摘要

        本研究的目的是确定短距离、中距离和重复冲刺游泳中陆上和水中力量与表现和运动变量之间的关系。 15 名竞技游泳运动员进行卧推练习，使用 F-V 和 P-V 关系测量最大力量 (MS)、最大功率 (P)、与 P 相对应的力量 (F@P)、最大速度 (MV) 和与 P 相对应的速度 (V@P)。 第二天，游泳运动员进行了 10 秒的牵引游泳冲刺 (TF)，并测量了冲量 (IMP)。 在三天内，游泳运动员进行了 (i) 50 和 100 米、(ii) 200 和 400 米以及 (iii) 4 × 50 米自由泳冲刺测试。 在所有测试中都计算了表现时间 (T)、手臂划水频率 (SR)、手臂划水长度 (SL) 和手臂划水指数 (SI)。短距离和中距离测试以及 4 × 50 米训练组的表现与陆上 MS、P、TF 和 IMP 相关（r = 0.51–0.83；p < 0.05）。MS、P 和 TF 与 50 米的 SR 以及 50 米和 100 米的 SI 相关（r = 0.55–0.71；p < 0.05）。陆上 P 和水中 TF 变量的组合解释了 50 米表现时间变化的 80%。卧推功率和牵引游泳力与短距离和中距离测试以及反复冲刺游泳的表现相关。

关键词: 力量；冲量；牵引游泳；成绩；运动学特征

研究方法

        本研究对 15 名竞技游泳运动员（9 名男性和 6 名女性）进行 5个测试，每个测试阶段间隔 24 小时，每个参与者持续 1 周。游泳运动员执行以下测试：（i）测量卧推练习中最大力量的测试，（ii）10 秒牵引游泳冲刺测试以评估水中的力量和冲量，（iii）50 米和 100 米自由泳冲刺，（iv）200 米和 400 米最大努力自由泳测试，以及（v）四次 50 米自由泳冲刺（图 1）。所有测试均在一天中的同一时间（17:00 至 19:00）完成，并在水温恒定为 27 °C 的 50 米室外游泳池中进行。测试期间的环境温度在 18 至 22 °C 之间。陆上力量评估在环境温度为 20–21 °C 的室内体育馆进行。测量由经验丰富且经过认证的力量和体能训练研究人员以及专业游泳教练进行。所有游泳运动员在测试开始前一周进行单独的高负荷卧推训练和最大强度牵引游泳训练，每次测试前一天进行低强度有氧游泳训练，不进行陆上运动。

        实验对象纳入标准：

（i）至少有 5 年竞技游泳经验

（ii）每周参加六次游泳和一到两次陆上训练

（iii）过去六个月内未受过任何伤，并且在实验过程之前或期间未使用任何药物。

图1 研究的实验设计

        卧推最大力量测试：在进行标准热身（手臂摆动、健身球投掷和一组 12 至 15 次轻负荷重复）后，每位游泳运动员在史密斯机上进行卧推练习，以测量一次最大重复次数 (1-RM)，将其用作最大力量 (MS) 的指标。在卧推练习期间，负荷以 3 至 5 组为增量逐渐增加，直到达到 1-RM。每组练习后休息约 4 分钟。每次练习期间，将预先校准的线性编码器与模拟数字转换器连接，连接到杠铃上，用于测量杠铃位移和移动速度，用于绘制个人 F-V 和 P-V 关系（MuscleLab、Ergotest、Stathelle）。通过 F-V 和 P-V 关系，计算出最大功率 (P)、最大功率对应的力 (F@P)、最大位移速度 (MV) 以及最大功率对应的速度位移 (V@P) （图 2）。

图2 力-速度和功率-速度关系预测卧推练习中的最大功率

        牵引游泳测试：经过标准化热身后，游泳运动员进行 10 秒自由泳牵引游泳冲刺测试，以评估水中力量 (TF)。使用连接到模数转换器（MuscleLab，Ergotest，Stathelle）的预先校准的压电力传感器以 100 Hz 的采样频率测量力。力传感器使用非弹性电缆连接到游泳运动员的臀部。在每个上肢入水时插入信号以分离手臂划水，从而可以分别对每次手臂划水进行力和持续时间分析。每次手臂划水的冲量 (IMP) 通过使用公式（1）的力和时间计算：

（1）

其中 IMP 是冲量，F 是从 t1 到 t2（游泳者的手处于水下阶段的时间）每次手臂划动或循环期间施加的平均力（图 3）。

图3 牵引游泳过程中连续手臂划动时的力量输出和冲量计算示例

        游泳表现测试和训练集：在第三和第四次训练中，游泳运动员分别进行了 50 米和 100 米以及 200 米和 400 米自由泳，并尽了最大努力。测试之间的休息间隔为 30 分钟。在最后一次训练中，游泳运动员完成了一组游泳训练，包括四次 50 米自由泳冲刺（4×50 米），每 2 分钟推水一次。使用 4×50 米的平均表现时间进行统计分析。每次游泳测试之前，所有参与者都进行了与先前牵引游泳测试中相同的热身。在所有游泳表现测试和 4×50 米训练中都测量了运动变量。具体而言，每 50 米测量一次 SR，测量方式为完成 3 个连续划水周期所需的时间，通过每 50 米游泳速度与 SR 的比率计算 SL。SL 与游泳速度的乘积用于计算所有测试距离和 4×50 米训练组中的 SI。

        统计分析：使用 Kolmogorov-Smirnov 检验来检验数据的正态分布。使用 Pearson 相关性来检查水中和水外的游泳表现、运动学和力量变量之间的关系。采用逐步法进行多元线性回归分析，以确定可能解释 50、100、200 和 400 米或 4 × 50 米冲刺游泳表现的重要变量组合。使用相关双变量模型对样本量和统计功效进行先验分析。考虑到临界值 r = 0.52 和统计功效为 0.66，需要 15 名参与者（N= 15）的样本量。还计算了每个变量的 95% 置信限度。数据以平均值±SD 表示。统计学意义设定为p < 0.05。

研究结果

 陆上力量变量和游泳表现

        所有变量的描述性统计数据均列于表2中。卧推练习中计算的陆上力量变量（MS、P、F@P）与游泳运动员在短距离（50、100 米）和中距离（200、400 米）以及 4×50 米训练组中的表现时间呈负相关（r = -0.52 至 -0.78， p < 0.05）（表3；请注意，出现负相关的原因是表现越好，完成固定距离的时间越短。同样，V@P 与所有游泳距离和训练组中的表现时间呈负相关（r = -0.58 至 -0.80，p < 0.05），而 MV 仅与 50、100 和 200 米游泳中的表现时间呈负相关（r = -0.55 至 -0.65，p < 0.05）。逐步多元回归分析表明，陆上（P）和水中（TF）变量的组合可以解释 50 米表现时间的 80% 的差异（R 2 = 0.80，p < 0.01）

表2  游泳运动员陆上力量、水中力量变量、表现时间和运动特征的描述性统计数据。数据以平均值和标准差（平均值±SD）的形式报告。表中报告了每个变量的 95% 置信限度 (CL)。

        水中力量变量和游泳表现  水中力量变量 TF 与 50 米和 100 米游泳的表现时间呈负相关（r = -0.66 至 -0.84，p < 0.05），与 200 米、400 米和 4 × 50 米游泳的表现时间也呈负相关（r = -0.66 至 -0.76，p < 0.05，表 3）。此外，50 米表现时间有 76% 由 TF 预测（p = 0.01）。

        脉冲和游泳表现  在牵引游泳测试中，IMP 与 50、100、200 和 4 × 50 米成绩时间的游泳成绩时间相关 (r = -0.57 至 -0.71，p < 0.05，表 3 )。

表3  游泳运动员在 50、100、200、400 和 4×50 米自由泳中的表现时间与陆上力量和爆发力以及水中力量变量的相关性

         陆上强度和运动变量  P 与 SR 50呈正相关(r = 0.55; p < 0.05,表 4 )。相反，SI 50和 SI 100与 MS、P 和 F@P 呈正相关 (r = 0.56 至 0.68, p < 0.05,表 4 )。然而，MS、P 和 F@P 与任何游泳距离的 SL 均不相关 ( p > 0.05,表 4 )。同样，V@P 和 MV 与 SI 50、SI 100和 SI 200呈正相关(r = 0.64 至 0.69, p < 0.05,表 4 )。

        水中强度和运动变量 结果表明，TF 和 IMP 与 SR 50呈正相关（r = 0.66 至 0.69，p < 0.05，表 4）。此外，IMP 与平均 SR 4 × 50相关（r = 0.53，p < 0.05，表 4）。此外，所有水中强度变量均与 SI 50相关（见表 4 ）。但只有 TF 与 SI 100和 SI 400相关（表 4）。

表4 系留游泳和陆上变量与 50、100、200、400 米和 4 × 50 米训练集运动变量之间的相关性

        通过 F-V 曲线获得的陆上卧推力量变量（例如 MS、P、F@P 和 V@P）与所有自由泳测试中的表现时间以及 4×50 米反复冲刺测试时间相关。这些发现似乎与先前使用短距离游泳项目和陆上力量变量的研究报告一致。具体而言，尽管游泳运动员采用的陆上练习（引体向上）不同，但与目前的研究结果相比，50 米自由泳最大功率表现时间（r = ?0.76）与最大力量（r = ?0.77）之间存在更高的负相关性。当使用俯卧撑练习评估 MS 时，报告的相关性更高，为 ?0.96，而使用 30 秒测试中的背阔肌下拉背部平均功率时，与 50 米表现时间的相关性较低。这种不一致凸显了在游泳运动员训练中应用运动专项陆上练习的重要性。同样，V@P和MV与短距离测试中的游泳表现时间呈负相关（见表3）。投掷测试中的动作速度与50米冲刺表现相关，这可能部分解释了表现时间如何取决于游泳运动员的肌肉能力（即测试期间的肌纤维募集和力量维持）。

研究结论

        本研究的主要发现表明，陆上力量与卧推最大功率和短距离和中距离测试成绩之间存在显著关系。同样，从 F-V 和 P-V 曲线估计的变量表明与短距离测试成绩时间之间存在显著关系。此外，10 秒牵引游泳期间的力量和冲量与短距离和中距离成绩测试成绩相关。陆上和水中变量与短距离测试中的运动参数相关。我们的研究结果表明，游泳运动员在水外练习中产生的力量和功率，以及通过 F-V 和 P-V 曲线或牵引游泳获得的最大速度和最大功率时的速度，与短距离和中距离测试的游泳成绩有关。  

实际应用和前景

        本研究的目的是调查由 F-V 和 P-V 关系获得的陆上变量和水中力量与不同距离和重复冲刺游泳训练期间的游泳表现时间之间的关系。该研究为游泳教练提供了科学依据，建议通过陆上力量训练（如卧推）和水中专项力量训练（如牵引游泳）提升运动员的表现，尤其是短距离项目。未来研究可进一步探索不同训练周期中力量与表现的动态关系，并扩展至其他泳姿或更长距离项目，以优化训练方案。此外，结合更多生物力学和能量代谢指标，可能为个性化训练提供更全面的指导。