1.2研究方法　　1.2.1实验测量法采用两台日本产SONYDXC-63

3、7摄像机,采样频率是50Hz/s;比利时产Foot-scan足底压力鞋垫,采样频率为500Hz/s,测量时长8s.运动学和动力学进行同步测试,对实验对象四号位扣拉开球,三号位扣近体快球(下文简称4号位扣球和3号位扣球)的起跳动作进行测试,获取起跳过程中足部运动的运动学、动力学指标.　　1.2.2实验设计运动学三维测试,从测试者的右侧、背侧用摄像机对每个运动员的各种起跳动作进行三到五次的三维立体拍摄,然后对起跳效果最好的一次进行技术分析.动力学测试,受试运动员穿统一提供型号的测试鞋,要求鞋垫大小要与鞋内底边缘高度吻合;正式测试前进行足底压力分布测试系统的连接

4、和调试,受试运动员配戴测试设备后要先进行5分钟的适应性练习,然后对每个测试的动作做三次成功动作.　　2、结果与分析　　2.1起跳动作的运动学分析　　2.1.1起跳动作的阶段划分　　从运动学角度分析,排球扣球技术的起跳动作属纵跳类动作,纵跳类动作阶段划分的多依据人体重心升降、质心运动过程的对应关系、膝角变化以及能量转换等.根据研究需要,依照排球扣球起跳动作的顺序把起跳动作分为:“右脚着地”、“左脚着地”、“重心最低”以及“双脚离地”四个阶段,这四个阶段也即是拍摄的4幅特征画面.　　2.1.2起跳动作的阶段特征　　金嘉纳的研究结果认为:时间因素是支撑缓冲最大肌

5、力的获得以及蹬伸时最大功率的发挥主要因素之一,同时对支撑缓冲阶段和蹬伸阶段的紧密衔接具有非常重要的作用.因此起跳时间是评定起跳效果的一个重要的指标,表明起跳阶段的时间是影响动作效果的重要因素之一.　　从表2可知,扣球起跳动作中,3号位整个起跳平均时间小于4号位扣球,差异性显著,3号位扣球起跳动作中蹬伸阶段平均时间大于缓冲阶段平均时间,而4号位扣球起跳动作中缓冲阶段平均时间大于蹬伸阶段.从生物力学角度分析,起跳时间短,下肢动作速度快,也就是说从缓冲到蹬伸的速度快.这样就使下肢伸肌群储存的弹性形变能力的再利用程度得以提高,便于发挥下肢肌肉快速收缩能力.故从这一

6、特征看,采用3号位扣球起跳效果要好于采用4号位扣球起跳效果.但是,起跳时间快慢并不能反映动作完成质量的效果,它只是反映起跳蹬离动作的效果.　　在缓冲阶段,扣球起跳动作缓冲平均时间3号位明显小于4号位,差异性非常显著.在缓冲阶段,起跳脚获得较大的向人体后上方的支撑反作用力,使人体在水平方向上受到一个制动的冲量,结果是运动员向前的水平速度损失,向上腾起的垂直速度增加,能量要发生转移或转化.但如果缓冲时间过长,水平速度损失则会加大,能量不能充分利用,势必影响起跳高度.因此缓冲阶段中,4号位扣球在一定程度上对蹬伸阶段的衔接有一定帮助,另外4号位扣球动作与3号位扣球

7、动作技术上的差异也可能会影响缓冲阶段时间的分配.　　2.1.3起跳动作的人体重心速度特征　　从力学角度分析,人体重心的垂直速度和水平速度是影响起跳效果的两个方面.排球扣球起跳阶段的主要任务是:运动员充分利用起跳前获得的水平初速度,得到较大的向上腾起初速度,使其尽可能地在较高的位置上进行击球.　　从能量转化方面来讲,起跳前着地阶段水平速度越快可能创造出较好的弹跳效果,但在缓冲阶段,运动员因制动受到向斜后方的地面反作用力,使得重心水平速度自然会下降,运动员通过脚部的着地缓冲与蹬伸动作,以及全身整体动作的协调配合,使人体获得尽可能大的向上腾起初速度,从而实现能量

8、转化的最大化.　　　　表3的数据结果看,两种形式起跳中均有较大的水