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7月30日凌晨結(jié)束的巴黎奧運(yùn)體操男團(tuán)決賽，

中國(guó)隊(duì)以0.532分之差不敵日本隊(duì)，

獲得銀牌。

而體操女隊(duì)方面，

在7月31日巴黎奧運(yùn)會(huì)

競(jìng)技體操女子團(tuán)體決賽中，

中國(guó)隊(duì)以162.131分的

總成績(jī)獲得第六名。

體操作為一項(xiàng)歷史悠久且充滿挑戰(zhàn)的運(yùn)動(dòng)，雖然兩項(xiàng)賽事中國(guó)運(yùn)動(dòng)員未能拿到理想成績(jī)讓人十分遺憾，但是競(jìng)技體育的不確定性和挑戰(zhàn)性在此體現(xiàn)。體操運(yùn)動(dòng)員們?cè)谫悎?chǎng)上的每一次飛躍，每一次旋轉(zhuǎn)，都不僅僅是技術(shù)的展示，更是對(duì)力學(xué)原理的深刻理解和應(yīng)用。

體操運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特征

競(jìng)技體操，通常簡(jiǎn)稱“體操”，男子項(xiàng)目包括自由體操、鞍馬、吊環(huán)、跳馬、雙杠、單杠 6 個(gè)單項(xiàng)，簡(jiǎn)稱“自鞍吊跳雙單”；女子項(xiàng)目包括跳馬、高低杠、平衡木、自由操 4 個(gè)單項(xiàng)，簡(jiǎn)稱“跳高平自”。體操是我國(guó)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目，誕生了許多以中國(guó)體操運(yùn)動(dòng)員命名的動(dòng)作，如楊威跳，李小鵬跳、李小鵬掛等。

體操追求力、難、穩(wěn)、新、美，其特點(diǎn)是動(dòng)作難度大、技術(shù)復(fù)雜，具有一定的驚險(xiǎn)性，同時(shí)也有很強(qiáng)的觀賞性。比賽中最引人注目的就是各種高難度的空翻、轉(zhuǎn)體以及在器械上飛來飛去的動(dòng)作等。這些精彩的體操動(dòng)作中，也蘊(yùn)含了豐富的物理學(xué)知識(shí)。

整體上來說，體操屬于技巧類項(xiàng)目，每個(gè)單項(xiàng)都有其獨(dú)特的魅力和技巧要求。自由操項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成一系列連續(xù)且流暢的動(dòng)作，這既考驗(yàn)他們的身體控制能力，也考驗(yàn)他們的創(chuàng)意和表現(xiàn)力。鞍馬不能有靜力性動(dòng)作，必須流暢地連續(xù)完成；但吊環(huán)項(xiàng)目要求必須有靜力性動(dòng)作，而且需要保持2秒。跳馬只需要完成一個(gè)動(dòng)作（單項(xiàng)比賽需要兩跳）；而其他項(xiàng)目要求運(yùn)動(dòng)員完成一套動(dòng)作。此外，有些項(xiàng)目有時(shí)間要求，超時(shí)會(huì)扣分。

體操運(yùn)動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)

在體操項(xiàng)目里，除了與器械一同完成的旋轉(zhuǎn)，比如鞍馬的全旋，單杠、高低杠項(xiàng)目中的大回環(huán)等，體操運(yùn)動(dòng)員自身旋轉(zhuǎn)的主要類型是空翻和轉(zhuǎn)體。空翻是繞著人體的橫軸旋轉(zhuǎn)，有一周、兩周、三周的空翻。轉(zhuǎn)體主要是繞著人體的縱軸旋轉(zhuǎn)，如180°、360°，最大轉(zhuǎn)體周數(shù)可達(dá)1440°。

體操項(xiàng)目中，有些動(dòng)作只是單純的空翻或者單純的轉(zhuǎn)體，但更多是空翻和轉(zhuǎn)體同時(shí)完成的動(dòng)作。此外，兩周及以上空翻加轉(zhuǎn)體的復(fù)合軸旋轉(zhuǎn)稱為“旋”空翻。

空翻和轉(zhuǎn)體動(dòng)作的難度

經(jīng)常觀看體操比賽的觀眾可能知道，體操最終得分主要由難度分（D分）和完成分（E分）組成。難度分是體操運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技實(shí)力的體現(xiàn)，完成分是運(yùn)動(dòng)員完成動(dòng)作質(zhì)量的體現(xiàn)。因此，運(yùn)動(dòng)員必須兼顧成套動(dòng)作的難度價(jià)值和完成質(zhì)量，才能獲得理想的最終得分。

高水平體操運(yùn)動(dòng)員主要通過掌握高難度空翻轉(zhuǎn)體動(dòng)作來提升自己的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。不同的翻騰周數(shù)和轉(zhuǎn)體度數(shù)，決定了動(dòng)作的難度分值。比如在男子自由體操中，團(tuán)身后空翻1周難度只有0.1；團(tuán)身后空翻兩周難度為0.3；團(tuán)身后空翻三周難度為0.8。而如果加了轉(zhuǎn)體，如團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體1080°難度會(huì)增加到0.7。

不同的身體姿態(tài)完成同一個(gè)動(dòng)作，難度分值也不相同。比如在男子自由體操中，通過團(tuán)身姿勢(shì)完成后空翻兩周轉(zhuǎn)體1080°難度為0.7，而通過直體完成難度為0.8。

同一個(gè)動(dòng)作男子和女子難度也不相同。比如在自由操項(xiàng)目中，團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體1080°在男子自由體操項(xiàng)目中難度為0.7，但在女子項(xiàng)目中難度為1.0。這也是目前女子自由體操的最大難度動(dòng)作。

同一個(gè)動(dòng)作在不同的項(xiàng)目中具有不同的難度。以女子體操為例：團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°（俗稱“團(tuán)炫”）在高低杠項(xiàng)目中難度為0.4；在自由體操中難度為0.5；在平衡木中難度為0.7。

力與美的結(jié)合身體素質(zhì)

體操被稱為“運(yùn)動(dòng)之父”，一個(gè)原因是體操項(xiàng)目歷史悠久，另外一個(gè)原因就是練習(xí)體操能夠全面提升力量、速度、柔韌等身體素質(zhì)。無論是在什么器械上完成的高難度空翻動(dòng)作，都需要強(qiáng)大的力量和爆發(fā)力等，同時(shí)要求極高的心理素質(zhì)。

物理學(xué)因素

空翻和轉(zhuǎn)體，與運(yùn)動(dòng)員的助跑、起跳、騰空時(shí)間有著非常直接的關(guān)系。特別是起跳動(dòng)作，直接影響了后面的騰空高度和時(shí)間，進(jìn)而決定了后續(xù)動(dòng)作的完成質(zhì)量。

無論是從自由體操墊子上起跳、撐馬后離開跳馬、從平衡木或者單杠完成下法，人一旦離開了器械以某個(gè)角度進(jìn)入空中，除了重力以外就不受任何外力，人體運(yùn)動(dòng)軌跡就是一條拋物線，而且這個(gè)軌跡在起跳一瞬間就已經(jīng)決定了。

根據(jù)物理學(xué)原理，自由落體時(shí)運(yùn)動(dòng)員的騰空時(shí)間是確定的。運(yùn)動(dòng)員在這樣一個(gè)確定的時(shí)間范圍內(nèi)，只能通過改變身體姿態(tài)來調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度，從而完成技術(shù)動(dòng)作。這里涉及到一個(gè)重要的物理學(xué)概念——轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述物體對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的慣性大小的物理量。它與物體的質(zhì)量分布和旋轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)，決定了物體旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)特性。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在體操動(dòng)作中是如何體現(xiàn)的呢？簡(jiǎn)單來說，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員起跳到空中后，除了重力以外不受其他外力，合外力矩為0，滿足角動(dòng)量守恒的條件。此時(shí)運(yùn)動(dòng)員身體舒張，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變大，角速度變小；相反，運(yùn)動(dòng)員盡力抱住自己或者團(tuán)緊身體的時(shí)候，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變小，角速度變大，轉(zhuǎn)速越快。這也正是前面所說的不同身體姿態(tài)完成同一個(gè)動(dòng)作，難度分值不一樣的原因。一般來說，同一個(gè)動(dòng)作難度：直體>屈體>團(tuán)身。

器械對(duì)于運(yùn)動(dòng)員空翻動(dòng)作的影響

隨著體操訓(xùn)練和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了滿足運(yùn)動(dòng)員展現(xiàn)更復(fù)雜、更優(yōu)美的難度動(dòng)作，同時(shí)降低受傷風(fēng)險(xiǎn)和減小心理恐懼，體操器械在樣式、高度、材質(zhì)等方面不斷改進(jìn)。反過來，體操器械的發(fā)展，特別是先進(jìn)彈性材料的使用，也為體操規(guī)則改進(jìn)、難度動(dòng)作創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)，推動(dòng)競(jìng)技體操向著力、難、穩(wěn)、新、美的方向不斷發(fā)展。

在競(jìng)技體操發(fā)展過程中，自由體操場(chǎng)“彈簧地板”的出現(xiàn)，使得自由體操中的空翻類動(dòng)作得到空前發(fā)展；跳馬踏板高度和馬面支撐區(qū)面積的增加，為一大批高難度空翻類動(dòng)作的產(chǎn)生提供了可能；高低杠兩杠間距離的不斷加大，使杠上大回環(huán)動(dòng)作得到前所未有的發(fā)展，也使體操女子運(yùn)動(dòng)員在比賽中可以做出毫不遜色于男子的動(dòng)作。

此外，不同項(xiàng)目穿的衣服也不一樣，比如男子自由操、跳馬可以穿短褲并光腳，但是鞍馬、吊環(huán)、雙杠、單杠是穿背心、長(zhǎng)褲及襪子或體操鞋。這是因?yàn)樽杂刹俸吞R項(xiàng)目主要依靠下肢來完成動(dòng)作，下肢力量和爆發(fā)力是他們完成很多大難度空翻轉(zhuǎn)體動(dòng)作的主要?jiǎng)恿碓矗┒萄澯欣谶\(yùn)動(dòng)員發(fā)力和做動(dòng)作，特別是做團(tuán)身動(dòng)作時(shí)可以更牢固地抱腿。

其他項(xiàng)目則主要是依靠上肢來完成，鞍馬、雙杠主要是上肢的支撐力量，吊環(huán)和單杠主要是上肢的懸垂力量。這類項(xiàng)目中的大難度空翻、轉(zhuǎn)體動(dòng)作主要是依靠上肢發(fā)力來完成，穿長(zhǎng)褲能展現(xiàn)體操運(yùn)動(dòng)員的健美形體、表現(xiàn)體操動(dòng)作的飄逸和美感。

撰文：何衛(wèi)（國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所副研究員、國(guó)家體操隊(duì)科研保障團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人）

圖文統(tǒng)籌：段大衛(wèi)