广播体操作为我国特有的自上而下全民普及的一项健身运动,在各方面具有显著优势,动作连贯舒展,节奏欢快活泼,场地限制小,无需器械辅助。广播体操锻炼过程需要身体各部位协调配合,各关节通过适当活动使相关部位得到锻炼,关节角度的运动范围直接影响锻炼效果。本文主要研究进行第三套中学生广播体操时头颈关节、肩关节、肘关节、椎间关节、髋关节、膝关节的关节角度的相关参数特征。通过中学调研发现,天津市中学主要使用的是第三套中小学生广播体操中的《放飞理想》和《舞动青春》两套,分别包含八个小节:伸展运动、扩胸运动、踢腿运动、体侧运动、体转运动、腹背运动、跳跃运动、整理运动。本次实验根据小节分为16组。选取15-16周岁的10名健康中学生(5名男性和5名女性)为实验样本,运用X-sens惯性三维运动采集分析系统,对每小节运动时头颈关节、肩关节、肘关节、椎间关节、髋关节、膝关节这六个部位的关节角度进行测量。根据实验得到基于X-sens系统的关节角度值的精确测量结果,每个关节都含有基于欧拉角的三个坐标方向的数值,再利用matlab编程软件和SPSS统计分析软件对数据进行取极值、求均值标准化、差异性分析等处理,分析其锻炼效果,比较初中组和高中组的差异性,与调研结果进行相关对比分析。通过对第三套中学生广播体操的相关关节的关节角度的采集和分析,发现中学生在进行第三套中学生广播体操时男女在相同小节相同关节的运动角度具有差异性,且女生关节角度均值大于男生关节角度。对于不同小节同一关节的运动状况与调研结果对比分析后发现,关节角度运动范围的最大角度与其运动效果有一定相关性,在舒适的活动角度范围内,角度越大,运动效果越好。发现运动范围较大的情况出现最多的是体转运动、体侧运动和腹背运动这三个小节,其次是伸展运动、扩胸运动、踢腿运动和跳跃运动这四个小节,最少的是整理运动,表明广播体操的编排遵循抛物线原理,即开始和结尾运动幅度较小,中间几个小节运动幅度较大,达到开始和结尾缓冲效果,具有合理性和安全性。两套操在同一关节同一小节的关节角度具有差异性,但是整体的运动范围大体一致,且在舒适姿势的调节范围内,大多接近舒适调节范围的最大值,表明其动作角度设计符合人机相关标准,锻炼有效且舒适。最后通过统计归纳,得到了头颈关节、肩关节、髋关节、肘关节、膝关节和椎间关节在其对应的3自由度方向上的活动范围的最大角度的变动范围,为青少年健身运动的相关动作或者运动器械的角度设计方面提供数据支持。