正三搖與單搖跳繩技術的生物力學分析

姚瓊+段全偉+李輝

摘 要：正三搖跳繩是在單搖、雙搖跳繩的基礎上發展而來，是跳繩技術難度系數最高的動作之一。通過對正三搖和單搖跳繩技術動作的生物力學分析，發現正三搖在蹬地階段下肢關節活動幅度、蹬地力較單搖更大，短時間內重心上升速度更快；騰空階段各關節有明顯的屈，滯空時間更長，更利于繩子快速通過腳底；落地緩沖階段緩沖更充分，地面作用力更大；搖繩速度更快并呈現出一定的節奏變化。

關 鍵 詞：運動生物力學；跳繩；正三搖技術；單搖技術

中圖分類號：G804.6 文獻標志碼：A 文章編號：1006-7116（2017）05-0140-05

Abstract： The clockwise triple-skip technical move is developed on the basis of the single-skip and double-skip techniques， one of the moves with highest rope skipping technical difficulty coefficients. By carrying out a biomechanical analysis on the clockwise triple-skip and single-skip rope skipping technical moves， the authors revealed the following findings： ， as compared with those of single-skip rope skipping， at the stamping stage， the clockwise tripe-skip rope skipping move had a larger low limp joint movement amplitude， a greater stamping force， and a faster center of gravity ascending speed in a short time； at the take-off stage， all the joints had obvious flexion， a longer hang time， which is conducive to the rope passing through the sole quickly； at the buffer stage， the clockwise triple-skip rope skipping move had more thorough buffering， a greater ground acting force， a faster rope swinging speed， and showed a certain change of rhythm.

Key words： sports biomechanics；rope skipping；clockwise triple-skip technique；single-skip technique

跳繩運動起源于我國，有著上千年的歷史[1]。隨著全民健身計劃的實施，越來越多的人參與到跳繩運動中來，中國跳繩運動迎來了發展的大好時機。2007年10月在北京舉行了首屆全國跳繩裁判培訓班，制定并逐步完善跳繩競賽規則，并在廣州舉辦了全國跳繩公開賽。我國跳繩運動的競技化路線逐漸明朗[2]。

跳繩是一項主要由搖法和跳法基本動作組成的運動，搖法和跳法變化多樣[3]，其中以單搖、雙搖、三搖為代表。跳繩的三搖跳技術是在單搖、雙搖的基礎上發展而來，運動員跳起，雙手搖繩，繩躍過頭頂通過腳下繞過身體3周（1 080°），為完成1次[4]。在我國跳繩運動競賽規則中，正三搖跳繩和單搖跳繩均屬計數類比賽項目，但正三搖跳繩要求連續完成，連續完成次數多者獲勝，而單搖跳繩是在規定時間內完成次數多者獲勝。本研究從生物力學的角度分析正三搖和單搖跳繩在不同動作階段（蹬地階段、騰空階段和落地緩沖階段）的特點，為運動員、教練員提供參考。

1 研究方法

1.1 數據采集

本研究對測試對象進行了單搖跳繩和正三搖跳繩兩個技術動作33次的拍攝，參考現場教練員和專家的意見，選取其中10次技術動作進行分析。采用二維測試系統對動作技術進行拍攝[5]。實驗設備包括：一架Sony常速攝像機，用攝像機拍錄受試者完成單搖跳繩和正三搖跳繩的運動過程，拍攝頻率為50 Hz。一臺與攝像機相連接的電腦，用于圖像采集；用Kistler三維測力臺記錄受試者完成單搖跳繩和正三搖跳繩力的變化過程。

正三搖跳繩的生物力學實驗在北京體育大學科學實驗中心進行。以2008年中國跳繩運動競賽規則作為運動員完成動作的標準，凡出現以下情況均判為失?。簡螕u跳繩中雙腳起跳騰空1次，繩未經頭部至雙腳下環繞1周（即360°）；正三搖跳繩中雙腳起跳騰空1次，繩未經頭部至雙腳下環繞3周（即1 080°）。

1.2 數據分析

力學測量記錄的數據采用Kistler三維測力臺力學解析系統進行解析；采用Excel 2003對數字化信息進行有關的統計學處理。平面攝影拍攝的錄像資料采用視訊影片解析軟件進行解析；采用Qtools軟件對數字化信息進行有關統計學處理。

2 結果與分析

為了分析的便利，本研究將跳繩動作分為3個階段：蹬地階段（重心達到最低點開始，重心上升直至雙腳離開地面瞬間）；騰空階段（從雙腳離地瞬間開始直至雙腳落地瞬間）；落地緩沖階段（從落地瞬間開始，重心下降直至重心達到最低點）。

2.1 蹬地階段

1）下肢關節角度。

正三搖蹬地階段的左右髖角前大部分時間小于單搖，而到最后基本一致，近乎達到了180°，說明正三搖在蹬地階段開始時，髖關節前屈的程度較單搖更大。隨著蹬地動作的進行，髖關節角度逐漸增大，最后幾乎達到180°時跳起（見圖1）。整個蹬地過程，髖關節的角度較單搖更大。endprint

正三搖蹬地階段的膝角變化與單搖沒有差異，只是在最后一段時間里，膝角略大，說明正三搖在蹬地離地的瞬間，伸膝動作的幅度比單搖大，導致這個差異的原因是為了能夠獲取更大的蹬力（見圖2）。

人體自然直立時的踝角大約為90°，當踝關節角度大于90°時為跖屈，小于90°時為背屈。正三搖蹬地階段是從背屈開始的，最后達到跖屈，角度均略大于單搖（見圖3）。

綜上分析可見，正三搖蹬地階段下肢各關節角度均由小變大，且與單搖的變化一致，但是正三搖蹬地階段的時間相對要短。正三搖蹬地時的膝角與單搖無顯著差異，而髖關節與踝關節活動幅度均大于單搖，說明正三搖蹬地階段重心向上的速度較快，在短時間內髖角、踝角從比較小的角度增加至較大角度，有利于蹬力的增大。

2）搖繩速度。

正三搖蹬地階段搖繩速度明顯大于單搖，從動作的開始階段搖繩的速度就很大，在起跳之前繩子有個加速的過程（見圖4）。

3）動力學分析。

從單搖和正三搖蹬地階段蹬地力變化過程（見圖5）可以發現，正三搖最大蹬力明顯大于單搖。正三搖需要較大的蹬力和蹬地速度才能保證騰空高度。正三搖和單搖蹬地階段蹬力的變化一致，都是由大變小。但是變小的速度不同，正三搖蹬力減小的較快，這有利于獲得較好的蹬地效果，跳得更高。

4）運動學與動力學結合分析。

隨著下肢各關節角度的增加，正三搖與單搖蹬地階段的蹬力都在逐漸減小。在蹬地開始時髖角、膝角和踝角變化的速度比較慢，而在蹬地的最后階段膝角和踝角的變化速度明顯加快，表現基本一致的。但在下肢各關節角差異不大的情況下，蹬地力表現出明顯差異，造成這一差別的原因可能要通過肌肉的工作情況來說明。因此，完成正三搖主要是靠肌肉做功，要求全身肌肉很好的配合協調用力，使蹬地效果達到最好。

2.2 騰空階段

騰空階段要求繩子連繞身體3周且不能被身體阻斷。騰空階段是正三搖最為重要的階段，此階段動作的好壞直接影響整個動作的順利完成。

1）下肢關節角度。

正三搖騰空階段的髖角是先變小再變大，而單搖則是保持不變。左右側髖角的變化基本一致（見圖6）。由此可以看出正三搖的空中動作是髖關節前屈，在騰空動作快要結束時髖關節伸。

正三搖騰空階段的的左右膝角開始是稍增大，然后至最大值，再后很快變小，隨后慢慢減小至最小值，最后又稍微增大，而后再次減小。單搖騰空階段的膝角幾乎保持不變（見圖7）。這說明正三搖騰空階段的動作是剛離地時膝關節繼續前伸，且開始階段速度比較快，短時間內膝關節角度降低到很小，而后再慢慢后屈，關節角度減小。在騰空階段的最后，膝關節前伸，關節角度增大，但增幅不大，膝關節仍保持微屈的狀態，方便讓繩子能夠繞過腳底，并為最后的緩沖落地做準備。

正三搖騰空階段的左右踝角是剛剛離地時增至最大，然后保持一段時間后迅速減到最小，在將近落地的時候又迅速增大，表現出了微小的背屈動作。單搖騰空階段的左右踝角基本保持不變（見圖8）。

綜上分析可見，髖角、膝角和踝角均先減小后增大，在落地前又稍稍減小，說明正三搖在騰空階段髖關節前屈、膝關節后屈和踝關節背屈，使整個身體蜷縮起來，增大了腳與地面的距離，有利于繩子的3次通過。在落地前身體稍有展開是自然反應，是為了防止落地時損傷的發生。而落地前瞬間身體有收的動作，是為了在最后時刻增大身體與地面的距離，順利完成動作。而單搖騰空階段動作基本保持不變。

2）搖繩速度。

正三搖騰空階段要求繩子3次繞過身體，由于時間短，因此要求繩子的速度要快，但并不是整個過程都快，有一定的節奏變化，中途通過多次發力，第1、3圈繩速會稍快于第2圈繩速。而單搖動作騰空階段的繩速只是簡單地慢慢減小后又慢慢增大（見圖9）。

2.3 落地緩沖階段

落地緩沖階段是正三搖的最后階段也是關鍵階段，落地緩沖動作的好壞直接影響下一個動作的質量。

1）下肢關節角度。

正三搖和單搖落地緩沖階段的左右髖角變化基本一致，均由大變小，但正三搖動作的髖角變化幅度比單搖小。還有正三搖的髖角較小，說明髖關節前屈幅度更大（見圖10）。

正三搖和單搖落地緩沖階段的左右膝角變化基本一致，均由大變小。但是正三搖膝角明顯小于單搖，說明正三搖以屈膝的動作落地，更有利于保護膝關節和下次動作的起跳發力（見圖11）。

正三搖和單搖落地緩沖階段的左右踝角變化基本一致，均由大變小。左右側的變化趨勢基本一致，踝角變化略小于單搖（見圖12）。

綜上分析可見，正三搖落地緩沖階段下肢各關節角度變化與單搖基本相同，并沒有表現出獨有的特點，只是各關節角度均小于單搖。

2）搖繩速度。

單搖繩速幾乎沒有變化，而正三搖則不同，落地緩沖階段時要控制速度，需要降低繩子的速度以保證下一個動作的順利發力（見圖13）。

3）動力學分析。

正三搖落地緩沖階段的地面作用力比單搖明顯要大，且增大的比較快。造成這一差異的原因主要是騰空高度，正三搖騰空的高度較高，因此落地會產生較大的地面作用力（見圖14）。

4）運動學與動力學結合分析。

隨著下肢關節角度的減小，地面作用力的增大，正三搖和單搖在緩沖階段基本一致，在運動學和動力學的變化趨勢上沒有實質性差異。但從大小上看，正三搖落地緩沖時下肢各關節角度及變化幅度小于單搖，地面作用力及變化幅度明顯大于單搖。由此可見，在落地緩沖階段，正三搖從關節角度方面減震的效果相對較小，地面作用力比較大，這就造成正三搖落地緩沖時對身體關節、骨骼和韌帶等組織要求比較高，要注意緩沖，減少肌肉的承受力。

3 結論與建議

3.1 結論

1）正三搖蹬地階段下肢各關節角度均由小變大，蹬地階段的時間相對要短，說明正三搖蹬地階段重心向上的速度較快，而在短時間內髖角從比較小增加至較大，有利于蹬地力的增大。

2）正三搖騰空階段的髖角、膝角和踝角均先減小后增大，在落地前又略減小，說明正三搖在騰空階段髖關節前屈、膝關節后屈和踝關節背屈，便于保持較長的滯空時間。

3）正三搖落地緩沖階段各關節角度均小于單搖，隨著下肢關節角度的減小，地面作用力與之相反。

4）正三搖搖繩的速度是完成該動作的重要因素之一。在起跳之前繩有加速過程，騰空階段的繩速呈現多次加速和減速，且加速和減速的節奏變化快，落地緩沖階段的繩速仍較快。

3.2 建議

1）正三搖在蹬地階段的最大蹬力，主要是靠肌肉做功，因此需加強肌體肌肉良好配合與協調用力，以便在騰空階段保持一定的高度及滯空時間，使得蹬地效果達到最好。

2）正三搖騰空的高度、滯空時間以及繩的速度，是完成正三搖的重要因素。因此在日常練習中可加強上下肢力量的配合練習；同時適當加重手腕力量的訓練，如負重快速搖繩等內容。

3）正三搖在落地緩沖階段要注意把握落地緩沖的動作要領，強調膝關節與踝關節的緩沖保護，使得身體骨骼肌肉所承受的力盡量減小，有利于正三搖跳繩動作的連續完成。

參考文獻：

[1] 李顏敏. 跳繩運動的起源與發展探究[J]. 安徽體育科技，2015（4）：57-59.

[2] 邱麗玲. 中國跳繩競賽項目設置與競賽方法研究[D]. 北京：北京體育大學，2009.

[3] 咸春東. 對花樣跳繩動作內容及其基本動作教學方法與步驟的研究[D]. 北京體育大學，2015.

[4] 李輝. 對跳繩三搖技術的生物力學分析研究[D].北京：北京體育大學，2011.

[5] 劉北湘，楊嘯原. 影像測量數據在武術運動技術分析中的應用[J]. 成都體育學院學報，2009，35（4）：62-66.

[6] 楊天祝. 對直立人體的某些生物力學分析[J]. 白求恩軍醫學院學報，2003，9（1）：131-132.endprint