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摘 要：通过运动生物力学分析揭示了日本优秀运动员富田洋之完成的单杠团身后空翻转体360°越杠再握动作的运动学规律和技术特点，为我国运动发展此类动作提供理论依据和技术参考。研究结果显示，整个身体及肩关节超过杠前水平位置后两手同时撒手；团身后空翻越杠向左转体后右手先抓杠，然后左手抓杠时整个身体处于杠水平以上较高的位置。
关键词：单杠大回环；团身后空翻转体360°；越杠再握杠；运动学分析
中图分类号：G832.32 文献标识码：A 文章编号：1007-3612（2012）09-0121-04
Kinematic Analysis of Bar Tuck Somersault 360 ° Swivel Bar and
Grasp Bar Motion by Hiroyuki Tomita
YAO Xia-wen，JIE Xiao-an，LI Cui-ling
（Beijing Sport University， Beijing 100084， China）
Abstract： This article revealed the kinematic rules and technical characteristics of Hiroyuki Tomita， Japan＇s top gymnast after the completion of the horizontal bar of the swivel 360 ° somersault tuck and grasp motion， expecting to provide a theoretical basis and technical reference for the development of such action in China. The research showed the successful completion should be as follows： both hands should release the bar after the whole body and shoulder go beyond the horizontal position of the bar； the right hand grips the bar after tuck back flips crossing the bar and turning left； when griping the bar with left hand， the whole body should remain at a higher position over the bar.
Key words： horizontal bar big circle， tuck back flips swivel 360°， grip bar again， kinematic analysis
相当长时间以来我国男子单杠一直属于比较落后的项目，从1992-2007年在世界体操大赛中我国也有部分运动员参加过男子单杠单项决赛，但成绩不够理想。近几年我国运动员张成龙、邹凯多次夺得世锦赛和奥运会单杠冠军，初步改变了这种状况。但是我国男子单杠的整体水平还比较弱，特别是在杠上高难空翻转体越杠再握杠动作方面与外国优秀运动员比较还有较大的差距。例如，我国男子参加奥运会和近几年世锦赛的主力队员在男子团体决赛个人全能决赛和单项决赛中都没有人在单杠上使用这类型动作，为了改变这种现状我们应该大力加强这类动作的研究和开发［1］。
单杠团身后空翻转体360°越杠再握动作是目前世界上单杠飞行动作中最前沿的高难动作之一，在
2009年新修改的国际体操难度表中属于F组动作。该动作再往上发展就是团身后空翻转体720°越杠再握和屈体或直体后空翻转体360°越杠再握等高难动作［2］。
富田洋之是日本优秀体操运动员，多次参加世界体操锦标赛，并参加了2008年北京奥运会单杠的单项决赛，都成功的使用了团身后空翻转体360°越杠再握的飞行动作，并取得了较好成绩。目前在世界体操大赛上有不少外国优秀选手像富田洋之一样能够在单杠单项决赛中比较熟练的使用团身后空翻转体360°越杠再握动作。而我国运动员在这方面有所欠缺［1］，应该认清单杠的发展趋势，加快空翻转体越杠再握等飞行动作的发展。本文的研究对提高我国运动员单杠项目的整体技术水平有理论和实践的参考价值。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象 本文以富田洋之完成的单杠团身后空翻转体360°越杠再握动作为研究对象。富田洋之是日本男子体操队主力队员，单杠是他的强项之一，从2005-2008年他参加4次世界体操锦标赛和奥运会单杠单项决赛，均取得较好成绩。
1.2 研究方法 在中国国际体操邀请赛比赛现场，用一台高速摄像机从正侧面定点拍摄了日本运动员富田洋之完成的单杠团身后空翻转体360°越杠再握动作的全过程。拍摄速度为50幅/s，拍摄距离15 m，拍摄高度3.3 m。对拍摄的原始参数通过高速解析系统解析了88幅画面，用数字滤波法进行平滑截断频率为6，根据研究需要本文采集了相关数据，得出身体重心轨迹与棍图。
文中涉及部分特殊角度的概念如下：
1）撒手角：撒手离杠时重心到杠轴连线与杠水平线上夹角。
2）右手抓杠角：右手抓杠时重心至握点与杠水平线上夹角。
2 结果与分析
该动作由大回环连接完成，本文重点分析团身后空翻转体360°越杠再握动作，这是完成该动作的主体部分［2］。
2.1 向后大回环技术 向后大回环是一个不完整的圆周运动，下摆时重心离杠远一点，上摆时重心离杠子近一点。 该动作的向后大回环连接是空翻转体越杠再握的飞行动作，一般都采用幅度较大的振浪技术。向后大回环是按完成任务不同，分成两部分来进行分析，第一部分是下摆沉肩阶段；第二部分是兜腿撒手阶段。
2.1.1 沉肩阶段 身体开始下摆时肩关节尽量顶开，脚向远伸，使身体重心远离杠轴，以便获得比较大的动量矩，这是人体绕杠轴旋转的必要条件。与此同时肩角和髋角逐渐减小，当身体下落至杠后肩水平部位时肩角和髋角接近最小值，左右肩角由174°和176°减小到143°和141°，左右髋角由178°和177°减小到165°和162°（ 图1）。
过了肩水平部位后随着身体继续下落肩角和髋角逐渐增加，肩关节下沉身体呈现反弓形，当身体下摆到杠下垂直部位时左右肩角增加到149°和147°，左右髋角增加到240°和245°，身体重心运动速度增加到最大为6.47m/s，其中水平速度起主要作用（图2）。沉肩和伸髋的主要目的有两点：第一，使杠子发生形变，增加杠子的弹性势能，有利于提高撒手后的腾空高度；第二为了拉长胸腹部肌肉，有利于下阶段兜腿时增加肌肉的收缩力量。
2.1.2 兜腿撒手阶段 本阶段是从杠下垂直部位开始经过向上兜腿至两手撒杠的运动过程。
经过杠下垂直部位沉肩伸髋之后两脚要迅速向上兜腿，脚的运动速度明显增大，最大达到20.56 m/s，肩的运动速度略有减小，为2.17 m/s。髋角和肩角逐渐减小，重心半径比身体下落时有所减小，这样能减小重力矩的阻力作用，尽量保持较快的速度向上运动。当两脚超过杠水平面时，两腿开始弯曲，脚的运动速度开始减小，肩的运动速度开始增大，两手撒手离杠瞬间肩关节已超过杠水平部位，肩的运动速度增大到4.36 m/s，脚的运动速度减小到9.69 m/s，整个身体在杠水平面以上，身体重心离杠轴的垂直距离为0.62 m，水平距离为0.67 m，撒手角为43°，肩角为120°，左右髋角为114°和113°，膝角为84°（图3）。撒手时虽然重心运动速度比杠下垂直部位小，但仍保持较大的运动速度，达到4.79 m/s。
2.2 空翻转体越杠再握技术 本阶段是从两手撒杠开始经过团身后空翻转体360°越过杠子上面然后再握杠的运动过程。
两手撒杠以后身体重心抛物线轨迹逐渐向杠后上方运动，抛物线的腾飞角约为70°，到最高点时重心垂直速度接近零，至杠子的垂直高度为1.61 m，稍为偏离杠子的后面，与杠子的水平距离约为0.17 m。然后在重力作用下身体重心抛物线轨迹又逐渐弧形下落，直至右手抓杠为止。从撒手到右手抓杠整个腾空时间为0.84 s。
两手几乎同时撒杠后在身体绕横轴团身后空翻1周多并越过杠子的同时绕纵轴向左转体270°，右手先抓杠再转90°左手再抓杠的过程是运动员完成该动作最关键的技术环节。其中转体技术和抓杠时机是关键中的核心技术。
两手撒杠后立即开始向左转体，转体动力是头肩带动和两臂向身体靠拢，与此同时髋角略为增加，膝角略为减小，这一系列的动作都能使身体纵轴半径减小，根据动量矩守恒定理，在腾空过程中身体纵轴半径减小有利于加快纵轴的转体速度更好的完成转体动作。当身体重心抛物线升到最高点时身体绕横轴翻转约3/4周，绕纵轴转体不到180°身体仍处于团身状态，左右髋角分别为125°和128°，左右膝角分别为51°和58°（表2，图4）。过了最高点后在身体重心弧形下落的过程中继续向左转体，同时两臂伸直离开身体，两腿开始伸直。当身体转完270°时右臂伸直右手积极主动抓杠，身体完全伸展，左右肩角分别为152°和155°，左右髋角分别为177°和175°，膝角为152°。这时身体重心离杠子的垂直高度约为0.74 m，与杠子的水平距离约为0.78 m，右手抓杠角约为43°（图5）。重心运动速度又增加到4.36 m/s，
为完成下面的动作创造了有利条件。右手抓杠后在身体继续转完90°达到转完360°的同时左臂伸直左手积极抓杠，在身体下落至杠水平部位以前两手完全抓住杠子，完成整个动作。从两手撒杠至右手抓杠的越杠腾空过程中身体绕横轴翻转角速度约为9.04（°）/s，绕纵轴转体角速度约为5.61（°）/s。横轴翻转角速度之所以比较快是因为前2/3时间是团身向后翻转，横轴翻转半径较短，纵轴半径较长。到了后1/3时间身体伸直后纵轴半径缩短加快了转体速度而横轴半径加长减缓了横轴翻转速度，这样更有利于右手和左手依次快速准确抓住杠子。
3 结论与建议
3.1 结论 1）富田洋之完成的单杠向后大回环采用的是振浪技术，由手倒立下摆时先顶肩身体远离杠轴，肩角和髋角逐渐减小，过了杠水平部位后肩角和髋角逐渐增大，至杠下垂直部位时肩关节下沉身体呈反弓形，髋角达到240°以上。过了杠下垂直部位后两脚向上兜腿，肩角和髋角逐渐减小，两脚上摆过杠水平部位后开始屈膝，团身上摆，当肩关节上摆过杠水平部位后两手几乎同时撒杠，撒手角约为43°。2）两手撒杠后身体重心抛物线轨迹逐渐弧形向后向上运动，抛物线的腾飞角约为70°，至最高点时身体重心与杠子的垂直高度为1.61 m，然后又弧形下落至右手抓杠为止，整个腾空越杠时间为0.84 s。3）转体技术和抓杠时机是非常关键的，两手撒杠后立即开始向左转体，转体动力主要是头肩带动向左转，两臂向身体靠拢同时髋角略为增加，减小纵轴半径，加快转体速度，当身体翻转3/4周将近转完180°时右臂伸直右手及时抓杠，抓杠角为43°然后左手伸臂抓杠，在杠水平面以上伸展身体完成转体360°。
3.2 建议 1）我国年轻运动员应大力发展杠上空翻转体脱手再握飞行动作，改变只依靠连接加分的单一倾向，既发挥我国的特长又紧跟世界发展潮流。2）参考富田洋之的有关数据，重点训练撒手时的身体位置和时机，以及空翻转体之后的依次抓杠的身体位置和时机。3）掌握好向后大回环振浪技术的幅度，连接杠上空翻转体再握动作的幅度应小于连接空翻转体下法的幅度。
参考文献：
［1］ 常利华.体操信息［J］ .2008年北京奥运会特刊，2008.10.
［2］ 姚侠文，王向东.梁富亮单杠团身后空翻一周半越杠再握杠的运动学分析［J］ .北京体育大学学报，2006，29（1）：1560-1562.
［3］ 陆恩淳.单杠［M］ .北京：人民体育出版社，1998.
［4］ 周立行.全国体院体操通用教材［M］ .北京：人民体育出版社，1991.6
［5］俞继英，张健.竞技体操高级教程［M］ .北京：北京人民体育出版社，2000.6
［6］ 郑吾真，陆保钟.竞技体操训练学［M］ .北京：北京体育大学出版社，1990.6
［7］ 李伟.尤雅男单杠直体前空翻转体360°再握杠运动学分析［J］ .北京体育大学学报，2009，32（8）：121-123.
［8］ 周福第.简评第41届世界体操锦标赛男子比赛［J］ .体操信息， 2009（12）：9-15.
［9］ 姚侠文.冯喆单杠直体后空翻转体360°越杠再握动作的运动学分析［J］ .北京体育大学学报，2008，31（5）：685-687.
［10］ 周福第.重铸辉煌、再创历史—简评第42届世界体操锦标赛男子比赛［J］ .体操信息， 2010（9-11）：1-23.
［11］ 常利华.2011年第43届世界体操世锦赛专辑［J］ .体育信息，2011（9-12）.
关键词：单杠大回环；团身后空翻转体360°；越杠再握杠；运动学分析
中图分类号：G832.32 文献标识码：A 文章编号：1007-3612（2012）09-0121-04
Kinematic Analysis of Bar Tuck Somersault 360 ° Swivel Bar and
Grasp Bar Motion by Hiroyuki Tomita
YAO Xia-wen，JIE Xiao-an，LI Cui-ling
（Beijing Sport University， Beijing 100084， China）
Abstract： This article revealed the kinematic rules and technical characteristics of Hiroyuki Tomita， Japan＇s top gymnast after the completion of the horizontal bar of the swivel 360 ° somersault tuck and grasp motion， expecting to provide a theoretical basis and technical reference for the development of such action in China. The research showed the successful completion should be as follows： both hands should release the bar after the whole body and shoulder go beyond the horizontal position of the bar； the right hand grips the bar after tuck back flips crossing the bar and turning left； when griping the bar with left hand， the whole body should remain at a higher position over the bar.
Key words： horizontal bar big circle， tuck back flips swivel 360°， grip bar again， kinematic analysis
相当长时间以来我国男子单杠一直属于比较落后的项目，从1992-2007年在世界体操大赛中我国也有部分运动员参加过男子单杠单项决赛，但成绩不够理想。近几年我国运动员张成龙、邹凯多次夺得世锦赛和奥运会单杠冠军，初步改变了这种状况。但是我国男子单杠的整体水平还比较弱，特别是在杠上高难空翻转体越杠再握杠动作方面与外国优秀运动员比较还有较大的差距。例如，我国男子参加奥运会和近几年世锦赛的主力队员在男子团体决赛个人全能决赛和单项决赛中都没有人在单杠上使用这类型动作，为了改变这种现状我们应该大力加强这类动作的研究和开发［1］。
单杠团身后空翻转体360°越杠再握动作是目前世界上单杠飞行动作中最前沿的高难动作之一，在
2009年新修改的国际体操难度表中属于F组动作。该动作再往上发展就是团身后空翻转体720°越杠再握和屈体或直体后空翻转体360°越杠再握等高难动作［2］。
富田洋之是日本优秀体操运动员，多次参加世界体操锦标赛，并参加了2008年北京奥运会单杠的单项决赛，都成功的使用了团身后空翻转体360°越杠再握的飞行动作，并取得了较好成绩。目前在世界体操大赛上有不少外国优秀选手像富田洋之一样能够在单杠单项决赛中比较熟练的使用团身后空翻转体360°越杠再握动作。而我国运动员在这方面有所欠缺［1］，应该认清单杠的发展趋势，加快空翻转体越杠再握等飞行动作的发展。本文的研究对提高我国运动员单杠项目的整体技术水平有理论和实践的参考价值。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象 本文以富田洋之完成的单杠团身后空翻转体360°越杠再握动作为研究对象。富田洋之是日本男子体操队主力队员，单杠是他的强项之一，从2005-2008年他参加4次世界体操锦标赛和奥运会单杠单项决赛，均取得较好成绩。
1.2 研究方法 在中国国际体操邀请赛比赛现场，用一台高速摄像机从正侧面定点拍摄了日本运动员富田洋之完成的单杠团身后空翻转体360°越杠再握动作的全过程。拍摄速度为50幅/s，拍摄距离15 m，拍摄高度3.3 m。对拍摄的原始参数通过高速解析系统解析了88幅画面，用数字滤波法进行平滑截断频率为6，根据研究需要本文采集了相关数据，得出身体重心轨迹与棍图。
文中涉及部分特殊角度的概念如下：
1）撒手角：撒手离杠时重心到杠轴连线与杠水平线上夹角。
2）右手抓杠角：右手抓杠时重心至握点与杠水平线上夹角。
2 结果与分析
该动作由大回环连接完成，本文重点分析团身后空翻转体360°越杠再握动作，这是完成该动作的主体部分［2］。
2.1 向后大回环技术 向后大回环是一个不完整的圆周运动，下摆时重心离杠远一点，上摆时重心离杠子近一点。 该动作的向后大回环连接是空翻转体越杠再握的飞行动作，一般都采用幅度较大的振浪技术。向后大回环是按完成任务不同，分成两部分来进行分析，第一部分是下摆沉肩阶段；第二部分是兜腿撒手阶段。
2.1.1 沉肩阶段 身体开始下摆时肩关节尽量顶开，脚向远伸，使身体重心远离杠轴，以便获得比较大的动量矩，这是人体绕杠轴旋转的必要条件。与此同时肩角和髋角逐渐减小，当身体下落至杠后肩水平部位时肩角和髋角接近最小值，左右肩角由174°和176°减小到143°和141°，左右髋角由178°和177°减小到165°和162°（ 图1）。
过了肩水平部位后随着身体继续下落肩角和髋角逐渐增加，肩关节下沉身体呈现反弓形，当身体下摆到杠下垂直部位时左右肩角增加到149°和147°，左右髋角增加到240°和245°，身体重心运动速度增加到最大为6.47m/s，其中水平速度起主要作用（图2）。沉肩和伸髋的主要目的有两点：第一，使杠子发生形变，增加杠子的弹性势能，有利于提高撒手后的腾空高度；第二为了拉长胸腹部肌肉，有利于下阶段兜腿时增加肌肉的收缩力量。
2.1.2 兜腿撒手阶段 本阶段是从杠下垂直部位开始经过向上兜腿至两手撒杠的运动过程。
经过杠下垂直部位沉肩伸髋之后两脚要迅速向上兜腿，脚的运动速度明显增大，最大达到20.56 m/s，肩的运动速度略有减小，为2.17 m/s。髋角和肩角逐渐减小，重心半径比身体下落时有所减小，这样能减小重力矩的阻力作用，尽量保持较快的速度向上运动。当两脚超过杠水平面时，两腿开始弯曲，脚的运动速度开始减小，肩的运动速度开始增大，两手撒手离杠瞬间肩关节已超过杠水平部位，肩的运动速度增大到4.36 m/s，脚的运动速度减小到9.69 m/s，整个身体在杠水平面以上，身体重心离杠轴的垂直距离为0.62 m，水平距离为0.67 m，撒手角为43°，肩角为120°，左右髋角为114°和113°，膝角为84°（图3）。撒手时虽然重心运动速度比杠下垂直部位小，但仍保持较大的运动速度，达到4.79 m/s。
2.2 空翻转体越杠再握技术 本阶段是从两手撒杠开始经过团身后空翻转体360°越过杠子上面然后再握杠的运动过程。
两手撒杠以后身体重心抛物线轨迹逐渐向杠后上方运动，抛物线的腾飞角约为70°，到最高点时重心垂直速度接近零，至杠子的垂直高度为1.61 m，稍为偏离杠子的后面，与杠子的水平距离约为0.17 m。然后在重力作用下身体重心抛物线轨迹又逐渐弧形下落，直至右手抓杠为止。从撒手到右手抓杠整个腾空时间为0.84 s。
两手几乎同时撒杠后在身体绕横轴团身后空翻1周多并越过杠子的同时绕纵轴向左转体270°，右手先抓杠再转90°左手再抓杠的过程是运动员完成该动作最关键的技术环节。其中转体技术和抓杠时机是关键中的核心技术。
两手撒杠后立即开始向左转体，转体动力是头肩带动和两臂向身体靠拢，与此同时髋角略为增加，膝角略为减小，这一系列的动作都能使身体纵轴半径减小，根据动量矩守恒定理，在腾空过程中身体纵轴半径减小有利于加快纵轴的转体速度更好的完成转体动作。当身体重心抛物线升到最高点时身体绕横轴翻转约3/4周，绕纵轴转体不到180°身体仍处于团身状态，左右髋角分别为125°和128°，左右膝角分别为51°和58°（表2，图4）。过了最高点后在身体重心弧形下落的过程中继续向左转体，同时两臂伸直离开身体，两腿开始伸直。当身体转完270°时右臂伸直右手积极主动抓杠，身体完全伸展，左右肩角分别为152°和155°，左右髋角分别为177°和175°，膝角为152°。这时身体重心离杠子的垂直高度约为0.74 m，与杠子的水平距离约为0.78 m，右手抓杠角约为43°（图5）。重心运动速度又增加到4.36 m/s，
为完成下面的动作创造了有利条件。右手抓杠后在身体继续转完90°达到转完360°的同时左臂伸直左手积极抓杠，在身体下落至杠水平部位以前两手完全抓住杠子，完成整个动作。从两手撒杠至右手抓杠的越杠腾空过程中身体绕横轴翻转角速度约为9.04（°）/s，绕纵轴转体角速度约为5.61（°）/s。横轴翻转角速度之所以比较快是因为前2/3时间是团身向后翻转，横轴翻转半径较短，纵轴半径较长。到了后1/3时间身体伸直后纵轴半径缩短加快了转体速度而横轴半径加长减缓了横轴翻转速度，这样更有利于右手和左手依次快速准确抓住杠子。
3 结论与建议
3.1 结论 1）富田洋之完成的单杠向后大回环采用的是振浪技术，由手倒立下摆时先顶肩身体远离杠轴，肩角和髋角逐渐减小，过了杠水平部位后肩角和髋角逐渐增大，至杠下垂直部位时肩关节下沉身体呈反弓形，髋角达到240°以上。过了杠下垂直部位后两脚向上兜腿，肩角和髋角逐渐减小，两脚上摆过杠水平部位后开始屈膝，团身上摆，当肩关节上摆过杠水平部位后两手几乎同时撒杠，撒手角约为43°。2）两手撒杠后身体重心抛物线轨迹逐渐弧形向后向上运动，抛物线的腾飞角约为70°，至最高点时身体重心与杠子的垂直高度为1.61 m，然后又弧形下落至右手抓杠为止，整个腾空越杠时间为0.84 s。3）转体技术和抓杠时机是非常关键的，两手撒杠后立即开始向左转体，转体动力主要是头肩带动向左转，两臂向身体靠拢同时髋角略为增加，减小纵轴半径，加快转体速度，当身体翻转3/4周将近转完180°时右臂伸直右手及时抓杠，抓杠角为43°然后左手伸臂抓杠，在杠水平面以上伸展身体完成转体360°。
3.2 建议 1）我国年轻运动员应大力发展杠上空翻转体脱手再握飞行动作，改变只依靠连接加分的单一倾向，既发挥我国的特长又紧跟世界发展潮流。2）参考富田洋之的有关数据，重点训练撒手时的身体位置和时机，以及空翻转体之后的依次抓杠的身体位置和时机。3）掌握好向后大回环振浪技术的幅度，连接杠上空翻转体再握动作的幅度应小于连接空翻转体下法的幅度。
参考文献：
［1］ 常利华.体操信息［J］ .2008年北京奥运会特刊，2008.10.
［2］ 姚侠文，王向东.梁富亮单杠团身后空翻一周半越杠再握杠的运动学分析［J］ .北京体育大学学报，2006，29（1）：1560-1562.
［3］ 陆恩淳.单杠［M］ .北京：人民体育出版社，1998.
［4］ 周立行.全国体院体操通用教材［M］ .北京：人民体育出版社，1991.6
［5］俞继英，张健.竞技体操高级教程［M］ .北京：北京人民体育出版社，2000.6
［6］ 郑吾真，陆保钟.竞技体操训练学［M］ .北京：北京体育大学出版社，1990.6
［7］ 李伟.尤雅男单杠直体前空翻转体360°再握杠运动学分析［J］ .北京体育大学学报，2009，32（8）：121-123.
［8］ 周福第.简评第41届世界体操锦标赛男子比赛［J］ .体操信息， 2009（12）：9-15.
［9］ 姚侠文.冯喆单杠直体后空翻转体360°越杠再握动作的运动学分析［J］ .北京体育大学学报，2008，31（5）：685-687.
［10］ 周福第.重铸辉煌、再创历史—简评第42届世界体操锦标赛男子比赛［J］ .体操信息， 2010（9-11）：1-23.
［11］ 常利华.2011年第43届世界体操世锦赛专辑［J］ .体育信息，2011（9-12）.