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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，

中國隊以0.532分之差不敵日本隊，

獲得銀牌。

而體操女隊方面，

在7月31日巴黎奧運(yùn)會

競技體操女子團(tuán)體決賽中，

中國隊以162.131分的

總成績獲得第六名。

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

體操運(yùn)動項目的特征

競技體操，通常簡稱“體操”，男子項目包括自由體操、鞍馬、吊環(huán)、跳馬、雙杠、單杠 6 個單項，簡稱“自鞍吊跳雙單”；女子項目包括跳馬、高低杠、平衡木、自由操 4 個單項，簡稱“跳高平自”。體操是我國的傳統(tǒng)優(yōu)勢項目，誕生了許多以中國體操運(yùn)動員命名的動作，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)是動作難度大、技術(shù)復(fù)雜，具有一定的驚險性，同時也有很強(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作等。這些精彩的體操動作中，也蘊(yùn)含了豐富的物理學(xué)知識。

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

體操運(yùn)動中的旋轉(zhuǎn)

在體操項目里，除了與器械一同完成的旋轉(zhuǎn)，比如鞍馬的全旋，單杠、高低杠項目中的大回環(huán)等，體操運(yùn)動員自身旋轉(zhuǎn)的主要類型是空翻和轉(zhuǎn)體?？辗抢@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°。

體操項目中，有些動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)體同時完成的動作。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)動員競技實(shí)力的體現(xiàn)，完成分是運(yùn)動員完成動作質(zhì)量的體現(xiàn)。因此，運(yùn)動員必須兼顧成套動作的難度價值和完成質(zhì)量，才能獲得理想的最終得分。

高水平體操運(yùn)動員主要通過掌握高難度空翻轉(zhuǎn)體動作來提升自己的競爭實(shí)力。不同的翻騰周數(shù)和轉(zhuǎn)體度數(shù)，決定了動作的難度分值。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°難度會增加到0.7。

不同的身體姿態(tài)完成同一個動作，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。

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

同一個動作在不同的項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)動之父”，一個原因是體操項目歷史悠久，另外一個原因就是練習(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作，都需要強(qiáng)大的力量和爆發(fā)力等，同時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)動員的助跑、起跳、騰空時間有著非常直接的關(guān)系。特別是起跳動作，直接影響了后面的騰空高度和時間，進(jìn)而決定了后續(xù)動作的完成質(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)動軌跡就是一條拋物線，而且這個軌跡在起跳一瞬間就已經(jīng)決定了。

根據(jù)物理學(xué)原理，自由落體時運(yùn)動員的騰空時間是確定的。運(yùn)動員在這樣一個確定的時間范圍內(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)動作。這里涉及到一個重要的物理學(xué)概念——轉(zhuǎn)動慣量。

轉(zhuǎn)動慣量是描述物體對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動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)的動力學(xué)特性。轉(zhuǎn)動慣量在體操動作中是如何體現(xiàn)的呢？簡單來說，當(dāng)運(yùn)動員起跳到空中后，除了重力以外不受其他外力，合外力矩為0，滿足角動量守恒的條件。此時運(yùn)動員身體舒張，轉(zhuǎn)動慣量變大，角速度變小；相反，運(yùn)動員盡力抱住自己或者團(tuán)緊身體的時候，轉(zhuǎn)動慣量變小，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)完成同一個動作，難度分值不一樣的原因。一般來說，同一個動作難度：直體>屈體>團(tuán)身。

器械對于運(yùn)動員空翻動作的影響

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)動員展現(xiàn)更復(fù)雜、更優(yōu)美的難度動作，同時降低受傷風(fēng)險和減小心理恐懼，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)、難度動作創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)，推動競技體操向著力、難、穩(wěn)、新、美的方向不斷發(fā)展。

在競技體操發(fā)展過程中，自由體操場“彈簧地板”的出現(xiàn)，使得自由體操中的空翻類動作得到空前發(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)動作得到前所未有的發(fā)展，也使體操女子運(yùn)動員在比賽中可以做出毫不遜色于男子的動作。

此外，不同項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、長褲及襪子或體操鞋。這是因為自由操和跳馬項目主要依靠下肢來完成動作，下肢力量和爆發(fā)力是他們完成很多大難度空翻轉(zhuǎn)體動作的主要動力來源，穿短褲有利于運(yùn)動員發(fā)力和做動作，特別是做團(tuán)身動作時可以更牢固地抱腿。

其他項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。這類項目中的大難度空翻、轉(zhuǎn)體動作主要是依靠上肢發(fā)力來完成，穿長褲能展現(xiàn)體操運(yùn)動員的健美形體、表現(xiàn)體操動作的飄逸和美感。

撰文：何衛(wèi)（國家體育總局體育科學(xué)研究所副研究員、國家體操隊科研保障團(tuán)隊負(fù)責(zé)人）

圖文統(tǒng)籌：段大衛(wèi)