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跳深时下肢肌肉的生物力学特征研究

作　者: 周家颖
导　师: 王清
学　校: 上海体育学院
专　业: 体育教育训练学
关键词: 运动学特征动力学特征表面肌电活动特征下肢肌肉跳深
分类号: G804.2
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

研究目的:跳深是发展下肢肌肉快速力量的常用练习。研究跳深时下肢肌肉的生物力学特征,无论是在丰富力量训练的理论体系上,还是在满足力量训练的实际需求上,都具有重要意义。通过对运动员在不同下落高度和不同运动状态跳深时的运动学、动力学和下肢8块肌肉EMG的测试结果分析及讨论,建立起运动员跳深时下肢肌肉的生物力学特征框架结构,以期为运动训练实践提供有价值的理论参考。研究方法:本研究的主要方法为测试法。采用Kistler三维测力台(采样频率500Hz)、TM-6710CL高速摄像机(拍摄频率120f/s)和16道便携式无线遥测表面肌电测试系统(采样频率1000Hz)对在正常状态与相对疲劳状态下(完成较大负荷练习之后)完成不同下落高度跳深的运动员进行了同步测试。研究与受试对象为田径跳跃项目的12名三级运动员和12名一级运动员。研究结果:1.正常状态下跳深时,足着地前下肢肌肉的“预激活”模式因人而异;运动员下肢肌肉“预激活”的个体模式,不随跳深下落高度的变化而发生本质性的变化。2.跳深时,下肢着地缓冲时间小于蹬伸时间,髋关节角度变化最小,踝关节角速度的变化幅度最大;下肢起主要作用的肌肉首先是伸膝肌肉,其次是踝跖屈肌肉,然后才是伸髋肌肉;伸膝关节的三块肌肉中,股内侧肌和股外侧肌所起的作用大于股直肌。在“适宜”下落高度跳深时,下肢肌肉的缓冲能力和蹬伸能力能得到最大程度的发挥,再跳起高度最高。在“过高”下落高度跳深时,下肢各关节缓冲幅度加大,着地阶段缓冲时间和耦联时间延长,影响下肢伸肌群由离心收缩向向心收缩转换的速度和完整动作的顺利进行。3.随跳深下落高度的增加,力峰值出现的时间越早,力峰值出现的时间占着地阶段时间的比例越小。在“过高”下落高度跳深时,力值变化的显著特征是力峰值较高,并伴随力值的快速下降。在“适宜”下落高度跳深时,体现下肢肌肉缓冲能力和蹬伸能力强弱的缓冲结束时刻的力值最大。下肢肌肉的离心收缩活动能力在肌肉的拉长-缩短周期收缩活动中起着重要的作用。重视下肢肌肉“退让”工作能力的训练,并加强下肢肌肉“退让”工作能力与快速蹬伸能力相结合的整体性训练,是跳深训练的关键。4.下肢所测大多数肌肉缓冲期的表面肌电均方根振幅值和平均积分肌电值均大于蹬伸期的。正常状态时,同一名运动员下肢所测肌肉在不同下落高度跳深时,所表现出的EMG变化趋势和肌肉协调模式是一致的,不随跳深下落高度的变化而发生本质的变化。不同运动员在同一下落高度跳深时,同名肌肉的EMG活动强度和变化趋势存在差异,尽管这块肌肉在下肢肌肉活动时所起的作用相同。5.相对疲劳状态下(完成较大负荷练习之后),运动员跳深时的着地时间、缓冲时间和耦联时间延长,再跳起高度明显下降;其髋、膝、踝关节的动作顺序与正常状态下的相比发生改变,膝关节的运动滞后;所测肌肉EMG的平均功率频率值下降,运动员下肢肌肉的用力特征、所测肌肉的“预激活”模式、肌肉协调模式、动作过程中做功的比值和肌肉间的协同关系发生变化,下肢肌肉力量明显下降。6.下肢肌肉的基础力量和完成技术动作的能力,是引起三级运动员跳深时在生物力学指标上与一级运动员之间存在较大差距的主要原因。加强运动员下肢肌肉的基础力量训练,改善中枢神经系统对下肢肌肉的反射性调节能力,循序渐进地提高跳深下落高度,是提高跳深训练效果的有效途径。7.跳深训练前,应根据训练目的和运动员下肢肌肉的基础力量水平选择“适宜”的跳深下落高度,合理安排不同下落高度跳深训练的比例,科学安排跳深的组数、间歇时间和训练前的准备活动,加强跳深训练后的恢复,切忌安排运动员在相对疲劳状态下(完成较大负荷练习之后)进行跳深训练。8.“适宜”的跳深下落高度、缓冲与蹬伸动作衔接快且协调、再跳起高度高,是评价跳深动作质量的重要标准。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
1 前言  9-12
  1.1 选题依据  9-10
  1.2 研究目的与意义  10-11
  1.3 研究假设  11
  1.4 创新点  11-12
2 文献研究  12-31
  2.1 与跳深相关的基础研究  12-21
    2.1.1 骨骼肌收缩的基本形式  12-13
    2.1.2 关于肌肉拉长－缩短周期收缩性质的研究  13-15
    2.1.3 关于肌肉力学模型的研究  15-16
    2.1.4 关于肌肉弹性形变能储存和利用的研究  16-18
    2.1.5 关于牵张反射在拉长－缩短周期收缩活动中作用的研究  18-20
    2.1.6 疲劳对拉长－缩短周期收缩活动能力的影响研究  20-21
  2.2 影响跳深训练效果的因素及下肢肌肉活动特征的研究  21-24
  2.3 关于跳深实际效果的研究  24-26
  2.4 关于跳深安全问题的研究  26-27
  2.5 对跳深生物力学测试方法的研究  27-29
  2.6 小结  29-31
3 研究方法  31-43
  3.1 文献研究与专家访谈法  31
  3.2 测试法  31-43
    3.2.1 研究和测试对象  31
    3.2.2 测试目的  31-33
    3.2.3 测试仪器与相关设备  33-34
    3.2.4 测试方案  34-39
    3.2.5 测试过程中误差的简要分析  39-40
    3.2.6 数据处理  40-42
    3.2.7 数据的统计学处理  42-43
4 结果与分析  43-97
  4.1 跳深的运动学结果与分析  43-58
    4.1.1 着地阶段时间的变化特征  43-45
    4.1.2 身体重心速度的变化特征  45-46
    4.1.3 身体重心再跳起高度的变化特征  46-48
    4.1.4 髋、膝、踝关节的运动学特征  48-58
  4.2 跳深的动力学结果与分析  58-77
    4.2.1 足底反作用力值曲线的时相划分  58-59
    4.2.2 足底反作用力值的变化特征  59-77
  4.3 下肢所测肌肉表面肌电活动的结果与分析  77-97
    4.3.1 足着地前所测肌肉的表面肌电活动特征  77-82
    4.3.2 着地阶段所测肌肉的表面肌电活动特征  82-88
    4.3.3 所测肌肉的肌电活动与肌力的关系  88-90
    4.3.4 所测肌肉的肌电活动模式特征  90-93
    4.3.5 所测肌肉间的协同关系  93-97
5 讨论  97-104
  5.1 着地前下肢所测肌肉的预激活  98-99
  5.2 着地阶段下肢肌肉的生物力学特征  99-102
    5.2.1 运动学方面的特征  99-100
    5.2.2 动力学方面的特征  100-101
    5.2.3 下肢所测肌肉的表面肌电活动特征  101-102
  5.3 耦联时间与跳深效果的关系  102
  5.4 疲劳对跳深效果的影响  102-104
6 对体育教学与训练的启示  104-112
  6.1 跳深的本质  104-106
  6.2 跳深的训练作用  106-108
  6.3 跳深的目的  108-109
  6.4 跳深训练时应注意的事项  109-112
7 结论  112-114
致谢  114-115
参考文献  115-125
附件  125-140

跳深时下肢肌肉的生物力学特征研究

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