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摘要：通过运动学分析揭示了我国优秀运动员程菲完成的平衡木团身后空翻转体360°站木的运动学规律与技术特点，为我国运动员发展和改进该动作提供了理论依据和技术参数，对于进一步提高我国平衡木的技术水平，保持我国平衡木的优势地位有积极的现实意义。
关键词：平衡木；团身后空翻转体360°；运动学分析
中图分类号：G832.7文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)09-1282-03
A Kinematical Analysis on Salto Backward Tucked with 1/1 Twist to Cross Stand on Beam of
Cheng Fei in Balance Beam
JIE Xiao-an, LI Cui-Ling, YAO Xia-wen
(Beijing Sport University, Beijing 100084,China)
Abstract:Through making kinematical analysis, this paper pointed out the kinematical pattern and technical characteristic of salto backward tucked with 1/1 twist to cross stand on beam that performed by Cheng Fei in balance beam. The main purpose was to provide theory basis and technical parameter for developing and improving the movement of our gymnasts, and it was of positive and realistic significance for improving our technical level of balance beam and for keeping the dominant position of our balance beam.
Key words: balance beam; salto backward tucked with 1/1 twist; kinematical analysis
为了使我国年轻的运动员更好的发展并掌握团身后空翻转体360°站木的先进技术，本文通过运动学的分析揭示了程菲完成的团身后空翻转体360°站木的运动学规律和技术特点，为我国运动员改进和发展这个动作提供了理论依据和技术参数，对提高我国平衡木的技术水平，保持优势地位有重要的現实意义。
1研究对象与方法
1.1研究对象程菲是湖北籍国家体操集训队队员，2006年第39届世界体操锦标赛女子团体冠军主力队员，曾多次夺得女子跳马和自由体操世界冠军。在2007年北京国际体操邀请赛上夺得平衡木冠军。她多次夺得过全国体操锦标赛平衡木冠军。
1.2研究方法
1.2.1文献资料法阅读了平衡木有关文献资料10余篇，了解了近10年来平衡木的发展历史与研究现状。
1.2.2观察法观看了2004-2006年4次全国体操比赛平衡木单项决赛全过程，还观看了2000年悉尼奥运会和2004年雅典奥运会及2005-2007年第38届、第39届、第40届世界体操锦标赛平衡木单项决赛的全过程，对平衡木的发展现状和发展趋势有了一个基本认识。
1.2.3运动学研究法2004年5月在全国体操锦标赛平衡木单项决赛现场拍摄了程菲在平衡木上完成的团身后空翻转体360°站木的全过程。用两台日本产JVC9800型号摄像机从侧面和正面对准平衡木，两机主光轴夹角为90°，拍摄速度为50幅/s。比赛前先拍摄框架，然后移开框架在运动员做平衡木动作时进行定点同步摄像。
对拍摄到的三维原始材料，通过美国ARIL运动生物力学高速解析系统，解析了64幅画面共获得5 000多个数据，用数字滤波法进行平滑，截断频率为6，然后根据本课题研究内容采集了身体重心轨迹，水平速度，垂直速度及各关节角度等。
2结果与分析
程菲在平衡木上完成的团身后空翻转体360°站木是用后手翻来连接的，既增加了连接难度，又获得了一定的水平速度，为完成后面的空翻转体动作创造了有利条件。本文重点分析团身后空翻转体360°站木动作，按以下三个阶段进行分析，即起跳阶段，空翻转体阶段、落木阶段。
2.1起跳阶段起跳阶段是从左脚落木至两脚蹬离木的运动过程。程菲完成的空翻起跳技术有以下几个特点：
1) 两脚依次落木同时起跳。后手翻推手时左脚先落木；左膝弯曲，接着右脚在左脚后面快速落木，两脚间隔距离约为10 cm，然后两腿同时发力蹬腿，膝角和踝角增加，直至脚尖离木，左右膝角分别为145°和149°，左右踝角分别为121°和126°（表1，图1，图2）。
2) 后手翻推手后在两脚先后落木一起蹬腿的同时，两臂积极上摆，髋角增大，上体立直。两脚离木时左右髋角分别增加到167°和162°，两臂充分上举，左右肩角分别增大到171°和158°（表1）。
3) 在起跳的过程中身体重心处于明显的上升阶段，在保持一定的向后移动的水平速度的条件下，尽量增加身体重心向上的垂直速度。离木时水平速度为1.12 m/s，垂直速度增加到2.52 m/s。左腿蹬离角为83°，右腿蹬离角为88°（见表1图1图2）。这样一个蹬离角既保证了身体向上获得必要的腾空高度，又使人体获得了必要的翻转速度。还有一点必须强调的是离木时上体立直梗头，上体略有转动但不明显，如果抬头和转体过早势必造成身体歪斜，使重心偏离平衡木纵轴线位置，落木时会失去平衡或掉下器械。
2.2空翻转体阶段空翻转体阶段是从两脚离木瞬间至两脚落木瞬间的运动过程。
两脚离木后身体重心抛物线轨迹先是弧形上升，到了最高点后垂直速度接近零为0.02 m/s，而后在重力作用下又弧形下落至两脚落木为止。根据计算身体重心抛物线腾起角为68°（重心抛物线与水平线夹角）。说明离木瞬间向上的垂直速度大于向后的水平速度。重心抛物线轨迹的高度和腾空时间主要由离木时的初速度和腾起角度决定的。重心抛物线轨迹最高点至平衡木木面的垂直高度为1.38 m，离木后重心上升的绝对高度为0.60 m，从两脚离木至两脚落木的腾空时间为0.64 s（以上数据见表2）。身体腾空高度和腾空时间是完成该动作最基本的条件。
此外转体技术也是很重要的。转体时间从两脚离木即开始转体。转体动力有三点：第一离木前由于两腿前后蹬腿形成初始的旋转力短。第二，头肩带动两臂向胸腹前屈抱，缩短身体纵轴的转体半径，以加快身体的转体速度。第三，在转体过程中保持身体的半直半屈状态，既有利于身体的纵轴转体又有利于横轴翻转。程菲空中转体时左右髋角分别为133°和117°左右，左右膝角分别为147°和146°左右（表2）。在有限的空间和时间内必须加快转体速度，程菲在重心抛物线最高点完成了转体180°（图3，图4），还有余下的180°是在重心下降过程完成的，两脚落木前两臂伸开，两腿伸直，以减小身体纵轴的转体速度和横轴的翻转速度，为平衡落木创造条件。根据计算程菲团身后空翻转体360°的转体速度为9.82 rad/s（表2）。横轴翻转情况如下：身体重心抛物线轨迹上升到最高点身体翻转1/4周。两脚落木时身体翻转3/4周，整个横轴翻转速度为7.36 rad/s（表2）。纵轴转体角速度与横轴翻转角速度比较，转体角速度略快于翻转角速度。
2.3落木阶段从两脚落木至身体站立的运动过程为落木阶段。
两脚落木技术关系到该动作完成的质量和稳定性，团身后空翻转体360°的技术并不是很复杂，难就难在是否能够落木站稳，很多运动员之所以不敢使用这个动作，就是因为这个空翻转体360°动作很不好站稳，容易失败掉下器械。
要成功完成好落木动作应该注意几个方面：
1) 空翻转体动作完成的质量要高，必须使身体重心轨迹始终沿着平衡木纵轴线向后移动。
2) 落木前必须使身体纵轴转体角速度和横轴翻转角速度尽量减小，为此落木前两臂和两腿要伸开，加大纵轴和横轴旋转半径，以减小旋转速度为稳定的落木创造有利条件。
3) 程菲采用的是双脚前后落木的技术，左脚在前右脚在后，左脚与离木时右脚的间隔距离大约为0.50 m。两脚几乎是全脚掌同时落木，这样能增加支撑面，使身体重心基本上落在这个支撑面范围内。
4) 两脚落木之后立即快速缓冲，膝角和踝角减小，左右膝角分别由落木时的158°和149°，减小到身体重心下降到最低点时的140°和132°。左右踝角分别由116°和107°减小到108°和102°（表3，图5～图8）。这种缓冲动作是必要的，能减小身体重力对平衡木的作用力，减小身体重心的垂直速度和向后移动的水平速度，重心水平速度由1.19 m/s减小到0.52 m/s，水平速度由0.98 m/s减小到0.30 m/s（表3）。缓冲之后立即蹬腿伸髋立上体成站立姿势。
5) 在两脚落木至站立的整个过程中，两臂起到平衡身体重心的作用，落木瞬间两臂侧下伸開，随着身体的站立两臂侧上举。程菲落木过程中身体重心有点靠右侧，她左臂侧举，右臂侧下举（图7），使身体重心基本上保持在平衡木的纵轴线上，成功的完成了团身后空翻转体360°动作。
3结论
1) 程菲完成的平衡木团身后空翻转体360°站木动作是比较成功的，其技术特点和运动学参数可作为其他运动员改进和发展该动作的理论参考。2) 后手翻推手后左右脚依次落木，一起蹬腿，膝角和踝角明显增大，直至脚尖离木。在蹬腿的同时快速立上体，两臂上摆梗头，髋角和肩角明显增大。两脚蹬离木瞬间，重心垂直速度增加到2.52 m/s，左腿蹬离角为83°，右腿蹬离角为88°。3) 两脚离木后重心抛物线轨迹先是弧形上升，到最高点后又弧形下落。直至两脚落木为止。重心轨迹腾起的角度为68°，腾空时间为0.64 s，腾空高度为1.35 m，这是完成该动作的基本条件，两脚离木即开始转体，空中转体动力主要靠头肩带动两臂向胸腹屈抱。转体角速度为9.82 rad/s，横轴翻转角速度为7.36 rad/s。4) 落木前两臂伸开，两腿伸直。左右脚几乎同时落木，然后膝踝关节快速缓冲，膝角和踝角减小，当身体重心下降到一定的位置时立即迅速蹬直腿立上体成站立姿势。落木过程中两臂起到平衡作用。
参考文献：
［1］ 俞继英，张健.竞技体操高级教程［M］.北京：人民体育出版社，2000.
［2］ 张婷婷.平衡木直体后空翻转体360°站木技术分析与训练方法［J］.体操信息，2005（5）：1-7.
［3］ 石莉颖.平衡木团身后空翻2周下运动学分析，2005（9）：1-6.
关键词：平衡木；团身后空翻转体360°；运动学分析
中图分类号：G832.7文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)09-1282-03
A Kinematical Analysis on Salto Backward Tucked with 1/1 Twist to Cross Stand on Beam of
Cheng Fei in Balance Beam
JIE Xiao-an, LI Cui-Ling, YAO Xia-wen
(Beijing Sport University, Beijing 100084,China)
Abstract:Through making kinematical analysis, this paper pointed out the kinematical pattern and technical characteristic of salto backward tucked with 1/1 twist to cross stand on beam that performed by Cheng Fei in balance beam. The main purpose was to provide theory basis and technical parameter for developing and improving the movement of our gymnasts, and it was of positive and realistic significance for improving our technical level of balance beam and for keeping the dominant position of our balance beam.
Key words: balance beam; salto backward tucked with 1/1 twist; kinematical analysis
为了使我国年轻的运动员更好的发展并掌握团身后空翻转体360°站木的先进技术，本文通过运动学的分析揭示了程菲完成的团身后空翻转体360°站木的运动学规律和技术特点，为我国运动员改进和发展这个动作提供了理论依据和技术参数，对提高我国平衡木的技术水平，保持优势地位有重要的現实意义。
1研究对象与方法
1.1研究对象程菲是湖北籍国家体操集训队队员，2006年第39届世界体操锦标赛女子团体冠军主力队员，曾多次夺得女子跳马和自由体操世界冠军。在2007年北京国际体操邀请赛上夺得平衡木冠军。她多次夺得过全国体操锦标赛平衡木冠军。
1.2研究方法
1.2.1文献资料法阅读了平衡木有关文献资料10余篇，了解了近10年来平衡木的发展历史与研究现状。
1.2.2观察法观看了2004-2006年4次全国体操比赛平衡木单项决赛全过程，还观看了2000年悉尼奥运会和2004年雅典奥运会及2005-2007年第38届、第39届、第40届世界体操锦标赛平衡木单项决赛的全过程，对平衡木的发展现状和发展趋势有了一个基本认识。
1.2.3运动学研究法2004年5月在全国体操锦标赛平衡木单项决赛现场拍摄了程菲在平衡木上完成的团身后空翻转体360°站木的全过程。用两台日本产JVC9800型号摄像机从侧面和正面对准平衡木，两机主光轴夹角为90°，拍摄速度为50幅/s。比赛前先拍摄框架，然后移开框架在运动员做平衡木动作时进行定点同步摄像。
对拍摄到的三维原始材料，通过美国ARIL运动生物力学高速解析系统，解析了64幅画面共获得5 000多个数据，用数字滤波法进行平滑，截断频率为6，然后根据本课题研究内容采集了身体重心轨迹，水平速度，垂直速度及各关节角度等。
2结果与分析
程菲在平衡木上完成的团身后空翻转体360°站木是用后手翻来连接的，既增加了连接难度，又获得了一定的水平速度，为完成后面的空翻转体动作创造了有利条件。本文重点分析团身后空翻转体360°站木动作，按以下三个阶段进行分析，即起跳阶段，空翻转体阶段、落木阶段。
2.1起跳阶段起跳阶段是从左脚落木至两脚蹬离木的运动过程。程菲完成的空翻起跳技术有以下几个特点：
1) 两脚依次落木同时起跳。后手翻推手时左脚先落木；左膝弯曲，接着右脚在左脚后面快速落木，两脚间隔距离约为10 cm，然后两腿同时发力蹬腿，膝角和踝角增加，直至脚尖离木，左右膝角分别为145°和149°，左右踝角分别为121°和126°（表1，图1，图2）。
2) 后手翻推手后在两脚先后落木一起蹬腿的同时，两臂积极上摆，髋角增大，上体立直。两脚离木时左右髋角分别增加到167°和162°，两臂充分上举，左右肩角分别增大到171°和158°（表1）。
3) 在起跳的过程中身体重心处于明显的上升阶段，在保持一定的向后移动的水平速度的条件下，尽量增加身体重心向上的垂直速度。离木时水平速度为1.12 m/s，垂直速度增加到2.52 m/s。左腿蹬离角为83°，右腿蹬离角为88°（见表1图1图2）。这样一个蹬离角既保证了身体向上获得必要的腾空高度，又使人体获得了必要的翻转速度。还有一点必须强调的是离木时上体立直梗头，上体略有转动但不明显，如果抬头和转体过早势必造成身体歪斜，使重心偏离平衡木纵轴线位置，落木时会失去平衡或掉下器械。
2.2空翻转体阶段空翻转体阶段是从两脚离木瞬间至两脚落木瞬间的运动过程。
两脚离木后身体重心抛物线轨迹先是弧形上升，到了最高点后垂直速度接近零为0.02 m/s，而后在重力作用下又弧形下落至两脚落木为止。根据计算身体重心抛物线腾起角为68°（重心抛物线与水平线夹角）。说明离木瞬间向上的垂直速度大于向后的水平速度。重心抛物线轨迹的高度和腾空时间主要由离木时的初速度和腾起角度决定的。重心抛物线轨迹最高点至平衡木木面的垂直高度为1.38 m，离木后重心上升的绝对高度为0.60 m，从两脚离木至两脚落木的腾空时间为0.64 s（以上数据见表2）。身体腾空高度和腾空时间是完成该动作最基本的条件。
此外转体技术也是很重要的。转体时间从两脚离木即开始转体。转体动力有三点：第一离木前由于两腿前后蹬腿形成初始的旋转力短。第二，头肩带动两臂向胸腹前屈抱，缩短身体纵轴的转体半径，以加快身体的转体速度。第三，在转体过程中保持身体的半直半屈状态，既有利于身体的纵轴转体又有利于横轴翻转。程菲空中转体时左右髋角分别为133°和117°左右，左右膝角分别为147°和146°左右（表2）。在有限的空间和时间内必须加快转体速度，程菲在重心抛物线最高点完成了转体180°（图3，图4），还有余下的180°是在重心下降过程完成的，两脚落木前两臂伸开，两腿伸直，以减小身体纵轴的转体速度和横轴的翻转速度，为平衡落木创造条件。根据计算程菲团身后空翻转体360°的转体速度为9.82 rad/s（表2）。横轴翻转情况如下：身体重心抛物线轨迹上升到最高点身体翻转1/4周。两脚落木时身体翻转3/4周，整个横轴翻转速度为7.36 rad/s（表2）。纵轴转体角速度与横轴翻转角速度比较，转体角速度略快于翻转角速度。
2.3落木阶段从两脚落木至身体站立的运动过程为落木阶段。
两脚落木技术关系到该动作完成的质量和稳定性，团身后空翻转体360°的技术并不是很复杂，难就难在是否能够落木站稳，很多运动员之所以不敢使用这个动作，就是因为这个空翻转体360°动作很不好站稳，容易失败掉下器械。
要成功完成好落木动作应该注意几个方面：
1) 空翻转体动作完成的质量要高，必须使身体重心轨迹始终沿着平衡木纵轴线向后移动。
2) 落木前必须使身体纵轴转体角速度和横轴翻转角速度尽量减小，为此落木前两臂和两腿要伸开，加大纵轴和横轴旋转半径，以减小旋转速度为稳定的落木创造有利条件。
3) 程菲采用的是双脚前后落木的技术，左脚在前右脚在后，左脚与离木时右脚的间隔距离大约为0.50 m。两脚几乎是全脚掌同时落木，这样能增加支撑面，使身体重心基本上落在这个支撑面范围内。
4) 两脚落木之后立即快速缓冲，膝角和踝角减小，左右膝角分别由落木时的158°和149°，减小到身体重心下降到最低点时的140°和132°。左右踝角分别由116°和107°减小到108°和102°（表3，图5～图8）。这种缓冲动作是必要的，能减小身体重力对平衡木的作用力，减小身体重心的垂直速度和向后移动的水平速度，重心水平速度由1.19 m/s减小到0.52 m/s，水平速度由0.98 m/s减小到0.30 m/s（表3）。缓冲之后立即蹬腿伸髋立上体成站立姿势。
5) 在两脚落木至站立的整个过程中，两臂起到平衡身体重心的作用，落木瞬间两臂侧下伸開，随着身体的站立两臂侧上举。程菲落木过程中身体重心有点靠右侧，她左臂侧举，右臂侧下举（图7），使身体重心基本上保持在平衡木的纵轴线上，成功的完成了团身后空翻转体360°动作。
3结论
1) 程菲完成的平衡木团身后空翻转体360°站木动作是比较成功的，其技术特点和运动学参数可作为其他运动员改进和发展该动作的理论参考。2) 后手翻推手后左右脚依次落木，一起蹬腿，膝角和踝角明显增大，直至脚尖离木。在蹬腿的同时快速立上体，两臂上摆梗头，髋角和肩角明显增大。两脚蹬离木瞬间，重心垂直速度增加到2.52 m/s，左腿蹬离角为83°，右腿蹬离角为88°。3) 两脚离木后重心抛物线轨迹先是弧形上升，到最高点后又弧形下落。直至两脚落木为止。重心轨迹腾起的角度为68°，腾空时间为0.64 s，腾空高度为1.35 m，这是完成该动作的基本条件，两脚离木即开始转体，空中转体动力主要靠头肩带动两臂向胸腹屈抱。转体角速度为9.82 rad/s，横轴翻转角速度为7.36 rad/s。4) 落木前两臂伸开，两腿伸直。左右脚几乎同时落木，然后膝踝关节快速缓冲，膝角和踝角减小，当身体重心下降到一定的位置时立即迅速蹬直腿立上体成站立姿势。落木过程中两臂起到平衡作用。
参考文献：
［1］ 俞继英，张健.竞技体操高级教程［M］.北京：人民体育出版社，2000.
［2］ 张婷婷.平衡木直体后空翻转体360°站木技术分析与训练方法［J］.体操信息，2005（5）：1-7.
［3］ 石莉颖.平衡木团身后空翻2周下运动学分析，2005（9）：1-6.