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不同水平男子百米运动员起跑加速三维技术研究
王泽峰1，毕志远2，王新娜3，何文捷4，李建新5
摘要 为了了解不同水平百米运动员起跑加速技术的差异，以及影响起跑加速跑技术的主要因素，通过文献资料法、三维高速摄像解析法，对6名一级运动员和7名二级运动员的起跑加速技术进行研究。结果表明：准备姿势时，一级运动员后侧腿膝关节角度要显著大于二级运动员，一级运动员重心离起跑线间水平距离更近，一、二级运动员身体重心与前侧腿脚趾关节间水平距离间不具有显著性差异；蹬离起跑器过程中，一级运动员时间百分比更小，位移百分比更大，表明一级运动员起跑蹬离起跑器过程中蹬伸加速效果更好；从第1步到第4步支撑腿蹬离地面瞬间，一级运动员重心水平速度更大，而重心垂直速度更小，一、二级运动员支撑腿髋关节角度介于166.45°～172.35°之间，一、二级之间不存在显著性；前4步支撑从着地时刻到离地时刻，一、二级运动员在着地支撑阶段伸髋幅度要大于伸膝幅度，而优秀运动员表现出了伸膝幅度更小而伸髋幅度更大的趋势。
关键词 百米；起跑；加速技术；一级运动员；二级运动员
百米运动是由起跑、起跑后加速跑、途中跑和冲刺跑各阶段组成的运动项目[1]。对短跑关键技术环节的认识，先后经历了支撑腿膝（后蹬论与屈蹬论）—摆动腿的（前摆后扒论）—支撑腿髋（着地伸髋论）—两大腿（摆动制动轮与剪绞制动论）等不同认识发展阶段[2]。目前，对短跑技术的运动学研究主要集中在途中跑阶段，研究涉及途中跑支撑阶段人体质心速度、支撑与腾空时间、髋关节和膝关节屈伸角速度等方面[3-8]，对起跑加速跑技术的运动学研究相对较少[9-10]。起跑加速跑是百米全程跑技术的关键，占到总成绩的30%，起跑的任务是让人体快速摆脱静止状态，以最短的时间来获取最快的水平速度，从而为起跑后加速跑阶段创造有利条件。研究表明，加速跑技术的好坏直接影响着运动员最大速度的获得与保持，而且直接影响着速度耐力的发挥[11]。王保成[3]指出，目前我国短跑理论的研究落后于短跑训练实践的发展，传统技术理论的不足和新观点的不确定性成为制约短跑训练实践发展的因素。因此，选取不同水平运动员作为试验对象，找出其技术间的差异及符合运动生物力学规律的技术共性特征，对深刻了解短跑起跑加速跑技术机制和完善起跑加速跑技术理论具有重要意义。本研究选取一、二级运动员百米起跑加速前4步为研究对象，采用三维高速红外摄像解析技术，对一、二级运动员蹬离起跑器，前4步着地与离地时刻身体姿态、身体重心水平速度以及影响身体重心水平速度的因素进行统计学分析，旨在找出不同水平运动员间技术差异，以及影响起跑加速跑技术的主要因素，为提高短跑项目的科学化认识和训练水平提供理论参考。
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1 研究对象与方法
1.1 研究对象
以6名一级运动员和7名二级运动员的起跑加速技术为研究对象，所有运动员已通过医学检查，无伤病现象，身体状况良好，具体信息见表1。
表1 13名运动员具体信息一览表
Table1 List of 13 Athletes'Specific Information
1.2 研究方法
1.2.1 文献资料法 通过广泛查阅有关短跑起跑加速技术的相关书籍，检索和搜集期刊文献，以及收集网站上相关资料，对与本研究相关的信息进行整理分析，为本文的撰写提供可靠的理论支撑。
1.2.2 三维高速摄像测量法 采用Qualisys红外光点高速运动捕捉测试系统，共14个红外摄像头，频率为250 Hz，根据试验场地布置摄像机，将地标框架放置在起跑线处，使14个摄像机同时能看到全部反光球，调节摄像机焦距，使每个镜头下反光点清晰，均匀。再对Qualisys系统进行设置并进行拍摄范围三维空间的标定，标定范围为6×1×1.9 m，标定系统误差为1 mm以内。
1.2.3 三维高速摄像解析法 6名一级运动员[（10.71±0.22）s]和7名二级运动员[（11.25±0.31）s]身贴30枚Mark点（见表2），在室内田径道进行3次10 m尽力快速起跑加速，选用最快一次为分析对象。本试验解析软件采用Qualisys Track Manager。
1.2.4 数理统计法 采用Excel2010进行数据汇总和筛选处理，通过SPSS17.0对运动员准备姿势、着地技术以及后蹬技术参数进行描述性统计，并用Mann-Whitney U差异检验对一级运动员和二级运动员各参数均值进行对比分析，P 〈0.05为显著差异性水平。
表2 运动员身上粘贴Mark点位置信息一览表
Table2 List of Marked Mark Position Information on Athletes
2 研究结果与分析
2.1 准备姿势分析
运动员在起跑前形成最佳预备姿势，可以使肌肉处于最适初长度，从而提高肌肉收缩力量，为快速蹬离起跑器提供充足的推动力，达到较好的加速起动效果。J.SLAWINSKI等[12]对6名精英百米运动员[男，成绩（10.27±0.14）s]和4名优秀百米运动员[男，成绩（11.31±0.28）s]的研究发现：预备姿势，前侧腿膝关节角度，精英运动员为110.7°±9.3°，优秀运动员为106.1°±13.7°；后侧腿膝关节角度，精英运动员为135.5°±11.4°，优秀运动员为117.3°±10.1°，精英运动员与优秀运动员后侧腿膝关节角度具有显著性差异。本研究预备姿势，前腿膝关节角度，一级运动员为101.15°±6.16°，二级运动员为101.62°±15.06°；后侧腿膝关节角度，一级运动员为 139.68°±27.35°，二级运动员为118.85°±11.26°。经统计学分析表明，一、二级运动员前侧腿膝关节角度之间不具有显著性差异，而后侧腿膝关节角度一级运动员要显著大于二级运动员（见表3）。本研究与J.SLAWINSKI的研究结果相一致，不同水平运动员预备姿势时前腿膝关节角度间不具有显著性差异，而预备姿势时后腿膝关节角度水平较高的运动员要显著大于水平相对较低的运动员。分析原因可能是，准备姿势时较大的后腿膝关节角度会减小后蹬起跑器时膝关节伸展幅度，从而缩短后脚蹬离起跑器时间，有利于加快后腿蹬离起跑器的速度。A.MERO等[4]研究发现，准备姿势时，不同的下肢关节角度是通过改变腓肠肌-肌腱单元长度从而影响运动员后腿后蹬力效果。运动员蹬离起跑器的力量与速度，都会影响起跑加速速度，但是力量与速度对短跑成绩的影响作用是不同的。王保成[3]指出，力量是影响比赛成绩的间接相关因素，速度是决定运动成绩的直接决定因素，因为百米成绩是按速度评定的，固定距离内耗时越短，速度越快，成绩就越好。因此，最佳的预备姿势要有利于提高起跑加速速度，预备姿势时，运动员较大的后腿膝关节角度可以缩短后脚蹬离起跑器时间，有利于加快后腿蹬离起跑器的速度，因此预备姿势时运动员后腿膝关节角度是影响成绩的关键指标。
表3 一级和二级运动员预备姿势时技术参数一览表
Table3 List of Technical Parameters for First and Second Class Athletes in Preparatory Posture
综合目前国内外研究结果，预备姿势时，运动员重心与起跑线间水平距离、重心高度及身体重心与前侧腿脚趾间水平距离，也是影响百米起跑加速效果的关键参数。由表2可知，一级运动员预备姿势时，身体重心与起跑线间水平距离为（0.24±0.04）m，二级运动员为（0.27±0.03）m。本研究一、二级运动员间重心与起跑线间水平距离虽不具有显著性，但是水平较高的运动员依然表现出重心与起跑线间水平距离更近的趋势。与J.SLAWINSKI研究结果相似，J.SLAWINSKI提出准备姿势时，身体重心在一定范围内离起跑线水平距离越近越有利于运动员前3步的起动加速，其研究结果表明，精英运动员重心与起跑线间水平距离比优秀运动员要小[13]。预备姿势时，身体重心与前侧腿脚趾关节间水平距离，一级运动员（0.31±0.03）m，二级运动员（0.30±0.03）m，一、二级运动员间差异不具有显著性。R.MANN[14]对大量世界优秀短跑运动员进行统计研究表明，预备姿势时，运动员身体重心与前侧腿脚趾关节间最佳水平距离为0.30 m，并指出，如果这一距离过大或过小都会导致后蹬起跑器时获得的后蹬力量水平分量或垂直分量过大，从而影响起跑加速效果。
2.2 后蹬技术分析
2.2.2 蹬离时刻髋关节运动学特征研究 本研究一级运动员蹬离起跑器和前4次蹬离地面时摆动腿髋关节角度分别为83.23°±4.10°、78.13°±5.17°、79.39°±8.76°、81.52°±10.43°和78.40°±11.89°，二级运动员为 87.66°±8.02°、83.53°±5.17°、84.26°±4.74°、84.33°±8.34°和84.69°±3.97°。一级运动员各蹬离地面时刻摆动腿髋关节角度均小于二级运动员，说明一级运动员摆动腿摆动幅度更大。而目前几乎所有研究均表明，高水平运动员摆动腿更好的前抬。泰勒研究发现，参加过训练的运动员要比无训练者大腿抬的更高；奥斯特的研究结果也表明，摆动腿抬腿与跑速之间存在正相关，而且随着跑速的增加抬腿高度也随之增加。摆动腿髋关节角度可以反映运动员大腿摆动技术，本研究结果与国外研究结果一致，即优秀运动员蹬离地面时摆动腿髋关节角度表现出更小的趋势。因此，优秀运动员在起跑加速蹬伸过程中更注重摆动腿的大腿摆动技术，这也是影响起跑加速效果的重要因素（见表4）。
在媒介融合时代，新媒体等科学技术使得受众对于新闻接收方式发生改变，使沟通从单项传播向走向双向甚至多项传播，人人都是自媒体。在媒介融合时代环境下，无论哪个媒体都不可以单项要求受众必须接受其所传播的内容，电视依然如此，所以，电视专题片需要接受新媒体，适应新媒体，将其与新媒体相融合，汲取不同国家和地区的不同思想和风格，坚持民族化和本土化的发展方向，探索新的发展模式，扩大自身的发展范围与发展内涵。
表4 一级和二级运动员前4步蹬离地面时技术参数一览表
Table4 List of Technical Parameters of the First Four Steps of the First and Second Class Athletes
液压油在系统中流动产生的压力损失及泵、电动机等元件的功率损失是液压系统产生热量的主要原因。除了一部分热量散发到外界环境中，其余的热量使液压油温度升高[5]。在本文中，液压油通过阀、过滤器在管路中流动产生的压力损失以及泵在工作中的功率损失是自卸车液压系统热量的主要来源。
⑧柳永《卜算子》(江枫渐老)：双调89字，上阕8句45字4仄韵，下阕8句44字5仄韵。句式：4464635346。5544635345。
2.2.1 蹬离时刻速度特征研究 结果表明：一级运动员在蹬离起跑器、第1次离地、第2次离地、第3次离地和第4次蹬离地面时刻的重心水平速度分别为3.36±0.10、4.63±0.08、5.44±0.16、6.19±0.22和（6.79±0.15）m/s，重心垂直速度分别为0.59±0.19、0.53±0.18、0.47±0.19、0.48±0.11和（0.56±0.15）m/s；二级运动员在蹬离起跑器、第1次离地、第2次离地、第3次离地和第4次蹬离地面时的重心水平速度分别为3.28±0.12、4.43±0.21、5.36±0.31、6.1±0.27和（6.64±0.37）m/s，重心垂直速度分别为0.46±0.13、0.40±0.20、0.34±0.08、0.44±0.08和（0.43±0.15）m/s。经统计学分析表明：4次离地瞬间，一、二级运动员重心水平方向速度差异均不具有显著性，但是一级运动员的重心水平速度表现出快于二级运动员的趋势；一、二级运动员重心垂直速度在第2次蹬离地面瞬间差异存在显著性，其他离地瞬间差异均不存在显著性。对一、二级全部运动员4次离地时刻重心速度之间进行比较，单因素方差分析结果表明，每一次离地时刻重心水平速度差异均具有显著性（第4次离地〉第3次离地〉第2次离地〉第1次离地），13名运动员重心垂直速度4次离地瞬间差异均不具有显著性。因此，本研究的结果表明，从蹬离起跑器到第4步蹬离地面，运动员重心水平速度不断增加，每一步加速都较明显，但加速过程每一次离地时刻重心垂直速度却相对稳定，体现了起跑加速过程主要是快速获得运动员重心水平速度的增长，而保持相对稳定的垂直速度的变化规律。王保成等[3]通过瓦尔德-史密斯方法，建立一种更接近运动实践的包括体能和技术因素在内的100 m跑运动员的动力学方程，设计了3个水平、3因素的正交试验，优秀组成绩10.5～9.4 s，专业组11～10.5 s，大学生组11～13 s。结果表明，要提高运动员的重心水平速度，优秀组以提高体能为主，专业组以改进完整技术为主，大学生组应以体能和完整技术2因素并重。因此，对于一、二级水平运动员来说，要想提高起跑加速阶段重心水平速度技术因素起到主导作用。本研究发现，一级运动员预备姿势时后腿膝关节角度显著性高于二级运动员（一级为139.68°±27.35°，二级为118.85°±11.26°，P 〈0.05）。经相关性分析发现，后腿膝关节角度与后腿摆动过程中屈膝角速度峰值之间呈显著正相关（r =0.857，P 〈0.01），运动员后腿屈髋角速度峰值与后蹬起跑器阶段平均水平速度呈显著正相关（r =0.573，P 〈0.05）。因此，预备姿势较大的后腿膝关节角度对提高后蹬起跑器阶段的水平速度是有利的。除了调整身体姿势等局部技术外，要提高起跑加速段的成绩，训练中要重点解决跑的动作协调性，改进蹬和摆的配合，加强大腿摆动力量练习与多级性练习，提高大腿摆动力量与速率（见表4）。
在支撑腿髋关节角度方面，传统观点认为，蹬离地面时应尽可能增大伸髋幅度，从而增加运动员向前的动力效果。而J·瓦克尔研究指出，成绩好的运动员支撑腿髋关节角度在整个支撑过程中幅度都较小，而且在蹬离地面时支撑腿髋角也较小。R.MANNA对35名奥运会短跑选手运动学研究结果发现，优秀运动员蹬离地面时支撑腿大腿后伸角更小，这样有利于缩短支撑时间从而提高跑速，较小的大腿后伸角也是腿部力量较好的体现。我国优秀运动员苏炳添前3次蹬离地面时支撑腿髋角分别为165.47°、168.91°和161.95°，本研究一、二级运动员前4步蹬离地面时的支撑腿髋关节角度介于166.45°～172.35°之间，一、二级之间差异不显著。不同运动员在蹬离地面时髋角存在较大的个体差异性，但是与国内外优秀运动员数据对比发现，世界级优秀短跑运动员前3步蹬离地面时支撑腿髋关节角度比其他水平运动员要小。
运动员起跑加速前4步蹬离地面瞬间，身体重心水平速度与垂直速度是评价运动员起跑加速技术的重要指标。J.SLAWINSKI研究的6名百米成绩为（10.27±0.14）s，精英级男子百米运动员前3步离地瞬间重心水平速度分别为3.44、4.68和5.49 m/s，重心垂直速度为0.52±0.06、0.35±0.03和（0.35±0.05）m/s。我国优秀百米运动员苏炳添前3步蹬离地面瞬间重心水平速度分别为3.81±0.12、4.75±0.09和（5.93±0.14）m/s，重心垂直速度为0.27±0.14、0.30±0.11和（0.33±0.10）m/s。与本研究一、二级水平运动员对比可知，优秀运动员起跑加速过程中支撑腿蹬离地面瞬间水平速度更大，而重心垂直速度更小。R.MANN指出，虽然短跑运动员在支撑过程中必须产生一定的竖直向上的速度，但较好的运动员倾向于减小垂直速度。R.MANN14]研究表明，较好的短跑选手尽量减小他们的垂直速度，并且在支撑阶段中较晚达到峰值。K.R.WILLIAMS等[15]也认为，应尽量控制身体垂直方向上的运动幅度，重心上下起伏越大，浪费能量越多。因此，起跑加速的主要作用是使运动员在最短的时间内获得最快的水平移动速度，在此基础上尽可能减少身体重心垂直速度的增加。因此在训练过程中，不能单纯强调起跑的后蹬力量，因为单纯强调后蹬会造成重心垂直分力过大从而增加腾空时间影响重心水平速度的快速增长，而应该注意运动员的摆动技术与“扒地式”落地技术，以充分获得运动员水平力量与水平速度作为加速起跑的主要目的。
通过研究表明，运动员起跑加速阶段的时间百分比和位移百分比可以了解起跑加速过程的节奏。本研究结果显示，一级运动员各阶段身体重心水平位移百分比第4步支撑〉第3步支撑〉腾空4〉第2步支撑〉蹬离起跑器〉第1步支撑〉腾空3〉腾空2〉腾空1，一级运动员各阶段时间百分比蹬离起跑器〉第1步支撑〉第2步支撑〉第3步支撑〉第4步支撑〉腾空4〉腾空3〉腾空2〉腾空1，二级运动员各阶段身体重心水平位移百分比第4步支撑〉第3步支撑〉第2步支撑〉第1步支撑〉蹬离起跑器〉腾空4〉腾空3〉腾空2〉腾空1，二级运动员各阶段时间百分比蹬离起跑器〉第1步支撑〉第2步支撑〉第4步支撑〉第3步支撑〉腾空4〉腾空3〉腾空2〉腾空1。表明，一级运动员身体重心水平位移百分比蹬离起跑器〉第1步支撑；二级运动员第1步支撑〉蹬离起跑器。一、二级运动员最主要的技术差异存在于蹬离起跑器与第1步支撑阶段，一级运动员蹬离起跑器阶段支撑时间百分比小于二级运动员，而一级运动员位移百分比大于二级运动员，说明一级运动员蹬离起跑器技术更好，用更短的时间让身体重心通过更大的位移，起动速度更快。一级运动员的第1步支撑时间百分比与位移百分比，相对二级运动员均较小，分析原因可能是因为一级运动员第一次落地时支撑腿膝关节角度更大，而摆动腿膝关节角度更小，身体重心与支撑腿脚趾间水平距离更大，从而使第1步加速节奏更快（见图1～图2）。
2.3 着地技术分析
2.3.2 着地时刻速度特征研究 一级运动员在第1次落地、第2次落地、第3次落地和第4次落地时刻的重心水平速度分别为3.32±0.12、4.52±0.13、5.36±0.14和（6.11±0.18）m/s，重心垂直速度分别为-0.20±0.08、-0.32±0.14、-0.40±0.11和（-0.43±0.20）m/s。二级运动员在第1次落地、第2次落地、第3次落地和第4次落地时刻的重心水平速度分别为3.25±0.09、4.46±0.21、5.32±0.22和（6.02±0.23）m/s，重心垂直速度分别为-0.23±0.16、-0.33±0.17、-0.47±0.14和（-0.49±0.05）m/s。一、二级运动员进行比较可知，一级运动员每一次落地时刻重心水平速度更大，而重心垂直速度更小。经统计学分析，起跑加速前4步，从第1步到第4步重心水平速度不断增大，每一次落地时刻重心水平速度差异都具有显著性（P ＜0.05）。而落地时刻重心垂直速度，第1步与第2步，第3步与第4步之间差异不具有显著性（P ＞0.05），而第1步与第3、4步之间，第2步与第3、4步之间差异具有显著性（P ＜0.05）。分析结果可知，百米起跑加速前4步着地时刻重心水平速度增长迅速，优秀运动员着地时刻速度相对更大，重心垂直速度增长呈现出快-慢-快的变化规律，而优秀运动员着地时刻重心垂直速度相对更小（见表5）。
2.3.3 着地时刻髋关节、膝关节角度特征研究 近年来大量研究证明，优秀运动员和非优秀运动员在着地技术环节存在显著性差异，现代短跑技术特点强调着地时伸髋及摆动式积极落地技术[2]。王健[16]指出，支撑脚落地后，髋关节不应该参与缓冲，而要不间断地伸展髋关节，以增加“扒地力”和扒地效果。本研究一级运动员前4次落地时刻支撑腿膝关节角度分别为135.22°±26.29°、119.16°±6.29°、145.38°±23.82°和126.88°±6.72°，二级运动员为 120.00°±15.47°、131.50°±15.34°、132.69°±12.62°和138.54°±16.83°；前4步支撑从着地时刻到离地时刻，一级运动员平均伸膝36.54°、44.93°、20.77°和32.36°，二级运动员平均伸膝51.19°、38.98°、34.71°和30.77°；一级运动员前4次落地时刻支撑腿髋关节角度分别为118.31°±9.24°、120.2°±20.64°、124.3°±15.49°和120.5°±10.14°，二级运动员为118.8°±11.77°、128.2°±12.20°、127.73°±7.22°和128.87°±8.93°；前4步支撑从着地时刻到离地时刻，一级运动员平均伸髋 50.35°、52.15°、43.85°和49.77°，二级运动员平均伸髋 50.68°、39.46°、41.55°和37.92°。本研究结果表明，支撑腿伸膝特征方面，除第2步支撑腿膝关节伸展幅度一级运动员大于二级运动员外，其余各步支撑髋关节伸展幅度二级运动员均大于一级运动员；支撑腿伸髋特征方面，除第1步支撑腿髋关节伸展幅度一级运动员略小于二级运动员外，其余各步支撑髋关节伸展幅度二级运动员均大于一级运动员。一、二级运动员在着地支撑阶段伸髋幅度要大于伸膝幅度，因此起跑加速阶段运动员主要是通过伸髋来进行加速，而优秀运动员表现出了伸膝幅度更小而伸髋幅度更大的趋势。较小的膝关节伸展角度有利于髋部力量与地面之间的传递，减小支撑腿的支撑时间，加大整条腿在身体下方的摆动速度，有利于运动员跑速的提高（见表5）。
2.3.1 身体重心与支撑脚跖趾关节间水平距离特征研究 在起跑加速阶段支撑脚着地时刻，身体重心与支撑脚跖趾关节间水平距离对起跑加速效果产生重要影响。R.MANN指出，百米运动员起跑加速前2步着地时COG距离越大，运动员水平越高，并给出世界优秀运动员前2步着地时COG距离标准分别为0.08和0.01m。本研究一级运动员前2步着地时这一距离分别为0.17±0.08和（0.11±0.12）m，二级运动员为0.13±0.09和（0.07±0.13）m。一级运动员该距离要大于二级运动员，因此本研究结果表明，运动员前2步落地时COG距离随着运动员水平的增加而表现出逐渐增大的趋势。其原因可能是，重心与支撑脚跖趾关节间水平距离越大，重力所形成的动力臂就越大，越有利于运动员重心快速地向前移动。而在第3步、第4步着地时，一、二级运动员COG距离均值都为0，说明第3步、第4步着地时运动员的支撑点在身体重心的正下方，由于文献中缺乏运动员第3步、第4步着地时刻的COG距离参数，因此本研究结果可以为后续研究提供理论参考（见表5）。
很快，救护车到了，哎哟一声那人捂着脑袋被抬上了救护车。警车又到了，一堆灯光又闪烁开来，左小龙恍惚间好像又回到了和泥巴在旅店的二楼看楼下的情景。警察查了半天，现场没查明白那人是怎么头破血流的，左小龙也没犯什么法，只不过当众爆缸而已，属于产品使用不当。警察再次驱散了人群，人们欢呼着，睡觉去喽。
表5 一级和二级运动员前四步着地技术参数一览表
Table5 List of Landing Technical Parameters of the First Four Steps of the First and Second Class Athletes
1) 舒适度。中国船级社(China Classification Society, CCS)在国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)SOLAS修正案决议的基础上制定了“舒适度附加标志”的细则，包括COMF(NOISE N)噪声舒适性附加标志和COMF(VIB N)振动舒适性附加标志,N为舒适度等级1，2，3，其中：1表示舒适度最高等级；3表示可接受舒适度等级。由此可看出，船级社在随着航运发展的变革,逐步将客滚船舒适度要求标准化、具体化、规范化。
2.4 起跑加速阶段重心水平方向上时间百分比与位移百分比研究
2.2.3 蹬离时刻膝关节运动学特征研究 以支撑腿膝关节为中心，短跑技术可分为后蹬技术与屈蹬技术，后蹬技术强调支撑腿膝关节伸展要“快、大、直”，体现在膝关节角度上面就是较大的膝角（接近180°），而屈蹬技术在支撑腿蹬地阶段不强调充分蹬伸，膝关节角度在蹬离地面时刻接近160°。伊藤·章（1998）研究发现，后蹬时髋关节伸展速度与跑速呈负相关（r =-0.667，P 〈0.01），这一结果对短跑传统观念形成了冲击，并提出屈蹬技术，他认为，过渡伸展的膝角将会减小加速距离，从而影响力的传递效果。丘巴（1981）指出，膝关节角度从164°～168°伸展到180°时，由于受膝关节解剖学结构影响，膝关节和髋关节之间的距离不但没有增加反而缩短了8 mm。近年来，对短跑后蹬技术的大量研究证明，世界最优秀运动员与其他水平运动员最明显的差异体现在伸髋伸展的意识与速度，而且支撑腿在蹬离地面时的膝关节角度只有160°左右，绝对不可以伸展到180°。本研究结果发现，除了第1次蹬离地面以外，蹬离起跑器瞬间、第2次离地、第3次离地时刻，一级运动员支撑腿膝关节角度均小于二级运动员，一、二级运动员支撑腿膝关节角度均小于180°。而R.MANN认为，蹬离起跑器第1次着地支撑过程是整个百米过程中最重要一步，而且与后面加速跑技术是不同的[13]。由于受解剖结构影响，运动员在第1次离地时膝关节最大伸展角度存在个体差异，我国苏炳添第1步离地时最大膝角为160.02°±2.65°，前3步蹬离时刻最佳膝角为160°、154°和151°，本研究结果该角度偏大，但趋势与前人研究结果一致（见表4）。
图1 一级运动员水平方向各阶段时间百分百与位移百分比
Figure1 Percentage and Displacement Percentage of Each Stage of the First Class Athletes in the Horizontal Direction
图2 二级运动员水平方向各阶段时间百分百与位移百分比
Figure2 Percentage and Displacement Percentage of Each Stage of the Second Class Athletes in the Horizontal Direction
研究结果表明，一、二级运动员从蹬离起跑器到第4步支撑加速过程中，支撑阶段位移百分比和时间百分比要大于腾空阶段，说明起跑加速主要是通过支撑阶段来进行加速，从第1步支撑到第4步支撑，支撑时间逐渐缩短而位移距离逐渐增大，说明起跑加速前4步节奏逐渐加快。一、二级运动员在蹬离起跑器阶段时间百分比和位移百分比存在差异，一级运动员在蹬离起跑器过程中时间百分比更小，而位移百分比更大，说明一级运动员起跑蹬离起跑器过程中蹬伸加速效果更好。
3 结论
（1）一级运动员预备姿势时，后腿膝关节角度显著，高于二级运动员（一级为139.68°±27.35°，二级为118.85°±11.26°，P 〈0.05）。经相关性分析发现，后腿膝关节角度与后腿摆动过程中屈膝角速度峰值之间呈显著正相关（r =0.857，P 〈0.01），运动员后腿屈髋角速度峰值与后蹬起跑器阶段平均水平速度呈显著正相关（r =0.573，P 〈0.05）。因此，预备姿势较大的后腿膝关节角度对提高后蹬起跑器阶段的水平速度是有利的。
（2）从第1步到第4步支撑腿蹬离地面瞬间，优秀运动员重心水平速度更大，而重心垂直速度更小。前4步起跑加速过程中，运动员重心水平速度不断增加，每一步加速都较明显，但前4步起跑加速每一次离地时刻重心垂直速度却相对稳定，说明起跑加速后蹬过程主要是为了快速获得运动员重心水平速度的增长而保持相对稳定的垂直速度的技术规律。
（3）一、二级运动员前4步蹬离地面时的支撑腿髋关节角度介于166.45°～172.35°之间，一、二级之间差异不存在显著性。不同运动员在蹬离地面时髋角存在较大的个体差异性，但是与国内外优秀运动员数据对比发现，世界级优秀短跑运动员前3步蹬离地面时支撑腿髋关节角度比其他水平运动员要小。
（4）前4步支撑从着地时刻到离地时刻，一级运动员平均伸膝20.77°～44.93°，二级运动员平均伸膝30.77°～51.19°；一级运动员平均伸髋 43.85°～52.15°，二级运动员平均伸髋 37.92°～50.68°。一、二级运动员在着地支撑阶段伸髋幅度要大于伸膝幅度，因此起跑加速阶段运动员主要是通过伸髋来进行加速，而优秀运动员表现出了伸膝幅度更小而伸髋幅度更大的趋势。
（5）一、二级运动员从蹬离起跑器到第四步支撑加速过程中，支撑阶段位移百分比和时间百分比要大于腾空阶段位移百分比和时间百分比，从第一步支撑到第四步支撑，支撑时间逐渐缩短而位移距离逐渐增大，一级运动员在蹬离起跑器过程中时间百分比更小，位移百分比更大，说明支撑阶段是起跑加速主要动力来源阶段，而且起跑加速前四步加速节奏逐渐加快，一级运动员在蹬离起跑器过程中蹬伸加速效果更好。
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Three-Dimensional Research on Block Start and Acceleration Techniques of Chinese Men’s 100m Athletes with Different Levels
WANG Zefeng1，BI Zhiyuan2，WANG Xinna3，HE Wenjie4，LI Jianxin5
（1.China Institute of Sport Science，General Administration of Sport of China，Beijing 100061，China；2.Taiyuan Normal University，Jinzhong 030619，China；3.Hebei Sport University，Shijiazhuang 050041，China；4.Sport Information Center，General Administration of Sport of China，Beijing 100061，China；5.Hebei Institute of Sport Science，Shijiazhuang 066200，China）
Abstract In order to understand the difference acceleration technique of the sprint starts from different level sprinters and the main factors that affect the sprint starts，In this paper，we used the method of literature and high-speed three-dimensional kinematics analysis，The techniques of sprint starts between first class athletes and second class athletes were studied，The result showed that the knee joint angle of the rear leg of the first class athletes was significantly higher than that of the second class athletes，The center of gravity was closer to the starting line，there was no significant difference in the horizontal distance between the center of gravity and the toe joint of the front leg，In the process of push off the starting block，the percentage of time for first class athletes was smaller and the percentage of displacement was larger.It is shown that first class athletes did better during the starting block phase from the first step to the fourth step of the sprint push-off.The horizontal velocity of the first class athletes was higher，the vertical velocity of gravity is smaller，the hip joint Angle of athletes support leg between 166.45°and 172.35°，There was no significant between the first class athletes and the second class athletes.The first four steps support from the landing to the moment of push-off，the hip extensional degree at the landing stage more than the knee，and the better athletes showed a tendency to stretch their knees even smaller and to expand their hips.
Key words men's 100m run；block start；acceleration technique；first class athletes；the second class athletes
中图分类号： G 804.6
文献标志码： A
文章编号： 1005-0000（2019）02-150-06
DOI： 10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2019.02.010
收稿日期： 2018-05-15；
修回日期： 2019-02-22；录用日期： 2019-02-23
基金项目： 国家体育总局体育科学研究所基本科研业务费课题（项目编号：基本16-48）
作者简介： 王泽峰（1966-），男，河北秦皇岛人，博士，副研究员，研究方向为运动生物力学技术诊断与优化。
作者单位： 1.国家体育总局体育科学研究所，北京100061；2.太原师范学院，山西晋中030619；3.河北体育学院，河北石家庄050041；4.国家体育总局体育信息中心，北京100061；5.河北省体育科学研究所，河北石家庄066200。
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