科技短跑起跑姿势的运动生物力学分析短跑被分成两个主要阶段，每个主阶段又包含着相应的子阶段，如图1所示:图 1： 100m 跑时相划分(Mendoza&Scholihorn, 1993).一个最佳的起跑动作(包括反应时和起动速度)应该是运动员用力蹬离起跑器后， 能获得最大蹬离效益,获得最好的反应时和最快的起动速度，并且让运动员在起 跑后的几步内获得正确的身体跑动姿势在任何一个短距离跑的项目中,起跑对整个过程都是非常重要的多年来很多研 究都集中在模仿优秀运动员的起跑姿势或以试正误的研究方法来评价运动员起 跑技术的优劣，随着当今计算机模拟和仿真技术的发展和完善，短跑起跑技术应 该得到更大程度的提高一些研究表明在短跑起跑时身体的每一个关节都有特定的角度，主要是使身体各 环节在短时间内承担最佳负荷和产生最大的起动力量这些关节角度对任何一个 短跑运动员来说在本质上都应该是相同的(Harland&Steele,1997)下面就起跑技术各方面的运动生物力学研究内容做一简单综述1•起跑器位置教练开始教运动员起跑技术时，首要做的事情是研究和决定该运动员起跑器放置 的距离，早期运动员采用两抵脚板缩短(一般是14—28cm)、高躬腰或起跑器接 近起跑线的接近式起跑技术，其理论基础是身体重心越靠近起跑线越，完成起跑 动作就会越快(Dickinson， 1934; Doherty， 1985)。
但随着肌肉“牵张反射” 理论的发现和重要应用，由于接近式起跑不利于肌肉的预拉伸产生牵张反射，已 经不再适用了(Doherty，1985； Kistier, 1934)逐渐取而代之的是拉长式起跑 技术就是起跑器安放和两抵脚板的距离都拉长(一般为50--70cm)，让运动员 的身体过分的拉长，但结果是适得其反，过分拉长的肌肉使起跑动作更加慢了 (Harland&Steele, 1997)目前广泛采用的是中等距离的中等式起跑技术，运 动员一般是采用距离起跑线30-50厘米的距离(Doherty, 1985)Henry(1952) 和Stock(1962)的研究都发现：“与拉长式和缩短式起跑相比，中等式起跑技术 能够产生最佳的短跑技术动作（最短的反应时和最快的起动速度），帮助运动员 在20码至50码的距离中跑出（三种起跑形式中）个人的最好成绩Schot和Knutzen（1992）建议中等式起跑技术起跑器最佳安放位置是：“两抵脚 板间的距离应设置为个人的小腿胫骨长度（约占整个腿长的45%），前抵脚板到 起跑线后沿的距离为个人胫骨长度的60% （即两踏脚座之间距离的60%） 从理论上讲，中等式起跑技术能让运动员更加合理的利用小腿伸肌一腓肠肌和比 目鱼肌的牵张反射（Stock, 1962）,让运动员获得最佳的小腿发力位置，产生更 大的推动身体向前的冲力（Hoster&May, 1979）。
2. 起跑器抵脚板的安放角度设定好起跑器位置后，运动员还要调节起跑器抵脚板的角度，以适合双脚的放置 Guissard、Duchateau和Hainaut （1992）对中等式起跑技术起跑器前抵脚板不同 的角度对起跑速度的影响进行了研究研究方法是在其它条件相同的情况下，将 起跑器前抵脚板与水平面的夹角分别设置为70°、50°和30°，测定不同角度 下小腿三头肌的肌电图和最大蹬力他们发现随着前抵脚板角度从70° —50° —30°的逐渐减小，蹬力数值在逐渐加大，起跑速度加快而反应时 没有显著变化，三个角度下的肌电活动也没有显著变化由此他们认为，前抵脚 板角度为30时，运动员小腿三头肌肌肉在“拉长一缩短”周期中能够获得最 大利益，能够更有效地提高收缩速度（如图2）图2：同一受试者在三种不同角度下，比目鱼肌和腓肠肌的长度典型变化情况 变量表示肌肉长度变化百分比，设定参考长度（原始长度）为膝关节和踝关节 都在90度（双膝）时的两肌肉长度，正值或负值分别表示肌肉的伸长或缩短Guissard、 Duchatea 和 Hainaut 1992）从图示可以看出，在30°时二者变化是非常协调一致的，这可能是由神经系统 支配和肌肉系统收缩机械运动共同的结果。
所以在30时能够提高小腿的蹬离 力量，增加短跑起跑的速度因此，改变起跑器抵脚板的倾斜角度，能够改变肌 肉发力的力量，实现在短时间内更快地完成起动动作3. 在预备姿势下的膝关节角度运动员首先必须知道自己的优势腿，并把优势腿放在前抵脚板上，劣势腿放在后 抵趾板上原因是优势腿不必要在起动阶段从肌肉“预拉伸”中获取更大的益处, 而劣势腿更需要在预备姿势中优势腿比劣势腿接触起跑器的时间更长，施加力 量更大，支撑体重更多优势腿的确定可以通过单腿负荷大小，或习惯性反转身 体(教练员也可以在运动员毫无知觉的情况下，向前或向后推动运动员，运动员 习惯用来抓地保护自己的那条腿即是主动腿)等方法来决定(USATF, 1997) 对世界高水平短跑运动员预备姿势模型研究得出：“最佳的膝关节角度是前腿一 般在90到111°之间，后腿一般在118到136之间”(Harland&Steele, 1997)但这些角度范围是否对所有短跑运动员适用？还值得探讨4. 在预备姿势中的髋关节角度Mero、Luhtanen和Komi(1983)研究了世界最优秀短跑运动员的髋关节角度，并 与普通短跑运动员的髋关节角度进行比较发现世界最优秀运动员髋关节角度明 显小于普通运动员的髋关节角度。
他们认为髋关节角度不同，其伸肌群产生的力 量也有很大的不同角度降低，能够有效地提高髋部伸肌群的“牵张反射”和肌 群“长度一张力”的关系，使髋部产生更大的力量然而Harland和Steele(1997) 研究也发现，如果髋关节角度过分地减小，将会直接导致髋关节伸肌群的强直、 工作效率降低和增大双臂的支撑负荷因为随着髋关节角度降低，会使整个身体重心前移，使双臂承受更大的身体重量 而不是由强大下肢来承担较大的身体重量，这是极为不利的Mero、Luhtanen 和Komi(1983)研究表明，世界优秀短跑运动员预备姿势的最佳髋关节角度，前 腿平均为41°，后腿平均是80°左右然而普通运动员两个髋关节角度比优秀 选手都要大一些(前腿平均为52°，后腿平均是89° )，因此相对于优秀运动 员来说，普通运动员利用髋关节伸肌群的“牵张反射”的效率会降低5. 身体重心很多学者认为短跑运动员的身体重心应该尽可能的靠近起跑线(Harland& Steele, 1997)，过去运动员们也大都使用缩短式起跑来尽力使身体重心前移 现在已经证明这是一种效率很低的起跑方式，要获得更多肌群“预拉伸”的益处, 最佳起跑方式是使用中等式起跑技术。
一些运动员也试图在中等式起跑中采用把双肩前伸，使重心前移，尽可能的靠近 起跑线，或把重心前移稍微越过起跑线的起跑技术然而Atwater(1982)和 Ozolin(1988)研究发现：“发令枪响后，双手从身体开始起动到离开跑道的时 间接近0.15到0.20秒，这就意味着发令枪响后，运动员的双臂已经不再承担支 撑身体的重量，双手也不再给身体施力，整个身体重心向前快速运动只能靠两腿 的力量了”由于双手支撑在地面的时间比较短暂，因此Henry认为，在预备姿 势中双臂应该尽可能少的承担身体重量Atwater(1982)的研究发现，世界级优 秀短跑运动员预备姿势时，身体重心距离起跑线的水平长度为0.12--0.20米， 身体重心的垂直范围为0.48—0.66米不同的运动员之间，这些数据有着很大 的不同，但是对不同的起跑动作技术方式并没有明显的影响这个变化范围主要 是为运动员主动改善自己起跑技术上的不足，提供一个空间(Francis&Coplon, 1991)，只要在这个变化范围内，运动员可以找到一个最好的、感觉最舒适和最 适合自己的起跑范围，而不需要硬性规定一个一成不变的数值范围6•手，胳膊和肩的位置手应该以一个舒服的宽度分开放置在起跑器的正后沿(约与肩同宽)(USATF, 1997),手指的形状为弓型，指尖触地。
双手的这种放置能确保运动员不会用上 肢来承担较大的身体重量，把身体大部分重量留给双腿来承担胳膊也应该尽可能少的承担身体的重量，因为与地面作用的时间短，产生的爆发 力量有限(Atwater, 1982； Henry， 1952； Ozolin, 1988)预备姿势时胳膊应该 在肘关节处成一条直线，在发令枪响之前上肢要作为一个整体单位参与预备姿势 的姿态构成Schot和Knutzen(1992)的研究发现，两个肩关节的角度最好接近90°，以减轻 上肢的负荷并保持其他关节的舒适性Harland&Steele(1997)研究建议，短跑 运动员的肩关节应该稍微向前伸接近到80°这个范围内，肩关节 角度的大小可以由运动员的自我感觉舒适程度来决定预备姿势最为重要的特征是胳膊的位置及其对后继动作的影响，运动员一定要确 保发令枪响后，上肢的摆动立即达到一个正确的运动姿势(USATF, 1997)Bhowmick和Bhattacharyya(1988)研究发现，上肢的摆动并不能增加运动员向前 的水平速度，而是有助于协调腿的运动，提高运动员的步长上肢的水平摆动也有助于平衡髋关节旋转产生的角动量，在垂直方向上为腿的爆 发用力创造一个适宜的发力环境。
他们发现如果上肢的摆动是正确的运动形式的 话，身体的其他部分也能够进行正确的运动图3就是短跑运动员起跑后两步结 构的棍图图示图3 短跑运动员从起跑开始两步棍图图示，Mero、Luhtanen和Komi(1983) Korchemny(1992)赞成上肢的有力摆动是快速起动的关键要素之一，也非常关心 起跑开始后前几步的运动技术特征，因为前几步本质上已经建立了剩余比赛步的 基本特征他的观点是短跑运动员在起跑器上就一定要让身体各环节处于正确的 姿势中，高水平的短跑运动员还必须学会如何在正确的蹬离起跑器后，进入正确 的跑动模式之中Korchemny还设计了决定短跑运动员起跑能力和加速能力的直 接和间接测试表如表1和表2所示：表1运动训练新概念的间接指标测试结果(Korchemny ， 1992)测试成绩男子女子深蹲到90°(一次)181—227Kg140—181Kg使用体重的80%负荷5次快速深蹲到90°不超过4.30s不超过5.00s提拉90.50--113.50Kg54.50--68.00Kg立定跳远3.00--3.30m2.55—2.70m立定三级跳远8.23—9.14m7.62—8.23m立定纵跳80.5--85cm70--75cm一步纵跳87.5一一90cm75--80cm从箱上跳深(45cm)(30cm)(单腿着地即刻前跳)6.75--6.90m6.30--6.60m表2运动训练新概念直接指标测试结果(Korchemny , 1992)测试成绩男子女子0.91s或更好1.0s或更好最大速度(从接近30米之后的10米)10.00m/s10.00m/s步长步频2.35m或更长2.15m或更长4.65/s或更好4.70/s或更好起跑30m距离3.85s或更好4.20s或更好(从起动开始)平均速度7. 80m/s7.15m/s步长1.82m1.72m步频4.30/s4.15/s步数16.5 步17.5 步30米平均速度占最大速度百分比71%71%反应时0.130-0.160s0.150-0.。