一、問題的提出
不同階段，學生的力量、速度、耐力、靈敏和柔韌等身體素質各不相同，為此，教師必須在不同的階段，根據學生的身體素質情況，選擇不同的體育項目，供學生練習、鍛煉。初中階段是學生力量素質發展的敏感期，此時，教師必須增加力量教學和訓練比重。各種跳躍運動是發展力量素質的最好方法，立定跳遠作為提高學生下肢力量、爆發力的運動項目，沒有過多的條件約束、簡便易行，是訓練學生下肢力量及爆發力的一項重要運動，能夠有效地提高學生的身體素質。因此，為了提高學生立定跳遠的成績，本文就利用運動生物力學原理對立定跳遠技術進行了分析，以期通過理論指導學生實踐，使學生掌握正確的練習方法。
二、研究對象與方法
本文以立定跳遠運動為研究對象，從生物力學角度談起，就其學練法進行了一番梳理，研究過程中運用到了文獻法、教學實踐法以及總結提煉法等。
三、結果與分析
（一）立定跳遠成績的組成分析
如圖1所示，立定跳遠的成績S=S1+S2+S3。S1是雙腳起跳離地瞬間身體重心投影點至起跳點之間的距離，S1的大小取決于三個因素：一是身高、腿長，身高腿長在起跳角不變的情況下，重心高則S1增大；二是對于同一練習者，起跳角a的角度越小，S1越大，角度越大，S1越小，但這并不等于說起跳角a的角度越小，立定跳遠成績會越好；三是起跳腳離地瞬間練習者髖、膝、踝三關節及趾關節蹬伸的伸展程度，蹬伸程度越充分則S1越大。S2是起跳腳離地瞬間重心在重心高度水平的拋射距離，根據拋射公式S2=V2×sin2a/g，g為重力加速度是常量，由此可見，S2取決于騰起初速度和拋射角度，騰起初速度越大，則S2也越大，理論上在a=45°時S2最大，但由于空氣阻力（可以忽略不計）及考慮S3，實踐中a﹤45°，理論證實a=42°時，S2+S3有最大值，這主要是因雙腳著地瞬間身體重心低于起跳腳離地瞬間身體重心之故。S3是重心回落到起跳離地重心高度水平線至雙腳著地間的距離，它由身高和落地技術動作決定，盡可能收腹舉腿、雙臂后擺并使雙腿較大幅度前伸而又不至于身體后倒的落地技術能獲得較大的S3。
（二）立定跳遠的生物力學分析
1.起跳技術分析
（1）關節蹬伸速度、幅度。立定跳遠的遠度主要由髖、膝、踝快速蹬伸及趾關節的末端參與作用而獲得，其中各關節的蹬伸速度、蹬伸幅度及協調發力順序是決定學生立定跳遠成績的關鍵技術。立定跳遠起跳過程可分為下蹲和蹬伸兩個環節，前一環節是后一環節的準備和基礎，動作質量的好壞對后一環節有著重要的影響。起跳的任務是使人體獲得最大騰起初速度及最佳騰起角。根據公式V=2H/t可知，加大起跳時工作距離H，縮短起跳時間t，可以增大騰起的初速度。良好的下蹲動作能為蹬伸創造條件，而下蹲動作能使下肢三關節處于最佳的發力角度，為蹬伸環節做好必要的準備。最大下蹲時下肢三關節角度的不同，會直接影響蹬伸效果，進而影響起跳效果。而最大下蹲過后，下肢關節在短時間內迅速伸展，給地面以爆發性力量蹬離地面的過程稱為蹬伸環節。此時，肌肉的工作形式經由下蹲階段的離心收縮、等長收縮、迅速轉變為向心收縮。下蹲階段伸膝肌群被動拉長，這樣，一方面大腿伸展肌群能貯存大量的彈性勢能，另一方面肌絲也有了一定的初長度（如果是最適初長度那當然是最好），這就可以使起跳腳對地面施加更大的作用力，從而產生較大的垂直作用力。此外，適宜的下蹲幅度，也能使下肢肌處于最適初長度，產生最快的收縮速度及最大的收縮力量，提高起跳效果。
研究資料證實，120°-140°是膝關節的最佳發力角度，立定跳遠準備起跳時，膝關節角度小于最佳發力角度，對于成績的提高是有利的，一般都從90°左右開始蹬伸發力，且蹬伸過程中，膝關節的角度必須超過135°，有研究顯示“膝關節角在135°以上的范圍進行發力時，屈膝肌群（股二頭肌、半腱肌、半膜肌、腓腸?。┓e極參與伸膝活動，其發揮的力量較大，而且隨著膝關節角度的增加而增大”。當然，雙腳起跳腳離地瞬間，理想的下肢姿勢是髖、膝、踝三關節完全伸直，這樣既能充分發揮三關節的肌肉力量，使力的作用點通過身體重心，又能增大力的做功距離，使雙腳離地瞬間有較高的身體重心。踝關節與髖關節和膝關節相比是小關節，但在立定跳遠項目中卻有著非常重要的作用?！捌鹛A段踝關節的屈伸能力決定起跳階段的蹬伸程度，踝關節在跳高起跳過程中起著關鍵作用?！滨钻P節的柔韌性和肌肉力量是影響立定跳遠成績的兩個重要指標，因此在立定跳遠練習中我們應對學生的踝關節進行有針對性的柔韌性和力量訓練，采用多種方法與手段以提高學生的踝關節力量與伸展幅度。
下肢三關節的協調用力能力對立定跳遠成績也起著至關重要的作用。根據大關節先運動原理，立定跳遠首先應當是髖關節進行發力，其次是膝關節，最后是踝關節進行用力。這種協調用力能力就如同加速度逐漸減小的變加速運動，加速度逐漸在減小，但速度卻不斷增大。三關節完全伸直后，就能使作用力通過身體重心，提高力的利用率，進而提高起跳效果。
（2）兩臂擺動速度及幅度。在起跳階段，當兩臂加速上擺時，身體會產生一個方向向下的作用力，此力通過起跳腿傳遞到地面，從而增大了人體對地面的垂直作用力，同時地面也會給人體一個大小相等而方向相反的作用力。這樣，在起跳結束瞬間，運動員就可獲得一個較大的垂直速度，從而跳到更高的高度。在起跳瞬間，手臂的擺動對起跳效果有著非常重要的作用。從生物力學角度來講，手臂的擺動速度應越大越好，當雙腿下蹲緩沖時，兩臂由身后較高位置加速向下擺動，可以減小起跳腿對地面的作用力，避免起跳腿受力過大而過度屈曲，影響起跳效果。而在起跳蹬伸階段，兩臂加速向上擺動，會對軀干施加向下的作用力，這種作用力通過起跳腿傳至地面，進一步增加了起跳腿對地面的垂直作用力，根據牛頓第三定律，此時地面也會給人體一個大小相等、方向相反的反作用力，與不擺臂或擺臂速度很小相比，將引發地面作用于人體更大的反作用力。這樣在運動員起跳結束瞬間，由于力的增加便能產生更大的垂直速度。另外，雙臂擺動后上舉，也可以提高人體重心的位置。有研究顯示，雙臂及擺動腿完全向上伸直，可以使重心提高約身高的1/10。當起跳結束瞬間，雙臂快速制動，其慣性力的方向是向上的，能對起跳腿起到減壓的作用，對起跳腿的三關節快速蹬伸，特別是對力量較弱的踝關節快速大幅度伸展有著重要作用，對快速拔腰、提肩，帶動身體重心快速上升有積極作用。理想的手臂動作，應是下蹲結束瞬間，兩臂在體后盡可能高的位置；在蹬伸階段，兩臂應該向下、向前和向上快速有力地擺動。在擺動時，肘關節不應太彎曲，理想的角度大約在90°與完全伸直之間。我們可以用雙臂向上擺動的平均垂直速度和擺動幅度來評定擺動效果。在起跳過程中，雙臂擺動的平均垂直速度當然是越大越好，還應有較大的擺動幅度。這對于提肩拔腰動作和雙腳離地瞬間的身體重心高度都有影響。需要注意的是，臂的擺動幅度并非越大越好，但一般雙臂的肘關節不應低于肩關節，這樣才能形成有力的擺動和制動，提高起跳效果。
2.騰空階段技術分析
當雙腳離地瞬間起跳動作完成，人體便以初速度V進入斜拋的騰空階段。當人體重心達到最高點開始下降時，上體要積極下壓，同時雙臂也應迅速向前下方擺動，并同時收腹舉腿，同時為落地動作做好積極的準備。這不僅要求學生有積極的落地意識，還要求其有較強的腰腹肌力量。
3.落地階段技術分析
當雙腳與地面接觸瞬間，身體各相應關節應進行積極的屈曲緩沖，雙臂積極向后下方擺動并積極制動。當人體通過下肢與地面相互作用時，下肢各關節肌肉雖積極收縮，但由于重力的作用，仍被拉長作離心收縮，完成退讓工作。由沖量定理可知，△Ft=△mv，F=△mv /t，mg為人體體重是定量，因此若想減小人體落地時對地面的沖擊力，就必須延長力的作用時間。這種緩沖動作對于動作的順利完成及人體保護有重要的作用。
（三）立定跳遠的學、練法分析
1.踝關節的力量及柔韌性學、練
通過力學及技術分析，我們可知道踝關節雖然相對于髖關節和膝關節是小關節，但它的力量及柔韌性對立定跳遠同樣有著非常重要的作用。
（1）僵尸跳：這主要是用來發展踝關節、小腿和足弓肌群的肌肉力量。雙手叉腰或自然下垂，髖關節和膝關節伸直，主要以踝關節的屈伸來完成動作。要求：兩腳左右開立、平行向前，等于或略小于肩寬，起跳時踝關節盡最大幅度伸展，落地時用前腳掌著地屈踝緩沖，接著再跳起，每次練習50-60次，練習4-5組。
（2）單腳僵尸跳：發展小腿、腳掌和踝關節力量。上體正直，膝部伸直，單腳向上跳起。跳時主要是用踝關節的力量，用前腳掌快速蹬地跳起，離地時腳面繃直，腳尖向下。原地跳時，不規定跳的次數，以踝關節發酸為準，然后換腳。每次練習重復4-5次。
（3）跪膝：此項練習在游泳初級訓練中較為多用，主要用來發展踝關節柔韌性。要求雙膝、雙踝靠攏跪于地面，臀部坐于雙腳后跟之上。每次練習3-5分鐘。
2.膝關節技術、力量及擺臂配合學、練
膝關節是人體大關節，其力量的強弱直接影響著學生的立定跳遠成績。
（1）蹲跳起：主要發展腿部肌肉和踝關節肌肉力量。雙腳左右開立，腳尖平行，等于或略小于肩寬，屈膝向下半蹲（膝關節角度最好等于90°），肘關節角度約120°，兩臂自然后擺，起跳時兩臂迅速有力地向前上擺，肘關節不低于肩關節，當腳尖等離地面時迅速制動，起跳時兩腿迅速蹬伸，使髖、膝、踝三個關節充分伸展，身體成一直線，最后用腳尖蹬離地面向上跳起，落地時用前腳掌著地屈膝、曲踝緩沖，接著再跳起。每次練習25—30次，重復3—4組。
（2）連續蛙跳：主要發展下肢肌肉力量、起跳技術及上下肢的協調蹬擺能力。雙腳左右開立，腳尖平行，等于或略小于肩寬，屈膝向下半蹲，當膝關節下蹲至90°時開始蹬伸發力準備起跳，肘關節角度約120°，下蹲時兩臂自然后擺，起跳時兩臂迅速有力地向前上擺，擺動幅度為肘關節不低于肩關節，當腳尖蹬離地面時迅速制動，起跳時兩腿迅速蹬伸，使髖、膝、踝三個關節充分伸展，身體成一直線，最后用腳尖蹬離地面向上跳起，落地時用全腳掌著地屈膝、曲踝緩沖，當膝關節緩沖到90°時，雙臂擺至身體后下方，接著再跳起。每次練習10跳，重復3組。開始對遠度不提出過多要求，主要以練習上下肢的協調技術為主，因為動作技能的形成是一個復雜的、鏈鎖的、本體感受的過程，只有在技能形成后，才能逐漸提高強度，打破動作平衡，重新建立動作平衡。
（3）跳伸練習：主要發展大腿肌肉退讓性工作能力。雙腳平行站立于約50cm的臺階上，向前下方跳出，雙腳落于小墊子上屈膝緩沖，當膝關節被動屈曲至90°時雙臂由前上方擺至身體后下方，同時快速蹬伸、擺臂向前上方跳出，要求下肢三關節完全伸直，肘關節擺至肩關節上方，突然制動。每次練習6—8次，重復3—4組。膝關節這種退讓性工作能力增強，可以提高起跳時下蹲的速度，使退讓性工作肌群產生更大的彈性勢能，縮短起跳時間，從而獲得更大的初速度，提高學生立定跳遠成績。
（4）啞鈴擺臂：主要發展上肢及肩帶力量。手持啞鈴肘關節成120°，雙腳成左右前弓步前后擺臂，要求擺動幅度要大，每組練習50—60次，重復4—5組；兩腳尖平行等于或略小于肩寬左右開立，雙手持啞鈴從體側至雙臂水平再至兩臂肩上舉，每組練習30次，重復3組。
（5）手持啞鈴雙腳左右開立跳：主要發展踝關節、肩帶力量及上下肢協調能力。兩腳開立至少大于肩寬，開立時雙臂擺至水平，并攏時擺至體側，要求動作連貫，節奏感強。每次練習30—40次，重復3—4組。
3.起跳角度及落地技術練習
實踐中我們發現，學生起跳角度幾乎沒有過大而都是偏小，為了糾正學生的這一錯誤動作，教師可利用小墊子來提高學生的起跳角度，如圖2所示。小墊子斜面與地面成42°角，要求起跳時身體成一直線與墊子平面平行，當身體重心達到最高點時收腹舉腿，積極準備落地動作。為了能夠更好地完成收腹舉腿動作及意識，我們應盡量讓學生采用跳遠中的滑坐式落地方式，有小墊子的保護，這種落地方式已成為可能。
四、結語
通過立定跳遠的生物力學分析，我們得知影響立定跳遠成績的主要因素是下肢三關節肌肉力量及蹬伸幅度、起跳角度及上肢擺臂技術。有了理論指導，我們便可以有針對性地進行學、練，從而提高練習效果。
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