1 前言
1.1 问题的提出
如果说田径项目中的 100m 项目体现了人们奔跑的最高速度，那么 400m 项目就是挑战人体最高速度以及最高速度保持能力等各种综合能力的项目。在 19 世纪 60 年代的东京奥运会上，女子 400m 项目正式成为奥运会比赛项目，距离现在已经有 57 年了。女子 400m项目记录是 1985 年玛丽塔·科赫在堪培拉世界杯赛上创造的 47. 60s，这一纪录至今已经保持了 36 年。1993 年马玉芹跑出了 49.81s 的成绩，这是我国女子 400m 项目的最好成绩[1]。通过查阅国际田联官方网站，2012 年和 2016 年奥运会女子 400m 项目成绩都在 49s 多，2021年东京奥运会上，巴哈马选手米勒跑出了 48.36s 的好成绩。2019 年世锦赛上，萨尔瓦·伊德·纳赛尔创造了近几年此项目世界女子的最好成绩 48.14s，并且这次比赛上第 2 名也跑出了 48.37s 的好成绩。我国近几年女子 400m 项目最好成绩在 52s 左右，近几届全运会的前 3 名成绩也只有 2017 年全运会中杨会珍以 51.80s 的成绩跑进了 52s。我国女子 400m项目成绩与世界 400m 优秀女运动员还存在着 3s 多的差距，在国际上不仅弱于欧美等国家，在亚洲来讲也并不占优势，跟我国其他优势竞技体育项目相比，在各方面落后不少。缩小与世界优秀女子 400m 运动员成绩的差距变得十分迫切，同时这对我国 400m 运动员后备人才的培养也提出了更高的要求。所以要想提高我国女子 400m 项目的成绩，必须从青少年女子 400m 运动员的训练以及成绩的提高开始抓起。
随着现代科学技术与生产力不断发展，各种先进的科学技术在体育领域中进行应用，运动员在训练过程中的评价与测量方法、监控运动员状态的手段、反馈与控制技术越来越科学。人体在速度比较快的情况下的移动可以通过高速摄影来进行更入微的呈现，在步频方面相较于研究 400m 项目中 4 个 100m 分段的平均步频，通过高速摄影技术可以更加细致的研究到运动员每步的步频，因此研究数据的精确度大大提高了。由于 400m 项目数据采集和解析等方面相较于 100m 项目更为困难，因此大部分对运动员步长和步频变化的研究都是关于 100m 项目的研究，对 400m 项目中步长和步频变化的研究较少，关于青少年女子运动员在 400m 项目中步频和步长变化规律的研究更是寥寥无几。
1.2 研究目的与意义
1.2.1 研究目的
400m 运动员在 4 个 100m 分段过程中的平均速度以全程平均速度来跑是最理想的，但是现实训练和比赛中无法在 4 个 100m 分段中以相同速度跑完 400m 全程。对全程跑中 4 个100m 分段的速度进行合理分配以及了解每个分段的体能消耗规律对于赢得比赛来说很重要。运动员在跑动过程中步频和步长的大小决定了速度，它们对于能量的耗费是有差别的。根据运动员自身的特点，合理调整步频与步长在全程跑中的大小是提高 400m 成绩比较经济有效的方法。本文希望通对青少年女子 400m 比赛过程中步长与步频数据进行研究，使用“复步”对运动员 400m 动过程中的步频进行数据分析，发现和认识青少年步频和步长变化规律以及青少年女子 400m 运动员步长与步频变化对全程速度节奏影响的规律性特征，为我国青少年女子 400m 运动员的技术训练提供一定的理论依据。
1.2.2 研究意义
我国女子 400m 项目水平与世界女子 400m 运动员水平还存在一定的差距。如果我国想在世界女子 400m 比赛上崭露头角，拥有源源不断优秀的 400m 项目的后备人才十分重要。青少年女子 400m 运动员作为我国女子 400m 项目的后备力量，发现和认识青少年步频和步长变化规律，研究其步长、步频的变化与速度节奏的关系，指出其中存在的问题，提出一定的建议，从而对提高我国青少年女子 400m 运动员的训练水平，优化个人速度节奏方面提供参考依据。
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2 国内外研究现状
2.1 关于短跑步频与步长的研究
步长和步频是运动员在跑动过程中空间和时间变化表现出的外在形式和运动参数。通过对跑动过程中的步长和步频进行研究，可以更好的了解运动员在跑动中的状态，从而提高运动员成绩。 步长是竞走或跑步时两脚相邻着地点之间的距离，步长的单位是 m/步。运动员的后蹬距离、腾空距离以及着地缓冲距离构成了步长[2]。
后蹬距离是指后蹬阶段支撑脚触地点与支撑脚蹬离地面的瞬时身体重心之间的水平距离。运动员的腿长、髋部是否灵活以及后蹬腿是否伸展充分等因素都决定了后蹬距离的大小。运动员髋关节的柔韧性影响髋关节的运动幅度，髋关节运动幅度增加能够让后蹬阶段腿的用力长度增大。后蹬角度是指运动员支撑腿蹬离地面的瞬时支撑腿与水平地面夹角的角度。后蹬角度既影响后蹬距离也同时影响腾空距离。后蹬角度过小会影响股后肌群和髋部屈肌的发力，若后蹬角度过大就会使垂直方向的力增加，增大了腾空时间，减慢了水平速度且不会增加后蹬距离。当后蹬角度为 45 度时有利于运动员充分蹬伸，运动员起跑时使用这个后蹬角度就能快速启动；当后蹬角度为 50-55 度时，运动员的髋部更容易伸展，产生的力会使运动员更容易水平移动，提高运动员身体的机械效率。
腾空距离是指支撑脚蹬离地面到摆动腿落地身体重心变化的水平距离。腾空阶段占整个单步步长的比例很大，后蹬力量大，速度快，越能增大腾空距离，缩小腾空时间。
着地缓冲距离是指摆动腿触地点与身体重心间的水平距离，主要由着地角度和运动员下肢长度决定。为了增加步长，摆动腿此时处于前伸状态，此时脚着地的重力与摆动腿着地冲击力方向的力对人体水平向前的力起制动作用。如果为了增加步长，增加着地缓冲距离，就会影响运动速度。研究表明着地角度为 90°时跑步经济性最强，此时制动阶段与驱动阶段比值为 4：6。当着地角度小于 90°，摆动腿处于过度前伸状态，就会产生制动力，影响运动速度以及下一单步的后蹬和腾空距离。当着地角度大于 90°时，就会使步长大大缩短，蹬摆的效率降低[3]。
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2.2 对 400m 速度节奏特征的研究
400m 项目不仅需要运动员具备速度能力、速度耐力能力还需要运动员具备合理的速度节奏。400m 项目的速度分配方式多种多样，水平不同乃至同水平运动员之间的速度节奏也是不同的。关于跑好 400m 全程的关键因素以及 400m 的合理速度节奏，不同学者有不同的意见。龚浩认为不同水平 400m 男子运动员运动成绩的高低不在于最后 1 个 100m，前 3 个100m 分段速度越快、水平越高，400m 这个项目的成绩也越好，而前 300m 速度的快慢由多方面因素组成:人种差异、力量差异、基本动作的合理性、速度保持的能力、跑程节奏的控制、心理差异等[11]。戴名辉等人认为国内 400m 运动员成绩差异主要在 200-300m 阶段，突破 200m-300m 阶段，将会提高国内运动员的成绩水平，并且男子优秀 400m 运动员分段距离与分段成绩、前后 200m 差值及总步数与步长特点关系是相互影响的。他提出提高绝对速度是 400m 运动员的首要任务，加强速度耐力训练是 400m 运动员的基础，优化技术结构是提高 400m 运动员成绩的关键[12]。汪俊祺等人认为我国和国外的优秀女运动员 400m从节奏方面来说差距最大的段落在 200-300m 分段落上，4 个分段的绝对速度低成为了我国运动员成绩无法提高的原因。他提出我国运动员要提高加速跑阶段加速的能力以及在速度提升后保持高速度跑的能力，这样运动员起跑时就能快速提升速度，较高速度跑过的距离也能变长 [13]。池格认为当今优秀女子 400m 的速度分配特征是匀速跑， 400m 中 200-300m不是决定全程跑成绩关键分段，真正拉开差距的是前 200m，绝对速度能力对运动员来说是基础，速度保持能力是 400m 运动成绩的核心[14]。封长玉认为终点跑阶段与 400m 成绩相关系数最高，运动员前后半程时间差值越小，后 100m 分段速度下降率越小，400m 全程跑成绩就越好。他认为运动员要重点训练第 2、3 个 100m 分段中的速度保持能力以及最后冲刺跑的速度耐力能力 [15]。Hristo Stoyanov 提出提高 200m 成绩是突破 43s 的重要手段，因为200m 项目的跑动距离为 400m 项目的一半，400m 项目的前 200m 都是以低于最高速度进行的，如果提高了 200m 成绩相当于 400m 项目中有了更快的绝对速度，这时以之前的速度进行前半程的比赛，后半程的比赛就有了更多的速度储备。从技术特征讲 200m 、400m 的起跑点都是在弯道，在弯道进行了加速跑后，有一段距离的直道，最后的冲刺跑都是在直道上进行的。200m 和 400m 项目都要求运动员掌握弯道起跑加速技术以及弯道直道衔接过程跑的处理技术以及最后的直道冲刺跑技术 [16]。
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3 研究对象与方法 ........................ 9
3.1 研究对象 .................................. 9
3.2 研究方法 ........................... 9
4 研究结果与分析 .............................. 10
4.1 本文涉及概念界定及运动员分组情况 ....................... 10
4.2 青少年女子 400m 运动员步频变化特征分析 ......................... 12
5 结论与建议 .............................. 38
5.1 结论 ....................... 38
5.2 建议 .......................... 38
4 研究结果与分析
4.1 本文涉及概念界定及运动员分组情况
步长是跑步过程中两脚相邻着地点之间的距离，步长的单位是 m/步。步频是跑步过程中两腿在单位时间内交替的次数，通常用步/s 表示。人体在跑动过程中所表现出的控制速度的时空能力称为速度节奏，在 400m 项目中的速度节奏是 400m 比赛中运动员为了充分发挥运动水平，从而表现出的速度变化特征。
由于视频采集条件有限，本文将 400m 全程划分为 4 个 100m 分段，以运动员 4 个 100m分段中速度的变化特征来研究 400m 项目的速度节奏。本文以 400m 比赛中运动员在跑动过程中支撑腿蹬离地面的瞬时到摆动腿触地的瞬时所用的步数为 1 步。采用 2 步，即 1 个完整的复步为 1 个单元对本文的步频进行研究。通过对视频进行逐帧观看，分别记录符合研究要求的每个运动员全程跑 200 多步中左（右）脚脚尖着地至下 1 次右（左）脚尖着地的时间，以这 1 复步单元中的步数除以运动时间得到单步步频，避免了不同运动员个体之间跑步技术的不同或两腿力量的差异对步频和步长产生的影响。其中起跑过程中第 1 单元的步频从支撑腿蹬离起跑器的瞬时开始算起，剔除运动员的反应时。4 个 100m 分段中运动员不满 1 步的步数采用运动员不满 1 步的长度除以过标志线 1 整步的长度的比值进行估算。此外本文研究的是 30 名青少年女子 400m 项目运动员群体的步长与步频变化对速度节奏影响的规律性特征，而不是研究运动员个体间步长与步频的差异情况，因此不考虑运动员之间由于身高、腿长对步长、步频产生的影响。
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5 结论与建议
5.1 结论
1.青少年组女子 400m 运动员的全程步频在起跑加速阶段步频逐渐上升，普遍在 12-16步达到最高步频，此后在一定范围内波动下降，最后 8 步左右步频大幅度下降，在终点撞线阶段出现最低步频。青少年女子 400m 运动员步频节奏不够合理，前 2 个 100m 分段的平均步频过快，前后半程步频动用率差异较大，导致冲刺阶段步频大幅度下降。
2.青少年女子 400m 运动员全程步长节奏不合理，前 2 个 100m 分段相对步长动用率过高，第 4 个 100m 分段速度与步长呈高度显著性正相关，运动员无法在后半程步频大幅度下降的情况下通过步长来保持速度。青少年组和成人组女子 400m 运动员在步长和步频储备方面都有差距，但是步长储备的差异是产生成绩差异的更主要原因。
3.青少年女子 400m 运动员全程步频与步长节奏不合理导致速度节奏不合理，4 个分段之间速度水平差较大，第 1 个 100m 过度加速，第 2 个 100m 分段速度过快，第 3 个 100m分段速度大大低于第 1 个 100m，第 4 个 100m 分段速度下降明显。
4.青少年女子 400m 运动员全程步频、步长、速度的变异系数较大，全程步频、步长、速度波动幅度大，造成了能量的过度消耗。
参考文献（略）