疲劳前后正脚背踢球技术运动生物力学信息变化特征研究

摘要

对于足球运动来讲，体能与技术是足球专项能力的两个不可或缺的组成部分，运动员技术水平的发挥是建立在良好的体能基础之上的，随着运动员体力的消耗运动技术必然发生改变，脱离了体能对技能的影响而单方面对技能进行研究只能解释专项能力的一个侧面，而不能真实反映专项能力的完整特征。因此，在考虑体能因素基础上，对足球技术进行诊断才更加符合足球运动实际，也是今后足球技术研究发展的趋势。 本文以8名受试者疲劳前、后踢球技术变化特征为研究对象，从运动学、动力学以及肌肉力学三个层次对疲劳后踢球技术的变化特征进行深入的分析研究。运动学的研究表明，疲劳后正脚背踢球摆动腿的动作结构发生了改变，主要表现在摆动腿的后摆时间、后摆幅度以及大腿的前摆时间上。疲劳后大腿的角速度并未显著下降，而小腿的最大前摆角速度降低，并且具有显著性，小腿前摆角速度的下降是导致摆动腿摆动速度下降的首要因素。小腿前摆角速度下降的原因，一方面是由于小腿过长的后摆不利于良好牵张反射的形成，破坏了超等长收缩的完整性，过长的耦联时间降低了弹性势能利用效率，另一方面是由于肌肉疲劳后自身收缩能力的下降引起的。除了肌肉本身的力量下降外，疲劳后摆动腿环节运动的配合模式发生了改变，环节间的配合没有形成最佳的模式，环节配合模式的改变不仅破坏了环节角动量传递的流畅性，而且降低了环节角动量的传递效果。机体疲劳后摆动腿摆动速度的下降，除了肌力的影响外，各环节间协调配合的改变也是影响其下降的主要原因之一。 通过逆向动力学法对关节肌力矩进行计算后发现，摆动腿的摆动主要是由下肢环节的屈伸运动来完成的，肢体环节屈伸速度决定了摆动腿的摆动速度，因此，环节的屈伸运动是摆动腿技术的主要技术因素，疲劳后关节屈伸力矩的下降是引起肢体摆动速度减慢的主要因素。在踢球技术中，踢球的效果不仅是由速度决定的，还有踢球的精度，因此除环节的屈伸活动外，环节内收、外展力矩与旋内、旋外力矩的存在也是影响踢球效果的重要因素，它们的这种活动形式对下肢鞭打动作的完成起着重要作用。在追求踢球的精度时，踢球前踝关节往往表现为背屈肌群的主动用力，踝关节背屈肌群持续、主动地用力是踝关节背屈状态下固化踝关节的重要条件，因此踢球前背屈力矩的存在对于提高球的速度与精度具有重要的作用。在摆动腿摆动过程中，关节的屈伸力矩决定了摆动腿的摆动速度，关节的展收力矩与旋内、旋外力矩决定了环节摆动的运动轨迹，对肢体运动起定向作用。此外，研究发现，膝关节伸膝力矩峰值并不是在脚触球时出现的，而是在触球前就已经出现，触球时膝关节伸肌力矩略有下降，可能是由于运动员为了追求踢球的精度而进行的主动控制造成的。从肌肉力学角度来看，疲劳后摆动腿摆动为达到预定负荷募集了大量肌纤维参与运动，大量肌纤维的参与收缩，使得每一神经元支配的肌纤维数量增大，影响肢体运动的准确性。疲劳后肌肉激活顺序、失活顺序的改变以及肌肉活性时间的改变是引起关节力矩或肢体运动协调性失调的重要原因。疲劳后肌肉发作比的降低是影响肌肉兴奋性的最主要因素，也是影响摆动腿特别是小腿爆发式前摆的重要因素。 基于对疲劳后踢球技术特征改变机理的揭示来看，疲劳后踢球技术的改变主要是肌肉疲劳引起的肌力下降以及摆动腿环节配合模式的改变引起的。建议参照运动最佳机能状态下的踢球技术动作加强疲劳后踢球技术的训练，加强肢体运动的协调性练习，建立正确的动作概念和本体感觉，提高神经灵活性，使大脑皮质的兴奋与抑制在时空上达到最佳模式，纠正错误动作，形成正确运动技术。此外，应该加强疲劳状态下关节力量的爆发式训练，特别是伸膝肌群力量的训练，以保证疲劳后摆动腿较快的摆动速度。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1研究背景

1.2研究目的

2文献综述

2.1体能在足球项目中的意义

2.2踢球技术的研究现状

2.2.1踢球技术的运动学研究

2.2.2踢球技术的动力学研究

2.2.3踢球技术的肌肉力学研究

2.3小结

3研究思路与流程

4研究对象与方法

4.1研究方案

4.2研究过程

4.2.1实验一：疲劳模型的实验研究

4.2.2实验二：疲劳前正脚背踢球技术的实验研究

4.2.3实验三：足球运动员疲劳生成与判定的实验研究

4.2.4实验四：疲劳后正脚背踢球技术的实验研究

4.3研究方法

4.3.1三维录像拍摄与解析法

4.3.2逆向动力学法

4.3.3肌电信号分析法

4.4数据的提取

4.4.1运动学数据的提取

4.4.2动力学数据的提取

4.4.3肌电信号数据的提取

4.5实验设计与数据处理

5结果与分析

5.1疲劳模型的建立与足球运动员疲劳的判定

5.1.1疲劳模型的分析

5.1.2足球运动员疲劳的判定

5.1.3小结

5.2踢球技术摆动腿摆动阶段的时相划分及其特征

5.2.1摆动阶段的时相划分

5.2.2摆动阶段的时相特征

5.3疲劳前后正脚背踢球运动学信息变化特征

5.3.1摆动腿摆动时间特征与位移特征

5.3.2摆动腿摆动速度特征

5.3.3摆动腿摆动协调配合特征

5.3.4小结

5.4疲劳前后正脚背踢球动力学信息变化特征

5.4.1摆动腿关节的肌力矩特征

5.4.2摆动腿关节的功率特征

5.4.3小结

5.5疲劳前后正脚背踢球肌肉力学信息变化特征

5.5.1疲劳前、后正脚背踢球摆动腿摆动阶段整体信号特征

5.5.2疲劳前、后正脚背踢球摆动腿摆动阶段主要工作肌做功变化特征

5.5.3疲劳后摆动腿环节活动顺序失调机理

5.5.4小结

6主要结论与建议

6.1主要结论

6.1.1运动员疲劳的生成与判定

6.1.2疲劳前后正脚背踢球运动学变化特征

6.1.3疲劳前后正脚背踢球动力学变化特征

6.1.4疲劳前后正脚背踢球肌肉力学变化特征

6.2主要建议

参考文献

致谢

附件