三级跳的力学原理分析与思考
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摘 要：三级跳远是一项基础类体育运动项目，该项运动主要考验运动员的下肢爆发力、腰腹支撑力以及四肢协调能力。对三级跳远的力学原理进行分析与思考是为了帮助青少年弄懂该项体育项目的力学原理，从而更加科学地进行锻炼，预防运动损伤发生。基于此，文章将展开对三级跳助跑力学原理及起跳力学原理的深入探究。
关键词：三级跳远;力学原理;助跑技术
中图分类号：G633.96
文章编号：2095-624X（2019）11-0007-02
三级跳远是一项专项运动能力要求较高的田径体育项目[1]，运动员在助跑环节及起跳环节的发挥水平将直接影响运动效果。因此，对三级跳的力学原理进行分析具有十分重要的意义。中学生正处于成长发育的关键阶段，在体育教学中，指导青少年掌握准确的三级跳远技巧，对提高学生的身体素质及运动能力具有重要作用。
一、助跑环节的力学原理分析与思考
1.把握重心起伏
助跑指的是运动员从静止到运动的加速阶段[2]。该阶段决定了运动的水平速度，也是三级跳技术中的核心部分，尤其是起跳前的助跑，更是要掌握好相应的技巧，才能有效地促进全程助跑。体育教师在训练时，要指导学生在最后几步助跑中适度抬高重心，以获得较高的助跑水平速度，以适宜的角度完成起跳动作。人的身体重心会伴随运动产生移动，重心起伏过大会增加缓冲时间，导致水平加速度降低，影响最终的跳远成绩。由此可见，重心起伏是助跑及起跳环节的关键因素。
2.积极的腿摆动
在踏跳、摆臂、蹬腿离地的时候，两条大腿之间会形成一个夹角，而腿部运动的速度和幅度可以从这个夹角反映出来。若该角度加大，则意味着起跳腿的伸肌群会被拉长，收缩力随之增加。因此，通过观察该角度，教师便能够判断学生腿摆动动作的积极性。对于单足跳这一环节来说，积极的腿摆动是十分必要的，它将帮助学生快速、平稳地从助跑过渡到起跳环节。
3.合理控制助跑最后两步的步幅
在助跑与起跳的衔接环节，要注意一个节奏的过度，步幅要产生一定的变化，为后续的起跳动作做好准备。合理地调整最后几步的步幅是控制助跑节奏、决定起跳效果的必要前提。通常而言，助跑倒数第二步的步幅要比最后一步的步幅稍小一些，伴随着最后两个步子的交替，运动员的身体重心微微下降，之后迅速完成起跳腿的放脚动作，将身体重心抬高以获得良好的腾起角度。每个运动员的运动方式及节奏都有所不同，要想获得最佳起跳效果，就要结合自身实际，科学地运用运动技术，切忌一味模仿他人或者局限于教材。教师在训练的过程中，可以结合学生的实际情况，对助跑环节的最后几步着重训练，但不宜固定某一种训练模式，只要学生顺利、合理、积极地完成助跑与起跳即可。
4.调整助跑速度
科学的助跑速度往往对提高三级跳远成绩具有重要作用。在助跑与起跳环节，运动员要确保在最后几步中，以最快的速度与最低的速度损失率完成起跳及后续动作。若在调整过程中，步幅频率过大或者过小都会对上板起跳的速度产生直接的负面影响，必须加快助跑最后几步的节奏，提高水平速度，才能获得最适宜的腾起角度。
二、起跳环节的力学原理分析与思考
1.起跳阶段起跳腿的角度分析
起跳脚离地，把握好支撑点，移动身体重心，然后蹬离起跳板，这是起跳阶段的第一步[3]。最后一步助跑中，要借助缓冲的力量积极有力地快速上板，身体适度前倾，拉近身体重心的投影点与起跳腿的着力点。身体重心投影点及起跳腿着力点之间的连线会在起跳腿着地的瞬间与水平面形成一定的夹角，该角被称为着地角，是评价运动员踏跳瞬间水平速度损失大小的运动学指标。根据力学原理，脚离地瞬间产生的垂直速度与水平速度会伴随着着地角的增大而减小。同时，受到地角反向作用力的影响，随着角度的加大，向后水平分力会逐渐减小，身体重心的移动也因此变得更快，有效缩短支撑时间，降低水平速度损失。相应的，在向后水平分力逐渐减小的情况下，垂直向上的支撑反作用力会逐渐增大，增加下肢肌群的支撑负荷。在着地瞬间，如果两腿之间的夹角度数较小，则表明运动员的身体重心是靠前的，也说明此时运动员的腾空动作是积极的、科学的。
2.缓冲阶段起跳腿的角度分析
缓冲与腿部蹬伸是起跳环节十分关键的两个过程。起跳腿的缓冲作用，可有效对抗起跳动作中的反作用力与重力冲击，从而控制踝关节、膝关节的弯曲程度，以达到缓冲退让的目的，将水平速度损失降到最低，为蹬伸动作的完成创造最为有利的条件。从相关试验来看，要想保证三级跳远运动员的蹬腿效果达到最佳，应该在起跳时让膝关节的角度尽量保持在140°至150°之间，而与此对应的缓冲幅度应控制在12°至22°之间[4]。我们把运动员起跳时起跳腿与身体躯干之间的前夹角称为骸角，在起跳的瞬间，可以采取增加骸角的缓冲幅度来缩短缓冲时间，有助于后续蹬伸动作的完成。
3.蹬伸阶段起跳腿的角度分析
蹬伸指的是起跳腿支撑缓冲结束到跳离地面的瞬间过程。如果关节蹬伸动作没有做好，会影响身体重心的移动速度和腾起的速度，导致蹬伸不充分[5]。在起跳的瞬间，摆动腿大小腿之间会形成一个后夹角，我们称之为摆动腿膝角，主要用来衡量运动员的腿摆动幅度与速度是否具备积极性。若膝角在摆动腿离地之后，呈现的角度教小，则表明摆动腿大小腿之间的间隙较小，摆动速度随之加快。相反的，若摆动腿离地之后，膝角呈现的角度较大，则表明摆动腿大小腿之间的间隙过大，摆动惯量增加，摆动速度因此降低。运动员可适当调节适合自己的摆动惯量与半径，发挥最好的摆动角度。
三、落地环节的力学原理分析
在三级跳远落地环节，运动员的动能与势能逐渐减弱，并在与地面摩擦的过程中转化为热能。为了保证运动员落地平稳，根据牛顿的能量守恒定律，要确保身体与地面形成一定的角度，以减少下落过程中的阻力，避免冲击力过大产生身体前冲或者后坐现象，防止运动损伤。在确保最大脚蹬力、最佳起跳角度以及合理的摆臂速度与方式的基础上，采用正确的跳跃姿势与落地姿势，从而爆发出最大的运动潜力，获得最理想的三级跳远成绩。
三级跳远是中学体育教学的重點内容，为进一步增强教学效果，体育教师有必要对三级跳助跑、起跳、腾空、落地各环节的力学原理进行分析与思考，掌握这些物理原理，指导学生准确科学地完成各个动作，提升学生的训练水平。同时，增强学生的自我保护意识，让学生学会如何在运动过程中保护好自己，避免运动损伤，不断提高自身的专项运动能力，促进身心的全面发展。
参考文献：
[1]原兴照.三级跳的力学原理分析与思考[J].中学物理教学参考，2018（14）：93-94.
[2]张瑞格.试论三级跳远运动中的力学原理[J].中学物理教学参考，2018（8）：50-51.
[3]马丽君.三级跳远运动中的物理学特征[J].中学物理教学参考，2018（2）：50-51.
[4]莫迎锐. 我国青少年三级跳远运动员多年训练结构研究[D].北京：北京体育大学，2013.
[5]解正伟.立定三级跳远的运动学原理及训练方法研究[J].田径，2011（6）：6-9.
作者简介：覃文村（1989—），男，侗族，广西三江人，中学二级教师，本科，从事初中运动训练工作。
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