男子排球隊擺臂縱跳與抱頭縱跳的對比研究

男子排球隊擺臂縱跳與抱頭縱跳的對比研究

高水平的排球需要運動員良好的跳躍能力。它不僅需要高度和速度，還需要盡可能快地跳。此外，現代排球的發(fā)展方向正朝著高度和力量的方向發(fā)展，因此，規(guī)律是排球的重要品質。良好的縱跳能力直接體現為一個隊的空中優(yōu)勢,空中優(yōu)勢明顯,比賽中就能占主動地位,所以排球運動中的縱跳能力一直受到世界各國排球界的重視。本研究運用紅外光點自動捕捉測試系統(tǒng)和三維測力臺進行同步測量的方法,對部分高水平排球運動員不同起跳技術動力學參數進行定量研究,找出在不同形式的縱跳過程中動力學參數的變化規(guī)律和影響縱跳能力發(fā)揮的力學特征,以期為今后提高排球運動員縱跳能力的訓練實踐提供理論依據。1研究對象和方法1.1對象、體重測定結果以北京體育大學9名優(yōu)秀男子排球運動員為研究對象(年齡(22.33±2.34)歲;體重(87.93±7.88)kg;身高(193.83±2.14)cm)。1.2試驗設計和檢測參數在北京體育大學科學樓試驗大廳,采用紅外光點自動捕捉測試系統(tǒng)(Qualisys-MCU500)和并排放置的兩個三維測力臺(Kistler)進行同步測量的方法,兩個系統(tǒng)的頻率分別為200和1000Hz,分別對原地擺臂縱跳和原地抱頭縱跳2個動作進行測試。試驗前每個動作練習3次以上,直至動作符合測試者的要求并且能準確踏臺;試驗時每個動作做3次,每位受試者的每個動作僅收集縱跳成績最好的一次之數據進行分析。根據需要本研究主要檢測了以下參數:縱跳過程中髖關節(jié)縱向移動的距離、兩個動作過程中力的曲線(包括從蹬伸階段、騰空階段和落點階段)、蹬伸階段和落地階段力的極值(力的最大值與最小值)、標準化力的極值(力的極值與體重的商)、正沖量(超重階段的沖量值)、負沖量(失重階段的沖量值)、凈沖量(指正負沖量之和)、爆發(fā)力(蹬伸力的峰值除以蹬伸后段時間)、緩沖階段時間(從人體失重時開始到超重時止的時間)、蹬伸階段時間(從人體超重時開始到離地時止的時間)(前段是指從人體超重開始到力值達最大值止的時間,后段是指從力的最大值開始到人體離地止的一段時間)、踏跳總時間(緩沖階段時間與蹬伸階段時間之和)、力的梯度(力的改變量與時間的比值)。數理統(tǒng)計:試驗數據使用EXCEL工作表進行整理,應用SPSS11.5統(tǒng)計軟件對相關數據進行Person相關分析或非參數檢驗。2結果與討論2.1擺臂對縱跳的貢獻研究結果顯示擺臂縱跳高度大于抱頭縱跳高度,且差異具有十分顯著性差異(P=0.001),擺臂縱跳高度的均值為60.7cm,比抱頭縱跳高度均值50.4cm高10.3cm,即擺臂對縱跳高度的貢獻率為16.95%,這與國內的相關研究所指出的擺臂對縱跳貢獻11.07cm相差不大,這充分表明擺臂對縱跳高度的獲得具有非常大的幫助。對于擺臂對縱跳的貢獻問題,國內外學者進行了大量的研究,國內外文獻研究得出的擺臂對縱跳的貢獻率的范圍在10%~40%,不同研究結果差別較大的原因可能是:1)計算高度的方法不同,有的學者運用測力臺記錄的騰空時間來推算騰空高度,有的使用騰起初速度計算縱跳高度;2)縱跳高度計量部位不同,先前研究多用最高重心高度減去離地時重心高度;本文是直接用Qualisys測得右髖騰空后最高高度相對于直立時右髖高度進行計算;3)樣本量及受試對象不同;4)所用擺臂速度不同,如有學者用的是擺臂的線速度對縱跳的影響,而本研究使用的是角速度。2.2抱頭縱跳與擺臂縱跳的特征力的時間曲線反映了人體觸臺后完成起跳整個過程中地面反作用垂直分力的變化特征,是反映人體肌肉內力的外在表現。通過對力-時間曲線定性分析,發(fā)現兩種形式的縱跳之間存在著差別。所有受試者縱跳時無論擺臂與否,力的時間曲線都具有雙峰特征,且擺臂縱跳雙峰特征更加明顯。圖1、2是一名縱跳成績最好的受試者,擺臂縱跳和抱頭縱跳的力-時間曲線。從圖像上面直觀分析,抱頭縱跳時蹬伸過程中具有雙峰特征,兩個測力臺所測力值均為第1峰值略高于第2峰值(如圖2);擺臂縱跳時兩個測力臺所測力也具有雙峰,但是左腳測力臺雙峰高度幾乎相同,而右腳測力臺所測蹬伸過程中力的兩個峰值表現為后者較前者大(如圖1)。這就充分說明擺臂不是致使測力臺所測力具有雙峰的原因,而是擺臂使雙峰表現得更明顯。有研究表明較差的5次縱跳在蹬伸階段看起來有雙峰的特征,而較好的5次縱跳看起來具有單峰特征,但t檢驗兩組縱跳高度差異沒有顯著性(t=0.429,5%水平)。本研究得出無論擺臂與否蹬伸過程力的曲線都具有雙峰特征,這可能與蹬伸過程中各關節(jié)之間力量不平衡以及各關節(jié)間的協(xié)調性有關。跳起落地時力的時間曲線,所有擺臂縱跳都表現出不穩(wěn)定的起伏特性,抱頭縱跳落地后力值表現出雙峰的穩(wěn)定性,而在擺臂縱跳時則表現不穩(wěn)定的多峰變化,特別是在左腳所在測力臺輸出數據上體現的更為明顯,這可能與落地時臂的擺動有關,也可能與縱跳高度有關。兩個動作落地時左腿所受的沖擊力較大,可能與項目有關,排球運動員為了提高優(yōu)勢側的擊球高度,特別是在扣球技術動作上,習慣于弱勢側的腳先落地,導致弱勢側的腿所受沖擊力較大,受傷概率也隨之增加。2.3縱跳過程中的力1大帳篷和大跳的壓力統(tǒng)計結果表明:蹬伸力的峰值與縱跳高度之間不能認為存在著線性相關關系(r=0.34,P=0.16)。曹志飛等對原地連續(xù)縱跳蹬伸力峰值與騰空高度的關系研究發(fā)現,二者存在非常顯著的正相關關系,并認為原地連續(xù)縱跳過程中蹬伸力峰值是影響起跳效果的重要動力學指標,這可能是因為體重差別不大所致;本研究與加拿大的Dowling研究結果趨于一致,Dowling曾報道:跳高最高的受試者其最大蹬地力量較大,但有些跳得較低的人也具有很大蹬地力量。本研究和Dowling研究結果都表明蹬地力量大未必跳的高。由于測力臺測得的是絕對力量,本研究用標準化力值與彈跳高度進行了相關分析,發(fā)現兩者之間存在顯著性相關,相關系數r=0.584。這充分表明了標準化力量在縱跳中的重要性,所以在相關項目的力量訓練時應多考慮相對力量,而不能只注重最大力量的訓練。最小力和標準化最小力與縱跳高度之間不能認為有線性相關(P=0.77和P=0.99)。緩沖過程可能是為了給肌肉足夠的收縮時間以提高蹬伸速度;緩沖過程使各關節(jié)獲得了一個較合理的彎曲角度使各關節(jié)處在一個最適宜的發(fā)力范圍,是為了在收縮前拉伸松弛的肌肉,而不是說緩沖過程中的最小力值必須對縱跳高度有直接貢獻。根據運動訓練學對“爆發(fā)力”的評定方法(力量極值與達力量極值所用時間之商)和前人對爆發(fā)力的研究方法結合,利用蹬伸后半段力的梯度代表爆發(fā)力,本研究企圖得出爆發(fā)力會對縱跳高度有直接影響,但是研究結果顯示,無論是根據絕對力計算的爆發(fā)力還是根據標準化力值計算的爆發(fā)力與縱跳高度之間都不存在線性相關(P=0.67和P=0.81),這說明力的梯度或者說力的曲線的斜率并不能全面反映受試者完成動作的真實能力,所以以上爆發(fā)力的計算方法不能反映“爆發(fā)力”,用以上方法計算爆發(fā)力值得探討。用蹬伸后半段力的梯度表示爆發(fā)力具有明顯的缺陷:從圖1、2定性分析看,即使是同一個人擺臂縱跳和抱頭縱跳的蹬伸過程的圖像明顯不同,但是我們不能說同一個人在擺臂時爆發(fā)力大,而不擺臂時爆發(fā)力小,這也就是說同一個人在動作不同時具有不同的爆發(fā)力,這與人們對爆發(fā)力的認識相違背;從定量分析看用力的梯度代表的爆發(fā)力與縱跳高度并不存在線性相關。2兩種類型縱跳的比較分析實驗結果顯示,抱頭縱跳緩沖最小力為(456.93±139.54)N,蹬伸最大力為(1905.93±96.26)N;擺臂縱跳緩沖最小力為(377.07±150.24)N,蹬伸最大力為(2149.11±117.63)N。與抱頭縱跳相比,擺臂縱跳的緩沖最小力均值較小但是也較離散,經檢驗兩者差異并不具有顯著性(P=0.173)。但是蹬伸最大力值擺臂縱跳大于抱頭縱跳,且兩者差異具有十分顯著性(P=0.008)。人們會習慣地認為蹬地力量大就會相應地獲得較大的縱跳高度,通過分析和實驗研究表明:力量大者未必跳的高。陳小平認為縱跳高度還與踏跳時間、用力節(jié)奏和協(xié)調能力有關。表1對兩種不同形式的縱跳在蹬伸過程中力的作用時間比較得出,擺臂使縱跳整個過程時間縮短,這種縮短是由于蹬伸時間和緩沖時間同時縮短所致,并以緩沖時間縮短為主。進一步分析表明,蹬伸時間的縮短是由于蹬伸前段縮短所致(P<0.05),而蹬伸后段時間反而延長,且檢驗具有顯著性(P<0.05)。有人建議用力的梯度來驗證運動效果,力的梯度表明運動員完成動作的能力和技術的嫻熟程度,蹬伸部分的能力是衡量運動員快速協(xié)調能力的重要指標。表2對兩種形式縱跳力的梯度進行比較結果表明:對于蹬伸后段擺臂縱跳與抱頭縱跳力的梯度值差異并沒有顯著性(P=0.594),而在蹬伸的前段兩者之間的力的梯度差異有顯著性(P<0.05),擺臂對蹬伸的總過程影響也很明顯,蹬伸總過程中力的梯度擺臂縱跳大于抱頭縱跳,并且差異具有高度顯著性(P=0.008)。結合力的峰值和作用時間特征分析,導致力的梯度變化的主要原因是擺臂使蹬伸力值增大,蹬伸整個過程的時間減少,蹬伸前段時間減少,而蹬伸后段時間卻有所增加。這就導致了最大力與蹬伸時間的比值明顯變大,也導致了蹬伸前段力的梯度增加明顯,而蹬伸后段的力的梯度變化不明顯。3非接觸性acl損傷的臨床安全性評價測試結果顯示,擺臂縱跳落地力最大值為(4337.56±767.82)N,體重為(87.93±7.88)kg;而抱頭縱跳落地力最大值為(4240.31±792.48)N,體重為(87.93±7.88)kg。無論擺臂與否縱跳下落時可以認為體重和落地力的最大值之間不存在線性相關關系(P=0.95、P=0.74),體重值較大者在落地時不一定會受到較大的地面沖擊力,數據表明體重輕者在落地時也會導致較大的地面作用力。許多研究表明落地時地面對下肢的沖擊力是運動員膝關節(jié)傷病的主要誘因,落地時較大的膝關節(jié)角度將增加肢體承受力,因此受傷的隱患也就大;非接觸性ACL傷病主要發(fā)生在諸如有急停跳、落地和有剪切力等動作的運動員身上。由于膝關節(jié)是影響我國排球運動員職業(yè)生涯的最常見的損傷部位,而國內相關研究又相對較少,所以本研究對落地時的力做了簡單的論述。本實驗的受試者縱跳高度大約在0.5~0.6m(擺臂縱跳(5.02±0.97)N,抱頭縱跳(4.90±0.96)N)左右,在下落著地時最大沖擊力范圍在3.7~6.7倍體重之間,與Zhang等的實驗結果6.72倍體重相近;Brian研究表明從45cm高處落下時最大沖擊力是體重的5~7倍(擺臂縱跳(3.74~6.27倍、抱頭縱跳3.71~6.74倍)與本結果相似。擺臂縱跳與抱頭縱跳中落地力峰值之間以及緩沖時間之間差異都沒有顯著性,雖然擺臂縱跳落地力均值較抱頭縱跳大(擺臂縱跳(4337.56±767.82)N、抱頭縱跳(4240.31±792.48)N),但我們不能認為擺臂縱跳落地力峰值一定比抱頭縱跳大(P=0.314)。擺臂縱跳落地緩沖時間(騰空落地后力波峰到波谷時間)較抱頭縱跳短0.03s(擺臂縱跳(0.40±0.10)s),抱頭縱跳((0.43±0.13)s),經檢驗兩者差異沒有顯著性,只能接受原假設認為兩者落地緩沖時間沒有差異?？v跳落地時最大力值與縱跳高度不具有顯著性相關(r=0.302,P=0.225),這可能是由于不同受試者的落地方式不同造成的;同時相關研究也證明了這一點,Zhang等認為:落地力的最大值不只與高度有關還與落地技術有關。落地時最大力值與高度相關不顯著的主要原因可能是由于縱跳高度差別(10cm左右)不太大,落地技術也不盡相同。通過分析可以推出落地時的緩沖技術相對于縱跳高度對縱跳落地緩沖階段力的峰值的影響可能處于支配地位,這還需進一步的研究進行論證。2.4臂縱跳和抱頭垂直跳躍的沖量特征1度內的相關關系本實驗結果顯示沖量和縱跳高度間不存在著線性相關(P>0.05)。單信海認為沖量值與縱跳高度兩者之間的相關系數為r=0.86,呈顯著性相關;究其原因可能是由于沖量等于動量的增量(I=F△t=mv1-mv0),沖量不但和速度的增量有關,同時與質量也有關系;不但和力的大小有關系與力的作用時間也有關系。本研究結果之所以與前人不同,可能是因為前人的研究對象體重間的差異大小不同所致,如果各個受試者體重差距不大,沖量只與速度的變化量有關,而起跳速度與縱跳高度具有函數關系(H=v2/2g),這樣就導致凈沖量和縱跳高度之間存在著相關關系?？v跳高度除與標準化負沖量不具有線性相關外(P>0.1),與標準化正沖量和標準化凈沖量都顯著相關(r=0.632,P<0.01和r=0.808,P<0.001)這也驗證了以上分析:沖量與縱跳高度之間的關系受受試者體重影響。本研究的標準化正沖量與縱跳高度的相關系數r=0.623(P<0.01),二者呈中度相關,但仍可以說起跳時標準化正沖量是評價起跳效果的重要指標。標準化凈沖量與縱跳高度的相關系數r=0.808(P<0.01),本研究標準化凈沖量實質是指離地時的沖量(m×△v其值實際上等于人體離地時的動量)與體重(mg)之間的比值,其值為△v/g,初速度為零,g為常數,而離地速度v(以向上為正)與縱跳高度H之間具有函數關系,所以標準化凈沖量實質上是離地速度與縱跳高度之間的關系。負沖量和標準負沖量雖然與縱跳高度之間不能認為存在線性相關關系(P>0.05),但是本研究得出負沖量與正沖量之間存在高度負相關,相關系數r=-0.745(P<0.01),這一現象出現的原因還不清楚。但有研究表明:最好的縱跳擁有較小的負沖量,與正沖量之比大約在0.27左右,負向沖量與縱跳高度之間相關性較差;這表明一定的負沖量是必要的,但較大負沖量與縱跳高度無關。這也被VanIngenSchenau所證明,他認為負向工作的目的并不是儲存能量而是在收縮前拉伸松弛的肌肉;緩沖還可能是為了給肌肉足夠的收縮時間讓關節(jié)達到最大速度,獲得合理的彎曲角度和一個最佳的速度。2軸類重跳與抱頭縱跳的標準化正沖量、凈沖量的相關性實驗結果表明(見表3):擺臂縱跳和抱頭縱跳相比,正、凈沖量差異都存在著顯著性,擺臂時正、凈沖量均值明顯大于抱頭縱跳,檢驗結果均具有顯著性差異。在負沖量變化不大時,正沖量值變大直接結果就是導致凈沖量變大,雖然本實驗中正沖量和凈沖量與縱跳高度之間不存在線性相關,但是對于同一個人而言,凈沖量增加相當于增加了起跳速度,而起跳速度與縱跳高度的之間存在函數相關。擺臂縱跳與抱頭縱跳的標準化正沖量、凈沖量差異存在著十分顯著性(見表4),說明擺臂明顯提高了縱跳沖量,對于同一個人而言,這無疑增加了標