纵跳在很多运动项目的选材和训练中都有广泛应用[1-6].例如跳高、跳远、举重、武术套路、跆拳道、篮球、排球等。同时，纵跳也是体现普通人群跳跃能力的基本指标之一[7].下蹲跳 （Counter Movement Jump,CMJ）是纵跳的一种特殊形式，是一种垂直起跳前先下蹲的纵跳方式。在CMJ过程中，首先要屈膝下蹲，下肢伸肌群被动拉长；然后要蹬伸起跳，下肢伸肌群主动收缩。肌肉的此种收缩方式称为超等长收缩，有利于增强向心收缩时肌肉的力量。目前，国内外对于CMJ的研究大多集中在训练方法对跳跃能力的影响[8-12]或不同运动项目CMJ力学特征[13-14]等方面，很少有关于一般人群CMJ运动生物力学特征的分析[15].本研究从动力学、运动学两个方面探索一般青年男子CMJ的特征，旨在揭示摆臂在下蹲跳中的作用机理，探索合理的摆臂技术特征，为运动员选材、科学训练以及增强普通人群纵跳能力提供依据。
1 研究对象与方法
1.1研究对象
本实验选取了64名普通青年男子大学生作为研究对象，要求身体健康，近两个月没有伤病情况，四肢健全没有陈旧性疾病，基本情况见表1.【1】
1.2研究方法
文献资料法。在中国知网上查阅有关 “下蹲跳”的文献资料，了解相关研究方法和成果。
实验测试法。本研究采用动力学和运动学同步测试。动力学测试采用中国科学院合肥智能研究所研制的KY三维测力平台，采用频率为500 Hz/s,动力学分析中均扣除了受试者体重；运动学测试采用JVC9800摄像机进行二维摄像，拍摄速度50fps,拍摄距离为10m,摄像机主光轴垂直于运动平面，录像解析软件采用的是dartfish5.0.所有测试在一周内完成，每个上午的9∶30开始，11∶30结束。每位受试者摆臂CMJ和不摆臂CMJ均测试三次，分析时取动作最协调的一个。摆臂CMJ测试要求：受试者垂直站立于测力台上，两腿开立与肩同宽，起始动作为双臂竖直举起，自由摆臂下蹲，垂直起跳。不摆臂CMJ测试要求：受试者双手交叉背于身后，两腿开立与肩同宽，直立开始自由下蹲垂直起跳。
统计分析法。定量数据的描述方法为均数±标准差。摆臂与不摆臂的对比分析采用的是配对样本t检验。显着性水平为0.05,非常显着性水平为0.01.
2 结果与分析
2.1 CMJ动作阶段及基本特征分析
图1和图2分别是摆臂和不摆臂自由纵跳Fz随时间变化曲线图。结合摄像法的同步分析，可以总结出CMJ的动作阶段和基本特征。
摆臂CMJ的动作阶段和基本特征：
ab段为加速下蹲阶段。手臂由垂直状态下摆，髋、膝、踝关节角度均减小，支反力 （地面支撑反作用力）迅速减小，身体重心加速度方向向下。
b点身体重心向下运动加速度值达到最大，支反力最小。
bc段为缓冲阶段。手臂由前向后绕肩关节摆动，髋、膝、踝关节角度进一步减小，下肢伸肌群离心收缩，加速度由负值转为正值 （方向向上为正）。
c点是缓冲最大时刻，也是由缓冲转为蹬伸的临界点，手臂向后上方摆动到最大限度，身体重心达到最低点，支反力最大，加速度值最大，身体重心运动速度为0.仅摆臂CMJ出现了o点平台区，此时手臂几乎处于垂直状态。
cf段为蹬伸阶段。手臂由后向前摆动，髋、膝、踝关节角度不断增大，下肢伸肌群由离心收缩转为向心收缩。
cd段为蹬伸阶段初期，手臂由后上方向下摆动，支反力减小，d点时手臂几乎处于垂直状态；de段为蹬伸中期，手臂由垂直向前上方摆动，支反力增大；ef段为蹬伸末期，手臂继续上摆，支反力迅速减小，直到蹬离地面变为0.fg段为腾空阶段。
f点为离地瞬间，g为着地瞬间。根据腾空阶段时间长度可计算跳跃高度。公式为h=gt2/2,公式中g为重力加速度，t为腾空时间的一半。
不摆臂CMJ动作阶段划分方法和摆臂时一致。但是，两者最明显的区别是不摆臂CMJ时没有 “o”点，“e”点比摆臂时低。
2.2跳跃高度分析
根据腾 空 时 间 可 以 计 算 跳 跃 高 度，摆 臂 跳 跃 高 度 为0.459±0.027m,不摆臂跳跃高度为0.420±0.022m.t检验表明，差异非常显着，摆臂比不摆臂提高了约8.5%.通过查阅文献资料，了解到摆臂在缓冲阶段可以减少地面的支反力，在蹬伸阶段可以增大地面的支反力，还可以提高重心，有利于 跳 跃 高 度 的 提 升[16-19].但 是 这 些 不 足 以 揭 示CMJ的生物力学特征。我们需要对CMJ进行更加全面和深入的剖析，找出影响跳跃高度的因素，辅助我们有针对性地制订更加详细的训练或练习方案，提高跳跃高度。
2.3 CMJ时间、空间参数特征分析【2】
表2表明，CMJ脚触地的整个阶段 （af），摆臂与不摆臂总用时没有显着性差异。下蹲缓冲阶段 （ac），摆臂CMJ与不摆臂总时长没有差异，但是相对于不摆臂CMJ,摆臂CMJ在加速下蹲阶段用时较短，在缓冲阶段用时较长。结合图1和图2的Fz-t曲线可知，加速下蹲阶段，手臂向下摆动，惯性力减小了支反力，加深了人体的失重状态，使人体较快地达到了最大失重状态；缓冲阶段，摆臂CMJ出现了o点平台区。
o点开始，手臂由垂直状态向后上方摆动，惯性力矩、重力矩、支反力矩与肌肉伸力矩的对抗延长了缓冲时间。
蹬伸阶段，摆臂CMJ比不摆臂用时较长，主要表现在蹬伸的中期和后期。蹬伸初期，摆动CMJ中，手臂加速下摆，肌肉伸肌群迅速克服阻力矩，有利于身体向上速度的增加；蹬伸中期，手臂开始上摆，惯性力向下，加大了地面的支反力，有利于身体向上的进一步加速；蹬伸后期，手臂上摆速度减小甚至制动，有利于蹬伸动作的完成，同时提高了身体重心，实现了动量矩由手臂向身体的转移。蹬伸中后期，由于支反力的加大，延长了肌肉伸力矩和阻力矩的对抗时间。【3】
表3中，肩关节角度指手臂与躯干纵轴夹角，手臂在躯干前角度为正，在躯干后为负。无论摆臂与否，所有关节角度均是 “大-小-大”的变化过程。
CMJ中，至c时刻，所有关节角度达到了最小值，说明在最大缓冲时刻，所有关节被 “压缩”,弹性势能储存到极致，已经做好了下一步蹬伸的准备。髋关节和膝关节是蹬伸用力最主要的两个关节。摆臂CMJ中，髋、膝两关节被 “压缩”程度均低于不摆臂的情况，这可能是由于上臂后摆至极限出现了制动，导致向上的动量矩向全身传递，从而减小了支反力，同时也减轻了对两关节的压缩。
在b时刻，摆臂CMJ中，髋、膝两关节角度均远远大于不摆臂的情况。这是由于摆臂下蹲阶段，向下加速是通过髋、膝关节的屈曲和向下摆臂的双重作用实现的，而不摆臂仅是通过髋、膝关节的屈曲实现。
2.4 CMJ动力学参数特征分析【4】
由表4可知，对于整个CMJ过程，摆臂CMJ比不摆臂冲量较大。但是，在下蹲缓冲阶段，摆臂与不摆臂CMJ的冲量没有显着性差异。而且，在蹬伸阶段，除了蹬伸初期外，其他时间段中，摆臂的冲量均比不摆臂大。蹬伸初期，由于加速向下摆臂的作用，摆臂纵跳的冲量小于不摆臂。
从地面反作用力的角度而言，除了c点，也就是最大缓冲时刻外，摆臂纵跳时支反力均大于不摆臂。结合表3中c点的关节角度可知，这是由于摆臂CMJ时，髋、膝关节被“压缩”的程度弱于不摆臂的情况。
c点是缓冲动作转换为蹬伸动作的关键时刻，因此，可以认为，髋、膝关节较弱的“压缩”程度促成了较小的关节角度，进而表现的支反力较小，这有利于蹬伸力矩克服阻力矩，进行快速的蹬伸加速。
3 结论
摆臂CMJ比不摆臂跳跃高度提高约8.5%.
下蹲缓冲阶段，摆臂CMJ与不摆臂总时长没有差异。但是，相对于不摆臂CMJ,摆臂CMJ在加速下蹲阶段用时较短，在缓冲阶段用时较长。
缓冲阶段，摆臂CMJ出现了o点平台区。o点开始，手臂由垂直状态向后上方摆动，惯性力矩、重力矩、支反力矩与肌肉伸力矩的对抗延长了缓冲时间。
蹬伸阶段，摆臂CMJ比不摆臂用时较长，主要表现在蹬伸的中期和后期。
在最大缓冲时刻，所有关节角度达到了最小值，摆臂时髋、膝两关节被 “压缩”程度均低于不摆臂的情况，支反力也小于不摆臂情况，这有利于蹬伸力矩克服阻力矩，进行快速的蹬伸加速。
蹬伸中期和后期，摆臂CMJ的冲量均比不摆臂大。蹬伸初期，由于加速向下摆臂的作用，使摆臂纵跳的冲量小于不摆臂。
参考文献：
[1]陈海春，陈慧娟，邱应龙，等.奥运优秀后备轻量级男子举重运动员选材模型研究[J].北京体育大学学报，2012（4）：137-140.
[2]魏俊民，吴长稳，王力，等.体能主导类速度性项群与国民体质纵跳成绩区域分布关系的研究[J].河北体育学院学报，2010（4）:75-77.
