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摘要：通过运动学分析揭示了我国优秀运动员完成的单杠团身后空翻一周半越杠再握动作的运动学规律与技术特点，对于进一步发展此类动作有积极的作用。
关键词：单杠；后空翻一周半越杠；运动学分析
中图分类号：G832．3 文献标识码：A 文章编号：1007—3612(2006)11—1560—03
梁富亮在2004年苏州全国体操锦标赛单杠决赛中较好地完成了团身后空翻1周半越杠再握的“飞行动作”，作者在比赛现场拍摄了这个动作。通过材料的解析和研究，揭示了该动作的运动学规律和技术特点，为我国运动员发展此类动作提供了理论依据和参考数据，对于我国运动员改变单杠现状，提高技术水平起到积极的促进作用。
1 研究对象与方法
1．1研究对象梁富亮，广东籍，国家集训队队员，在2002年亚运会上夺得单杠和鞍马冠军。
1．2研究方法
1．2．1文献资料研究法 阅读有关文献资料10余篇，还未见到后空翻1周半越杠再握动作的论文发表。
观看了2002年亚运会、2003年世界体操锦标赛、2004年雅典奥运会及2004年全国体操锦标赛单杠决赛录像和实况，对我国和世界单杠现状与发展趋势有了一个基本了解和认识。
1．2．2运动学研究法2004年5月在苏州全国体操锦标赛上，用一台日本产JVC9800型摄像机拍摄了梁富亮单杠团身后空翻1周半越杠再握动作的全过程，摄像机对准单杠正侧面，定点摄像。拍摄速度为50幅／s，然后对拍摄到的原始材料，通过美国ARIL运动生物力学高速解析系统，采用系统人体模型，21个关节点，25个环节控制点，解析了90多幅动作画面，获得13000多个数据，用数字滤波法进行平滑截断频率为6。根据研究需要本文只采集了身体重心和各关节的位移，水平速度、垂直速度及各关节的角度等数据。
2 结果与分析
梁富亮完成的团身后空翻1周半越杠再握杠动作有以下几个特点：
1)沉肩振浪技术运用得当；
2)离杠放手瞬间角度合理，空翻越杠后两臂前摆及时，握杠准确；
3)空翻越杠腾空较高较合理；
4)姿态控制较好，空翻过程中膝盖并拢，脚尖伸直。
该动作重心轨迹的移动特点是：从倒立开始至放手离杠瞬间身体重心绕杠轴做圆周运动，呈椭圆形，杠下垂面前，重心离杠稍远，杠下垂直面后，重心靠近杠轴。从放手离杠开始至再握杠瞬间，重心轨迹呈抛物线状态，抛物线最高点在杠子上方。
下面将该动作分成三个阶段进行分析，即下摆沉肩阶段，兜腿上摆阶段，空翻越杠阶段。
2．1下摆沉肩阶段由杠上手倒立至杠下垂面的运动过程，为下摆沉肩阶段。
由手倒立开始下摆瞬间，重心离杠轴垂直距离为0．06m，与杠上垂面左夹角为20(表1)，在下摆过程中脚尖远离杠轴，肩角顶开，髋角逐渐减小，目的是为了增加重力臂，重力臂越大，重力矩就越大，绕杠旋转的动量矩就越大，这是完成单杠旋转运动的主要动力，当脚尖下摆到杠水平面位置时，重心离杠轴的水平距离为0．74m，与杠上垂面左夹角为52°(重心至杠轴与杠上垂面左夹角)，这时髋角减小到最小，为153°，肩角也有所减小，为159°，重心合速度有所增加，为4．23m／s(表1、图1、图2)。脚和肩关节的运动速度有所变化，脚的运动速度增加，肩的运动速度减慢，分别为8．5 m／s和2．83 m／s。
当身体下摆至杠水平面以下时，肩关节开始下沉，髋角和肩角逐渐加大，到杠下垂面时，髋角和肩角接近最大值，髋角为218°，肩角为177°，肩的运动速度有所加快，为5．5 m／s，脚的运动速度有所减慢，为4．2 m／s，重心合速度比倒立开始下落时快一些，为4．87 m／s，这时重心与杠下垂面左夹角为90，重心与杠轴垂直距离为0．14 m。从手倒立开始至杠下垂面移动时间为0．38 s，移动角度为169°，这一区间的旋转角速度为7．76 tad／s。
沉肩伸髋是本阶段的关键技术，是振浪技术的最重要的组成部分。沉肩的目的是为了增加对杠子的压力，使其产生形变，当杠子反弹时能获得一定的反作用力。在沉肩的同时要做伸髋动作，其目的是为了拉长腹部肌肉，为下阶段有力的兜腿创造有利的肌肉工作条件。
2．2兜腿上摆阶段 由杠下垂面至放手离杠瞬间的运动过程为兜腿上摆阶段。
经过杠下垂面后两脚迅速向前上方兜腿屈髋缩小肩角，脚的运动速度明显加快，最大达到16．4 m／s，肩的运动速度有所减慢，为1．2m／s。当两脚上摆过杠水平位置时开始屈腿，肩角、髋角、膝角逐渐减小，整个身体往上翻转，接近放手瞬间肩角停止减小，肩的运动速度加快，达到3．5 m／s以上。两手离杠瞬间身体重心离杠轴水平距离为0．55 m，垂直距离为0．63 m；膝高于髋，髋高于肩，肩超过杠水平面以上0．31 m，距杠轴水平距离为0．46 m。这时重心与杠上垂面右夹角为41°，肩角为128°，髋角为107°，膝角为99°(表2、图5、图6)。上摆过程由于重心的阻力作用，重心合速度受到一定的影响，但由于运动员两脚向前上方迅速有力的兜腿，加上屈髋、屈腿，缩小肩角，从而减小重力臂和重心至杠轴半径，使身体重心仍然保持较快的速度和角速度向上运动，身体上摆到放手一瞬间，重心合速度达到4．87 m／s，从杠下垂面至放手瞬间运行时间为0．23s，平均角速度达到11．74 rad／s，与身体下摆区间的角速度相比，明显加快了，这对下阶段的腾空和身体的翻转创造了有利条件。
2．3空翻越杠阶段 由两手离杠瞬间经过杠上后空翻1周半至两手再握杠的运动过程为空翻越杠阶段。
前两个阶段身体重心绕杠轴做椭圆形的圆周运动，两手离杠后沿着切线方向形成一个新的抛物线运动，抛射角为68°，先是逐渐上升，至杠上最高点又逐渐下降，直至两手握杠为止，抛物线最高点在杠子正上方，与杠子垂直高度为1．66m(表3、图7、图8)。
两手离杠后除了形成抛物线运动轨迹外，身体各部分围绕身体重心向后做空翻运动，髋角、膝角继续减小，缩短横轴半径以加快身体的翻转速度。当躯干翻转至头朝前的水平位置以上时，两手抱膝，当躯干翻转至头朝上的垂直位置以后，抱膝手撒开，同时开始伸髋，当躯干翻过一周后两手积极前伸并超过杠子，同时两腿伸直身体充分挺开，这样能减小身体旋转速度，有利于准确抓杠，随着身体的下落两手应主动抓杠。
再握杠瞬间重心与杠上垂面左夹角为26°，重心与杠轴水平距离为0．40 m，垂直距离为0．80m，肩与杠轴的水平距离为0．14 m，重心合速度为4．27 m／s，肩角比放手时加大，为135°，身体伸展，髋角为200°，膝角为163°，从放手离杠至再握杠运行时间为0．44s，翻转角速度为17．84 rad／s。
3 结论
1)由倒立下摆时，脚尖远伸，然后屈髋，身体过杠水平后沉肩伸髋，摆到杠下垂面时肩角增大到177°，髋角增大到218°。
2)过杠下垂面后两腿迅速向前上方兜腿屈髋，脚的运动速度最大达到16．4 m／s，脚尖过杠水平后，继续屈髋屈腿，两手离杠时重心与杠垂面的右夹角为41°，肩角为128°，髋角为107°，膝角为99°。
3)离杠后进入腾空抛物线阶段，抛物角为68°最高点离杠1．66m，空翻过程有抱膝动作，身体翻转112周后撒腿，开始伸髋，身体翻转1周后，两臂积极前伸，身体展开，主动握杠。抓杠瞬间重心与杠上垂面左夹角为26°，空翻1周半时间为0．24s，空翻旋转角速度为17．84rad／s。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
关键词：单杠；后空翻一周半越杠；运动学分析
中图分类号：G832．3 文献标识码：A 文章编号：1007—3612(2006)11—1560—03
梁富亮在2004年苏州全国体操锦标赛单杠决赛中较好地完成了团身后空翻1周半越杠再握的“飞行动作”，作者在比赛现场拍摄了这个动作。通过材料的解析和研究，揭示了该动作的运动学规律和技术特点，为我国运动员发展此类动作提供了理论依据和参考数据，对于我国运动员改变单杠现状，提高技术水平起到积极的促进作用。
1 研究对象与方法
1．1研究对象梁富亮，广东籍，国家集训队队员，在2002年亚运会上夺得单杠和鞍马冠军。
1．2研究方法
1．2．1文献资料研究法 阅读有关文献资料10余篇，还未见到后空翻1周半越杠再握动作的论文发表。
观看了2002年亚运会、2003年世界体操锦标赛、2004年雅典奥运会及2004年全国体操锦标赛单杠决赛录像和实况，对我国和世界单杠现状与发展趋势有了一个基本了解和认识。
1．2．2运动学研究法2004年5月在苏州全国体操锦标赛上，用一台日本产JVC9800型摄像机拍摄了梁富亮单杠团身后空翻1周半越杠再握动作的全过程，摄像机对准单杠正侧面，定点摄像。拍摄速度为50幅／s，然后对拍摄到的原始材料，通过美国ARIL运动生物力学高速解析系统，采用系统人体模型，21个关节点，25个环节控制点，解析了90多幅动作画面，获得13000多个数据，用数字滤波法进行平滑截断频率为6。根据研究需要本文只采集了身体重心和各关节的位移，水平速度、垂直速度及各关节的角度等数据。
2 结果与分析
梁富亮完成的团身后空翻1周半越杠再握杠动作有以下几个特点：
1)沉肩振浪技术运用得当；
2)离杠放手瞬间角度合理，空翻越杠后两臂前摆及时，握杠准确；
3)空翻越杠腾空较高较合理；
4)姿态控制较好，空翻过程中膝盖并拢，脚尖伸直。
该动作重心轨迹的移动特点是：从倒立开始至放手离杠瞬间身体重心绕杠轴做圆周运动，呈椭圆形，杠下垂面前，重心离杠稍远，杠下垂直面后，重心靠近杠轴。从放手离杠开始至再握杠瞬间，重心轨迹呈抛物线状态，抛物线最高点在杠子上方。
下面将该动作分成三个阶段进行分析，即下摆沉肩阶段，兜腿上摆阶段，空翻越杠阶段。
2．1下摆沉肩阶段由杠上手倒立至杠下垂面的运动过程，为下摆沉肩阶段。
由手倒立开始下摆瞬间，重心离杠轴垂直距离为0．06m，与杠上垂面左夹角为20(表1)，在下摆过程中脚尖远离杠轴，肩角顶开，髋角逐渐减小，目的是为了增加重力臂，重力臂越大，重力矩就越大，绕杠旋转的动量矩就越大，这是完成单杠旋转运动的主要动力，当脚尖下摆到杠水平面位置时，重心离杠轴的水平距离为0．74m，与杠上垂面左夹角为52°(重心至杠轴与杠上垂面左夹角)，这时髋角减小到最小，为153°，肩角也有所减小，为159°，重心合速度有所增加，为4．23m／s(表1、图1、图2)。脚和肩关节的运动速度有所变化，脚的运动速度增加，肩的运动速度减慢，分别为8．5 m／s和2．83 m／s。
当身体下摆至杠水平面以下时，肩关节开始下沉，髋角和肩角逐渐加大，到杠下垂面时，髋角和肩角接近最大值，髋角为218°，肩角为177°，肩的运动速度有所加快，为5．5 m／s，脚的运动速度有所减慢，为4．2 m／s，重心合速度比倒立开始下落时快一些，为4．87 m／s，这时重心与杠下垂面左夹角为90，重心与杠轴垂直距离为0．14 m。从手倒立开始至杠下垂面移动时间为0．38 s，移动角度为169°，这一区间的旋转角速度为7．76 tad／s。
沉肩伸髋是本阶段的关键技术，是振浪技术的最重要的组成部分。沉肩的目的是为了增加对杠子的压力，使其产生形变，当杠子反弹时能获得一定的反作用力。在沉肩的同时要做伸髋动作，其目的是为了拉长腹部肌肉，为下阶段有力的兜腿创造有利的肌肉工作条件。
2．2兜腿上摆阶段 由杠下垂面至放手离杠瞬间的运动过程为兜腿上摆阶段。
经过杠下垂面后两脚迅速向前上方兜腿屈髋缩小肩角，脚的运动速度明显加快，最大达到16．4 m／s，肩的运动速度有所减慢，为1．2m／s。当两脚上摆过杠水平位置时开始屈腿，肩角、髋角、膝角逐渐减小，整个身体往上翻转，接近放手瞬间肩角停止减小，肩的运动速度加快，达到3．5 m／s以上。两手离杠瞬间身体重心离杠轴水平距离为0．55 m，垂直距离为0．63 m；膝高于髋，髋高于肩，肩超过杠水平面以上0．31 m，距杠轴水平距离为0．46 m。这时重心与杠上垂面右夹角为41°，肩角为128°，髋角为107°，膝角为99°(表2、图5、图6)。上摆过程由于重心的阻力作用，重心合速度受到一定的影响，但由于运动员两脚向前上方迅速有力的兜腿，加上屈髋、屈腿，缩小肩角，从而减小重力臂和重心至杠轴半径，使身体重心仍然保持较快的速度和角速度向上运动，身体上摆到放手一瞬间，重心合速度达到4．87 m／s，从杠下垂面至放手瞬间运行时间为0．23s，平均角速度达到11．74 rad／s，与身体下摆区间的角速度相比，明显加快了，这对下阶段的腾空和身体的翻转创造了有利条件。
2．3空翻越杠阶段 由两手离杠瞬间经过杠上后空翻1周半至两手再握杠的运动过程为空翻越杠阶段。
前两个阶段身体重心绕杠轴做椭圆形的圆周运动，两手离杠后沿着切线方向形成一个新的抛物线运动，抛射角为68°，先是逐渐上升，至杠上最高点又逐渐下降，直至两手握杠为止，抛物线最高点在杠子正上方，与杠子垂直高度为1．66m(表3、图7、图8)。
两手离杠后除了形成抛物线运动轨迹外，身体各部分围绕身体重心向后做空翻运动，髋角、膝角继续减小，缩短横轴半径以加快身体的翻转速度。当躯干翻转至头朝前的水平位置以上时，两手抱膝，当躯干翻转至头朝上的垂直位置以后，抱膝手撒开，同时开始伸髋，当躯干翻过一周后两手积极前伸并超过杠子，同时两腿伸直身体充分挺开，这样能减小身体旋转速度，有利于准确抓杠，随着身体的下落两手应主动抓杠。
再握杠瞬间重心与杠上垂面左夹角为26°，重心与杠轴水平距离为0．40 m，垂直距离为0．80m，肩与杠轴的水平距离为0．14 m，重心合速度为4．27 m／s，肩角比放手时加大，为135°，身体伸展，髋角为200°，膝角为163°，从放手离杠至再握杠运行时间为0．44s，翻转角速度为17．84 rad／s。
3 结论
1)由倒立下摆时，脚尖远伸，然后屈髋，身体过杠水平后沉肩伸髋，摆到杠下垂面时肩角增大到177°，髋角增大到218°。
2)过杠下垂面后两腿迅速向前上方兜腿屈髋，脚的运动速度最大达到16．4 m／s，脚尖过杠水平后，继续屈髋屈腿，两手离杠时重心与杠垂面的右夹角为41°，肩角为128°，髋角为107°，膝角为99°。
3)离杠后进入腾空抛物线阶段，抛物角为68°最高点离杠1．66m，空翻过程有抱膝动作，身体翻转112周后撒腿，开始伸髋，身体翻转1周后，两臂积极前伸，身体展开，主动握杠。抓杠瞬间重心与杠上垂面左夹角为26°，空翻1周半时间为0．24s，空翻旋转角速度为17．84rad／s。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。