分析立定跳遠(yuǎn)起跳、騰空與落地等環(huán)節(jié)中的生物力學(xué),運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)論文不同階段，學(xué)生的氣力、速度、耐力、靈敏和柔韌等身體素質(zhì)各不一樣，為此，老師必須在不同的階段，根據(jù)學(xué)生的身體素質(zhì)情況，選擇不同的體育項(xiàng)目，供學(xué)生練習(xí)、鍛煉。初中階段是學(xué)生氣力素質(zhì)發(fā)展的敏感期，此時(shí)，老師必須增加氣力教學(xué)和訓(xùn)練比重。各種跳躍運(yùn)動(dòng)是發(fā)展氣力素質(zhì)的最好方式方法，立定跳遠(yuǎn)作為提高學(xué)生下肢氣力、爆發(fā)力的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，沒(méi)有太多的條件約束、簡(jiǎn)便易行，是訓(xùn)練學(xué)生下肢氣力及爆發(fā)力的一項(xiàng)重要運(yùn)動(dòng)，能夠有效地提高學(xué)生的身體素質(zhì)。因而，為了提高學(xué)生立定跳遠(yuǎn)的成績(jī)，本文就利用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理對(duì)立定跳遠(yuǎn)技術(shù)進(jìn)行了分析，以期通過(guò)理論指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，使學(xué)生把握正確的練習(xí)方式方法。二、研究對(duì)象與方式方法本文以立定跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象，從生物力學(xué)角度談起，就其學(xué)練法進(jìn)行了一番梳理，研究經(jīng)過(guò)中運(yùn)用到了文獻(xiàn)法、教學(xué)實(shí)踐法以及總結(jié)提煉法等。三、結(jié)果與分析〔一〕立定跳遠(yuǎn)成績(jī)的組成分析如此圖1所示，立定跳遠(yuǎn)的成績(jī)S=S1+S2+S3。S1是雙腳起跳離地霎時(shí)身體重心投影點(diǎn)至起跳點(diǎn)之間的距離，S1的大小取決于三個(gè)因素：一是身高、腿長(zhǎng)，身高腿長(zhǎng)在起跳角不變的情況下，重心高則S1增大；二是對(duì)于同一練習(xí)者，起跳角a的角度越小，S1越大，角度越大，S1越小，但這并不等于講起跳角a的角度越小，立定跳遠(yuǎn)成績(jī)會(huì)越好；三是起跳腳離地霎時(shí)練習(xí)者髖、膝、踝三關(guān)節(jié)及趾關(guān)節(jié)蹬伸的伸展程度，蹬伸程度越充分則S1越大。S2是起跳腳離地霎時(shí)重心在重心高度水平的拋射距離，根據(jù)拋射公式S2=V2sin2a/g，g為重力加速度是常量，由此可見(jiàn)，S2取決于騰起初速度和拋射角度，騰起初速度越大，則S2也越大，理論上在a=45時(shí)S2最大，但由于空氣阻力〔能夠忽略不計(jì)〕及考慮S3，實(shí)踐中a﹤45，理論證實(shí)a=42時(shí)，S2+S3有最大值，這主要是因雙腳著地霎時(shí)身體重心低于起跳腳離地霎時(shí)身體重心之故。S3是重心回落到起跳離地重心高度水平線至雙腳著地間的距離，它由身高和落地技術(shù)動(dòng)作決定，盡可能收腹舉腿、雙臂后擺并使雙腿較大幅度前伸而又不至于身體后倒的落地技術(shù)能獲得較大的S3。〔二〕立定跳遠(yuǎn)的生物力學(xué)分析1.起跳技術(shù)分析〔1〕關(guān)節(jié)蹬伸速度、幅度。立定跳遠(yuǎn)的遠(yuǎn)度主要由髖、膝、踝快速蹬伸及趾關(guān)節(jié)的末端介入作用而獲得，華而不實(shí)各關(guān)節(jié)的蹬伸速度、蹬伸幅度及協(xié)調(diào)發(fā)力順序是決定學(xué)生立定跳遠(yuǎn)成績(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。立定跳遠(yuǎn)起跳經(jīng)過(guò)可分為下蹲和蹬伸兩個(gè)環(huán)節(jié)，前一環(huán)節(jié)是后一環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備和基礎(chǔ)，動(dòng)作質(zhì)量的好壞對(duì)后一環(huán)節(jié)有著重要的影響。起跳的任務(wù)是使人體獲得最大騰起初速度及最佳騰起角。根據(jù)公式V=2H/t可知，加大起跳時(shí)工作距離H，縮短起跳時(shí)間t，能夠增大騰起的初速度。良好的下蹲動(dòng)作能為蹬伸創(chuàng)造條件，而下蹲動(dòng)作能使下肢三關(guān)節(jié)處于最佳的發(fā)力角度，為蹬伸環(huán)節(jié)做好必要的準(zhǔn)備。最大下蹲時(shí)下肢三關(guān)節(jié)角度的不同，會(huì)直接影響蹬伸效果，進(jìn)而影響起跳效果。而最大下蹲過(guò)后，下肢關(guān)節(jié)在短時(shí)間內(nèi)迅速伸展，給地面以爆發(fā)性氣力蹬離地面的經(jīng)過(guò)稱為蹬伸環(huán)節(jié)。此時(shí)，肌肉的工作形式經(jīng)過(guò)下蹲階段的離心收縮、等長(zhǎng)收縮、迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛐氖湛s。下蹲階段伸膝肌群被動(dòng)拉長(zhǎng)，這樣，一方面大腿伸展肌群能儲(chǔ)存大量的彈性勢(shì)能，另一方面肌絲也有了一定的初長(zhǎng)度〔假如是最適初長(zhǎng)度那當(dāng)然是最好〕，這就能夠使起跳腳對(duì)地面施加更大的作用力，進(jìn)而產(chǎn)生較大的垂直作用力。除此之外，適宜的下蹲幅度，也能使下肢肌處于最適初長(zhǎng)度，產(chǎn)生最快的收縮速度及最大的收縮氣力，提高起跳效果。研究資料證實(shí)，120-140是膝關(guān)節(jié)的最佳發(fā)力角度，立定跳遠(yuǎn)準(zhǔn)備起跳時(shí)，膝關(guān)節(jié)角度小于最佳發(fā)力角度，對(duì)于成績(jī)的提高是有利的，一般都從90左右開(kāi)場(chǎng)蹬伸發(fā)力，且蹬伸經(jīng)過(guò)中，膝關(guān)節(jié)的角度必須超過(guò)135，有研究顯示膝關(guān)節(jié)角在135以上的范圍進(jìn)行發(fā)力時(shí)，屈膝肌群〔股二頭肌、半腱肌、半膜肌、腓腸肌〕積極介入伸膝活動(dòng)，其發(fā)揮的氣力較大，而且隨著膝關(guān)節(jié)角度的增加而增大。當(dāng)然，雙腳起跳腳離地霎時(shí)，理想的下肢姿勢(shì)是髖、膝、踝三關(guān)節(jié)完全伸直，這樣既能充分發(fā)揮三關(guān)節(jié)的肌肉氣力，使力的作用點(diǎn)通過(guò)身體重心，又能增大力的做功距離，使雙腳離地霎時(shí)有較高的身體重心。踝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)相比是小關(guān)節(jié)，但在立定跳遠(yuǎn)項(xiàng)目中卻有著非常重要的作用。起跳階段踝關(guān)節(jié)的屈伸能力決定起跳階段的蹬伸程度，踝關(guān)節(jié)在跳高起跳經(jīng)過(guò)中起著關(guān)鍵作用。踝關(guān)節(jié)的柔韌性和肌肉氣力是影響立定跳遠(yuǎn)成績(jī)的兩個(gè)重要指標(biāo)，因而在立定跳遠(yuǎn)練習(xí)中我們應(yīng)對(duì)學(xué)生的踝關(guān)節(jié)進(jìn)行有針對(duì)性的柔韌性和氣力訓(xùn)練，采用多種方式方法與手段以提高學(xué)生的踝關(guān)節(jié)氣力與伸展幅度。下肢三關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)用力能力對(duì)立定跳遠(yuǎn)成績(jī)也起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)大關(guān)節(jié)先運(yùn)動(dòng)原理，立定跳遠(yuǎn)首先應(yīng)當(dāng)是髖關(guān)節(jié)進(jìn)行發(fā)力，其次是膝關(guān)節(jié)，最后是踝關(guān)節(jié)進(jìn)行用力。這種協(xié)調(diào)用力能力就好像加速度逐步減小的變加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐步在減小，但速度卻不斷增大。三關(guān)節(jié)完全伸直后，就能使作用力通過(guò)身體重心，提高力的利用率，進(jìn)而提高起跳效果。〔2〕兩臂擺動(dòng)速度及幅度。在起跳階段，當(dāng)兩臂加速上擺時(shí)，身體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向向下的作用力，此力通過(guò)起跳腿傳遞到地面，進(jìn)而增大了人體對(duì)地面的垂直作用力，同時(shí)地面也會(huì)給人體一個(gè)大小相等而方向相反的作用力。這樣，在起跳結(jié)束霎時(shí)，運(yùn)發(fā)動(dòng)就可獲得一個(gè)較大的垂直速度，進(jìn)而跳到更高層次的高度。在起跳霎時(shí)，手臂的擺動(dòng)對(duì)起跳效果有著非常重要的作用。從生物力學(xué)角度來(lái)講，手臂的擺動(dòng)速度應(yīng)越大越好，當(dāng)雙腿下蹲緩沖時(shí)，兩臂由身后較高位置加速向下擺動(dòng)，能夠減小起跳腿對(duì)地面的作用力，避免起跳腿受力過(guò)大而過(guò)度屈曲，影響起跳效果。而在起跳蹬伸階段，兩臂加速向上擺動(dòng)，會(huì)對(duì)軀干施加向下的作用力，這種作用力通過(guò)起跳腿傳至地面，進(jìn)一步增加了起跳腿對(duì)地面的垂直作用力，根據(jù)牛頓第三定律，此時(shí)地面也會(huì)給人體一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力，與不擺臂或擺臂速度很小相比，將引發(fā)地面作用于人體更大的反作用力。這樣在運(yùn)發(fā)動(dòng)起跳結(jié)束霎時(shí)，由于力的增加便能產(chǎn)生更大的垂直速度。另外，雙臂擺動(dòng)后上舉，可以以提高人體重心的位置。有研究顯示，雙臂及擺動(dòng)腿完全向上伸直，能夠使重心提高約身高的1/10。當(dāng)起跳結(jié)束霎時(shí)，雙臂快速制動(dòng)，其慣性力的方向是向上的，能對(duì)起跳腿起到減壓的作用，對(duì)起跳腿的三關(guān)節(jié)快速蹬伸，十分是對(duì)氣力較弱的踝關(guān)節(jié)快速大幅度伸展有著重要作用，對(duì)快速拔腰、提肩，帶動(dòng)身體重心快速上升有積極作用。理想的手臂動(dòng)作，應(yīng)是下蹲結(jié)束霎時(shí)，兩臂在體后盡可能高的位置；在蹬伸階段，兩臂應(yīng)該向下、向前和向上快速有力地?cái)[動(dòng)。在擺動(dòng)時(shí)，肘關(guān)節(jié)不應(yīng)太彎曲，理想的角度大約在90與完全伸直之間。我們能夠用雙臂向上擺動(dòng)的平均垂直速度和擺動(dòng)幅度來(lái)評(píng)定擺動(dòng)效果。在起跳經(jīng)過(guò)中，雙臂擺動(dòng)的平均垂直速度當(dāng)然是越大越好，還應(yīng)有較大的擺動(dòng)幅度。這對(duì)于提肩拔腰動(dòng)作和雙腳離地霎時(shí)的身體重心高度都有影響。需要注意的是，臂的擺動(dòng)幅度并非越大越好，但一般雙臂的肘關(guān)節(jié)不應(yīng)低于肩關(guān)節(jié)，這樣才能構(gòu)成有力的擺動(dòng)和制動(dòng)，提高起跳效果。2.騰空階段技術(shù)分析當(dāng)雙腳離地霎時(shí)起跳動(dòng)作完成，人體便以初速度V進(jìn)入斜拋的騰空階段。當(dāng)人體重心到達(dá)最高點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)下降時(shí)，上體要積極下壓，同時(shí)雙臂也應(yīng)迅速向前下方擺動(dòng)，并同時(shí)收腹舉腿，同時(shí)為落地動(dòng)作做好積極的準(zhǔn)備。這不僅要求學(xué)生有積極的落地意識(shí)，還要求其有較強(qiáng)的腰腹肌氣力。3.落地階段技術(shù)分析當(dāng)雙腳與地面接觸霎時(shí)，身體各相應(yīng)關(guān)節(jié)應(yīng)進(jìn)行積極的屈曲緩沖，雙臂積極向后下方擺動(dòng)并積極制動(dòng)。當(dāng)人體通過(guò)下肢與地面互相作用時(shí)，下肢各關(guān)節(jié)肌肉雖積極收縮，但由于重力的作用，仍被拉長(zhǎng)作離心收縮，完成退步忍讓工作。由沖量定理可知，△Ft=△mv，F(xiàn)=△mv/t，mg為人體體重是定量，因而若想減小人體落地時(shí)對(duì)地面的沖擊力，就必須延長(zhǎng)力的作用時(shí)間。這種緩沖動(dòng)作對(duì)于動(dòng)作的順利完成及人體保衛(wèi)有重要的作用。〔三〕立定跳遠(yuǎn)的學(xué)、練法分析1.踝關(guān)節(jié)的氣力及柔韌性學(xué)、練通過(guò)力學(xué)及技術(shù)分析，我們可知道踝關(guān)節(jié)固然相對(duì)于髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)是小關(guān)節(jié)，但它的氣力及柔韌性對(duì)立定跳遠(yuǎn)同樣有著非常重要的作用。〔1〕僵尸跳：這主要是用來(lái)發(fā)展踝關(guān)節(jié)、小腿和足弓肌群的肌肉氣力。雙手叉腰或自然下垂，髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)伸直，主要以踝關(guān)節(jié)的屈伸來(lái)完成動(dòng)作。要求：兩腳左右開(kāi)立、平行向前，等于或略小于肩寬，起跳時(shí)踝關(guān)節(jié)盡最大幅度伸展，落地時(shí)用前腳掌著地屈踝緩沖，接著再跳起，每次練習(xí)50-60次，練習(xí)4-5組。〔2〕單腳僵尸跳：發(fā)展小腿、腳掌和踝關(guān)節(jié)氣力。上體正直，膝部伸直，單腳向上跳起。跳時(shí)主要是用踝關(guān)節(jié)的氣力，用前腳掌快速蹬地跳起，離地時(shí)腳面繃直，腳尖向下。原地跳時(shí)，不規(guī)定跳的次數(shù)，以踝關(guān)節(jié)發(fā)酸為準(zhǔn)，然后換腳。每次練習(xí)重復(fù)4-5次。〔3〕跪膝：此項(xiàng)練習(xí)在游泳初級(jí)訓(xùn)練中較為多用，主要用來(lái)發(fā)展踝關(guān)節(jié)柔韌性。要求雙膝、雙踝靠攏跪于地面，臀部坐于雙腳后跟之上。每次練習(xí)3-5分鐘。2.膝關(guān)節(jié)技術(shù)、氣力及擺臂配合學(xué)、練膝關(guān)節(jié)是人體大關(guān)節(jié)，其氣力的強(qiáng)弱直接影響著學(xué)生的立定跳遠(yuǎn)成績(jī)。〔1〕蹲跳起：主要發(fā)展腿部肌肉和踝關(guān)節(jié)肌肉氣力。雙腳左右開(kāi)立，腳尖平行，等于或略小于肩寬，屈膝向下半蹲〔膝關(guān)節(jié)角度最好等于90〕，肘關(guān)節(jié)角度約120，兩臂自然后擺，起跳時(shí)兩臂迅速有力地向前上擺，肘關(guān)節(jié)不低于肩關(guān)節(jié)，當(dāng)腳尖等離地面時(shí)迅速制動(dòng)，起跳時(shí)兩腿迅速蹬伸，使髖、膝、踝三個(gè)關(guān)節(jié)充分伸展，身體成一直線，最后用腳尖蹬離地面向上跳起，落地時(shí)用前腳掌著地屈膝、曲踝緩沖，接著再跳起。每次練習(xí)2530次，重復(fù)34組。〔2〕連續(xù)蛙跳：主要發(fā)展下肢肌肉氣力、起跳技術(shù)及上下肢的協(xié)調(diào)蹬擺能力。雙腳左右開(kāi)立，腳尖平行，等于或略小于肩寬，屈膝向下半蹲，當(dāng)膝關(guān)節(jié)下蹲至90時(shí)開(kāi)場(chǎng)蹬伸發(fā)力準(zhǔn)備起跳，肘關(guān)節(jié)角度約120，下蹲時(shí)兩臂自然后擺，起跳時(shí)兩臂迅速有力地向前上擺，擺動(dòng)幅度為肘關(guān)節(jié)不低于肩關(guān)節(jié)，當(dāng)腳尖蹬離地面時(shí)迅速制動(dòng)，起跳時(shí)兩腿迅速蹬伸，使髖、膝、踝三個(gè)關(guān)節(jié)充分伸展，身體成一直線，最后用腳尖蹬離地面向上跳起，落地時(shí)用全腳掌著地屈膝、曲踝緩沖，當(dāng)膝關(guān)節(jié)緩沖到90時(shí)，雙臂擺至身體后下方，接著再跳起。每次練習(xí)10跳，重復(fù)3組。開(kāi)場(chǎng)對(duì)遠(yuǎn)度不提出太多要求，主要以練習(xí)上下肢的協(xié)調(diào)技術(shù)為主，由于動(dòng)作技能的構(gòu)成是一個(gè)復(fù)雜的、鏈鎖的、本體感受的經(jīng)過(guò)，只要在技能構(gòu)成后，才能逐步提高強(qiáng)度，打破動(dòng)作平衡，重新建立動(dòng)作平衡。〔3〕跳伸練習(xí)：主要發(fā)展大腿肌肉退步忍讓性工作能力。雙腳平行站立于約50cm的臺(tái)階上，向前下方跳出，雙腳落于小墊子上屈膝緩沖，當(dāng)膝關(guān)節(jié)被動(dòng)屈曲至90時(shí)雙臂由前上方擺至身體后下方，同時(shí)快速蹬伸、擺臂向前上方跳出，要求下肢三關(guān)節(jié)完全伸直，肘關(guān)節(jié)擺至肩關(guān)節(jié)上方，忽然制動(dòng)。每次練習(xí)68次，重復(fù)34組。膝關(guān)節(jié)這種退步忍讓性工作能力加強(qiáng)，能夠提高起跳時(shí)下蹲的速度，使退步忍讓性工作肌群產(chǎn)生更大的彈性勢(shì)能，縮短起跳時(shí)間，進(jìn)而獲得更大的初速度，提高學(xué)生立定跳遠(yuǎn)成績(jī)。〔4〕啞鈴擺臂：主要發(fā)展上肢及肩帶氣力。手持啞鈴肘關(guān)節(jié)成120，雙腳成左右前弓步前后擺臂，要求擺動(dòng)幅度要大，每組練習(xí)5060次，重復(fù)45組；兩腳尖平行等于或略小于肩寬左右開(kāi)立，雙手持啞鈴從體側(cè)至雙臂水平再至兩臂肩上舉，每組練習(xí)30次，重復(fù)3組。〔5〕手持啞鈴雙腳左右開(kāi)立跳：主要發(fā)展踝關(guān)節(jié)、肩帶氣力及上下肢協(xié)調(diào)能力。兩腳開(kāi)立至少大于肩寬，開(kāi)立時(shí)雙臂擺至水平，并攏時(shí)擺至體側(cè)，要求動(dòng)作連貫，節(jié)拍感強(qiáng)。每次練習(xí)3040次，重復(fù)34組。3.起跳角度及落地技術(shù)練習(xí)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生起跳角度幾乎沒(méi)有過(guò)大而都是偏小，為了糾正學(xué)生的這一錯(cuò)誤動(dòng)作，老師可利用小墊子來(lái)提高學(xué)生的起跳角度，如此圖2所示。小墊子斜面與地面成42角，要求起跳時(shí)身體成一直線與墊子平面平行，當(dāng)身體重心到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)收腹舉腿，積極準(zhǔn)備落地動(dòng)作。為了能夠更好地完成收腹舉腿動(dòng)作及意識(shí)，我們應(yīng)盡量讓學(xué)生采用跳遠(yuǎn)中的滑坐式落地方式，有小墊子的保衛(wèi)，這種落地方式已成為可能。四、結(jié)束語(yǔ)通過(guò)立定跳遠(yuǎn)的生物力學(xué)分析，我們得知影響立定跳遠(yuǎn)成績(jī)的主要因素是下肢三關(guān)節(jié)肌肉氣力及蹬伸幅度、起跳角度及上肢擺臂技術(shù)。有了理論指導(dǎo)，我們便能夠有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)、練，進(jìn)而提高練習(xí)效果。以下為參考文獻(xiàn)：1.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)編寫組.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].人民體育出版社，1981.。2.VD克拉澤夫等，王巧玲譯.世界優(yōu)秀女子跳高選手技術(shù)的生物力學(xué)分析[J].體育科研，1992，〔1〕.。3.〔美〕賈薩斯戴佩納，王學(xué)峰譯.背越式跳高的生物力學(xué)分析〔1〕[J].山東