楊清澄

（山西大學(xué)體育學(xué)院，山西 太原 030006）

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我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力技術(shù)的三維運(yùn)動(dòng)學(xué)研究

楊清澄

（山西大學(xué)體育學(xué)院，山西 太原 030006）

摘 要：本文運(yùn)用圖像采集解析法與數(shù)理統(tǒng)計(jì)法等研究方法，對(duì)第12屆全運(yùn)會(huì)男子鉛球前8名運(yùn)動(dòng)員的最后用力技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，以揭示鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力技術(shù)的內(nèi)在規(guī)律與本質(zhì)特征。結(jié)果表明，我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力加速準(zhǔn)備階段的技術(shù)動(dòng)作和用力順序比較合理，但支撐腿制動(dòng)效果不夠理想；鉛球運(yùn)行速度與身體重心速度差值較小；鉛球出手的速度不及世界優(yōu)秀選手。

關(guān)鍵詞：優(yōu)秀男子；鉛球運(yùn)動(dòng)員；最后用力技術(shù)；三維運(yùn)動(dòng)學(xué)

投稿日期：2015-12-25

綜觀我國(guó)鉛球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展歷程，女子鉛球運(yùn)動(dòng)處于世界先進(jìn)水平，曾有多人多次在世界大賽中獲得獎(jiǎng)牌，如李梅素、黃志紅、隋新梅、鞏立姣、李玲等。而男子鉛球運(yùn)動(dòng)水平與世界水平相比有著較大的差距。例如，第15屆田徑世錦賽與第12屆全運(yùn)會(huì)男子鉛球前8名運(yùn)動(dòng)員平均成績(jī)分別為21.20m和19.21m，二者相差近2.00m，可見(jiàn)差距之大。雖然，鉛球?qū)儆隗w能快速力量類的項(xiàng)目，但合理有效地技術(shù)更能發(fā)揮運(yùn)動(dòng)員的體能，特別是鉛球的最后用力技術(shù)，這是鉛球技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)鉛球的最終運(yùn)動(dòng)成績(jī)具有十分重要的作用。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力技術(shù)的三維運(yùn)動(dòng)學(xué)研究。本文選取參加2013年在遼寧省沈陽(yáng)市舉行的第12屆全運(yùn)會(huì)男子鉛球前8名運(yùn)動(dòng)員最后用力技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。運(yùn)動(dòng)員最優(yōu)成績(jī)?yōu)?0.12m，最差成績(jī)?yōu)?8.83m，平均成績(jī)?yōu)?9.20m，這代表了目前我國(guó)男子鉛球運(yùn)動(dòng)的最高水平。

1.2 研究方法

1.2.1 圖像采集解析法 在比賽現(xiàn)場(chǎng)采用2臺(tái)日本產(chǎn)SNOY NEX-VG20E 高速攝像采集系統(tǒng)對(duì)第12 屆全運(yùn)會(huì)男子鉛球12名運(yùn)動(dòng)員的投擲技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行錄像。2臺(tái)機(jī)器采用同步定點(diǎn)、定焦拍攝，拍攝運(yùn)動(dòng)員投擲動(dòng)作的全過(guò)程。2臺(tái)機(jī)器架置的位置分別為：A機(jī)置于運(yùn)動(dòng)員投擲臂一側(cè)（右側(cè)），B機(jī)置于運(yùn)動(dòng)員正前方。2臺(tái)機(jī)器的高度均為1.2m，拍攝頻率為200 Hz，距離投擲圈均為10m，主光軸均對(duì)準(zhǔn)垂投擲圈，主光軸的夾角為90°；同時(shí)，在比賽結(jié)束之后，將輻射式PEAK框架（2.5×2.0×2.5）架于投擲圈的中心，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的投擲動(dòng)作進(jìn)行空間標(biāo)定。使用SIMI°Motion 三維運(yùn)動(dòng)影像分析系統(tǒng)分別對(duì)參加第12屆全運(yùn)會(huì)男子鉛球前8名運(yùn)動(dòng)員最好成績(jī)的1次最后用力技術(shù)進(jìn)行解析研究。在解析過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員身體、環(huán)節(jié)重心的計(jì)算選用松井秀治人體模型。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 運(yùn)用計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件對(duì)所獲得的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)與相關(guān)性分析，以便獲得所要分析的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

為了研究方便，將鉛球的最后用力技術(shù)分為“三個(gè)時(shí)相”，即“左腳著地瞬間”“投擲臂離開(kāi)下頜瞬間”和“鉛球出手瞬間”。其中，左腳著地瞬間——投擲臂離開(kāi)下頜瞬間為“最后用力加速準(zhǔn)備”階段；投擲臂離開(kāi)下頜瞬間——鉛球出手瞬間為“最后用力加速”階段。

2.1 最后用力加速準(zhǔn)備階段運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

最后用力加速準(zhǔn)備階段的主要任務(wù)就是在保持鉛球原有速度的基礎(chǔ)上，為投擲臂的加速用力做好最后的神經(jīng)—肌肉準(zhǔn)備，使鉛球能夠獲得更大的加速度，提高鉛球的出手速度，力爭(zhēng)優(yōu)異的運(yùn)動(dòng)成績(jī)。

在最后用力加速準(zhǔn)備階段要求左腿（擺動(dòng)腿）積極制動(dòng)，形成牢固的支撐；右腿（支撐腿）有力蹬伸，以便帶動(dòng)右髖積極向左轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使身體軀干轉(zhuǎn)向投擲方向。因此，在最后用力加速準(zhǔn)備階段鉛球運(yùn)動(dòng)員投擲動(dòng)作的肌肉用力應(yīng)有一個(gè)合理的順序，即“左腳支撐—右腳蹬伸—右髖轉(zhuǎn)動(dòng)—軀干轉(zhuǎn)動(dòng)”。從表1可以看出，我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的右膝速度與右髖速度平均值分別為3.02m/s和2.95 m/s，而且右膝速度大于右髖速度；右髖速度與左髖速度的平均值分別為2.95m/s 和2.70m/s，而且右髖速度大于左髖速度。這說(shuō)明我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員右腿（支撐腿）的用力順序是合理有序的。另外，我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員右膝速度與左膝速度的平均值分別為3.02m/s和2.61m/s，右膝速度大于左膝速度0.41m/s。右膝速度大，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員能夠在左腿制動(dòng)的前提下，通過(guò)右腿的有力蹬伸、積極內(nèi)扣、轉(zhuǎn)動(dòng)，使髖部快速轉(zhuǎn)向投擲方向，為下一階段的積極爆發(fā)用力、順利完成推鉛球技術(shù)的整個(gè)環(huán)節(jié)創(chuàng)造了良好的條件，從而能夠形成鉛球速度疊加與動(dòng)量的傳遞。

從表2不難看出，我國(guó)與世界優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員在最后用力加速準(zhǔn)備階段左膝角的平均值分別為159.1°和165.8°。左腿膝關(guān)節(jié)角度小，說(shuō)明沒(méi)有形成牢固的左側(cè)支撐。由于左腿制動(dòng)效果不夠理想，必然會(huì)影響鉛球速度的疊加與動(dòng)量的傳遞。但是，從上述的速度變化來(lái)看，我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的左腿支撐較好，能夠形成鉛球速度疊加與動(dòng)量的傳遞。這是否存在著矛盾？其實(shí)不然。首先，中國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的膝角大小存在差異；其次，中國(guó)與世界優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)細(xì)節(jié)還存在一定的差距。我國(guó)與世界優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員鉛球運(yùn)行的距離平均值分別為23.1cm和25.1cm。鉛球運(yùn)行的距離短，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球受力的作用時(shí)間較短，沒(méi)有給鉛球更大的作用力。我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員在加速準(zhǔn)備階段的時(shí)間平均值為0.04s，世界優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的時(shí)間值為0.02s。但是，王廣甫與劉洋的時(shí)間與世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員相一致，其他運(yùn)動(dòng)員的準(zhǔn)備階段時(shí)間較長(zhǎng)。如果準(zhǔn)備階段時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)延緩髖部和身體重心向投擲方向側(cè)移的速度，影響了“人-球”系統(tǒng)的速度疊加。所以，鉛球運(yùn)動(dòng)員在此階段既要盡可能地加長(zhǎng)對(duì)鉛球的用力距離，又要盡可能地縮短對(duì)鉛球的用力時(shí)間，從而體現(xiàn)對(duì)鉛球的爆發(fā)用力，加快鉛球的出手速度，提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。

2.2 最后用力加速階段運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

最后用力加速階段的主要任務(wù)就是不斷對(duì)鉛球施加更大的作用力，使其作用力值快速達(dá)到最大，保證鉛球獲得最大的加速度，使鉛球的運(yùn)行速度達(dá)到最大值，形成合理的出手條件把鉛球推出去。

從表3可以看到，在最后用力加速階段，我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員右髖角速度平均值為410.61°/s。右髖角速度大，說(shuō)明右髖向投擲方向旋轉(zhuǎn)的速度快，也就是右腿蹬伸有力，形成了蹬-轉(zhuǎn)的協(xié)調(diào)一致，有利于鉛球獲得更大的加速度。我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員右膝速度平均值為2.74m/s。右膝速度大，說(shuō)明右腿蹬伸有力，能夠形成合理的下肢—腰腹—上肢發(fā)力順序，有利于力的傳遞，以便增加鉛球的運(yùn)行速度，提高鉛球的出手速度。我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力加速的時(shí)間平均值為0.21s，其中王廣甫的加速時(shí)間最長(zhǎng)，為0.24s。這說(shuō)明施加于鉛球的作用力時(shí)間長(zhǎng)，表現(xiàn)出的作用力值就大。

2.3 最后用力身體重心與鉛球速度節(jié)奏分析

最后用力階段要求運(yùn)動(dòng)員最大限度地動(dòng)員機(jī)體的爆發(fā)用力，保證鉛球獲得最大的加速度，取得最大的出手速度，以適宜的出手角度把鉛球投出。

從表4可以看出，我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員在最后用力階段鉛球速度與身體重心速度平均值分別為2.52m/s與12.94m/s，二者差值為10.42m/s。世界優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的鉛球速度為2.64m/s，身體重心速度為13.68m/s，鉛球速度與身體重心速度差值為11.04m/s。鉛球速度與身體重心速度差值越大，說(shuō)明鉛球運(yùn)動(dòng)員所爆發(fā)的力量就越大，鉛球所獲得的加速度就越大。當(dāng)然，運(yùn)動(dòng)員獲得的出手速度就越大，運(yùn)動(dòng)成績(jī)就越好。

表1　我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力加速準(zhǔn)備階段速度變化比較

表2　我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力加速準(zhǔn)備階段技術(shù)參數(shù)比較

表3　我國(guó)優(yōu)秀全運(yùn)會(huì)男子鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力加速階段相關(guān)速度指標(biāo)比較

2.4 最后用力階段鉛球出手條件的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)分析

最后用力階段，鉛球出手瞬間的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)（出手速度、出手角度、出手高度）對(duì)鉛球的專項(xiàng)成績(jī)有著較大的影響。研究表明，當(dāng)鉛球運(yùn)動(dòng)員身高與出手角度一定時(shí)，投擲距離與出手速度呈正比關(guān)系。因此，鉛球的出手速度是影響鉛球運(yùn)動(dòng)成績(jī)的關(guān)鍵因素，如何盡最大限度地提高鉛球的出手速度就成為運(yùn)動(dòng)員努力的方向。當(dāng)然，出手角度和高度與鉛球的最終成績(jī)均有重要的關(guān)系。為此，人們通常將這些技術(shù)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力技術(shù)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

從表5中可以看出，我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員在最后用力階段出手速度平均值為12.51m/s，世界優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的出手速度為13.26m/s，二者相差0.75m/s，這也是二者專項(xiàng)成績(jī)相差1.98m的主要原因。鉛球的出手速度是運(yùn)動(dòng)員通過(guò)滑步使鉛球獲得一定的運(yùn)行速度以及在最后用力施加于鉛球的作用力使鉛球速度不斷疊加而形成的合速度。為此，提高鉛球的出手速度必須從整體考慮，既要保持在整個(gè)投擲過(guò)程中技術(shù)動(dòng)作的協(xié)調(diào)性、連貫性和穩(wěn)定性，又要保證施加于鉛球的作用力不斷增大。只有這樣才能有效地提高鉛球的出手速度，提高鉛球的專項(xiàng)成績(jī)。

鉛球出手角度對(duì)其專項(xiàng)成績(jī)有著一定的影響。鉛球的出手角度是由鉛球出手瞬間的水平與垂直速度而決定的。因此，如何控制鉛球的出手角度應(yīng)該從鉛球的出手瞬間的水平與垂直速度方面予以考慮。我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球前8名運(yùn)動(dòng)員出手角度平均值為35.46°，世界優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的出手角度一般在34°～38°之間。我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的出手角度都在這個(gè)范圍之內(nèi)。對(duì)于鉛球運(yùn)動(dòng)員來(lái)講，不存在所謂的“最佳出手角度”，只有最佳的出手速度和適宜的出手角度。也就是說(shuō)，只有協(xié)調(diào)好鉛球出手瞬間的水平速度與垂直速度，形成最大的出手速度與適宜的出手角度，才能達(dá)到理想的效果，發(fā)揮運(yùn)動(dòng)員技術(shù)的最大效應(yīng)。

鉛球的出手高度對(duì)其專項(xiàng)成績(jī)影響不大。由于優(yōu)秀鉛球運(yùn)動(dòng)員的身高、臂長(zhǎng)與技術(shù)動(dòng)作都基本定型，因而鉛球的出手高度基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。但是，鉛球的出手高度與出手角度有一定的關(guān)系，出手角度又與出手速度有著一定的關(guān)系。也就是說(shuō)，鉛球的出手高度與出手速度也有必然的聯(lián)系。因此，對(duì)鉛球運(yùn)動(dòng)員的出手角度必須綜合評(píng)價(jià)與分析。從表5中可以看出，我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員出手高度平均值為2.23m，世界優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的出手高度為2.32m，二者存在一定的差距。造成這種差距的原因除了我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的身高、臂長(zhǎng)等形態(tài)因素外，還有一個(gè)主要原因就是我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有將鉛球的出手速度、高度和角度形成最佳的合理配備，形成完善的專項(xiàng)技術(shù)。對(duì)于鉛球運(yùn)動(dòng)員最后出手的每一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)都應(yīng)該盡最大努力去“細(xì)化”，使影響鉛球運(yùn)動(dòng)成績(jī)的各個(gè)因素與環(huán)節(jié)都能達(dá)到一個(gè)最佳化的組合，從而達(dá)到提高鉛球?qū)ｍ?xiàng)成績(jī)的目的。

表4　我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力階段鉛球和身體重心速度參數(shù)比較

表5　我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力階段鉛球出手瞬間的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)比較

3 結(jié)論與建議

3.1 我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員最后用力加速準(zhǔn)備階段的技術(shù)動(dòng)作比較合理，能夠形成一個(gè)合理的用力順序。但是，左腿支撐不夠理想，制動(dòng)效果不好，不利于力的傳遞，影響了鉛球速度的疊加。因此，進(jìn)一步完善運(yùn)動(dòng)員的最后用力技術(shù)，形成“下肢—腰腹—上肢”合理的用力順序，保證鉛球速度的疊加和動(dòng)量的傳遞。

3.2 我國(guó)優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員的鉛球運(yùn)行距離較短，鉛球速度與身體重心速度差值偏小，不利于“人—球”系統(tǒng)的速度疊加，影響了鉛球的最后出手速度。加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員核心力量的訓(xùn)練，更好地控制身體的扭緊程度，動(dòng)員更多的肌群預(yù)選拉長(zhǎng)，形成合力有效的發(fā)力過(guò)程，保證運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球的最后爆發(fā)用力。

3.3 鉛球出手瞬間的速度是決定成績(jī)的關(guān)鍵因素，出手角度隨出手速度的變化而有所不同，出手高度基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)鉛球運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)必須大膽創(chuàng)新，力求在技術(shù)上尋求突破。從鉛球的技術(shù)原理來(lái)看，旋轉(zhuǎn)式推鉛球技術(shù)比滑步式技術(shù)更符合運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理，而旋轉(zhuǎn)推鉛球技術(shù)要求運(yùn)動(dòng)員必須具備良好的協(xié)調(diào)能力和高度的旋轉(zhuǎn)平衡能力。我們能否在此尋求突破點(diǎn)，利用我們協(xié)調(diào)能力與平衡能力的優(yōu)勢(shì)，借鑒世界鉛球運(yùn)動(dòng)員的先進(jìn)技術(shù)，力爭(zhēng)運(yùn)動(dòng)成績(jī)有所突破。

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作者簡(jiǎn)介：楊清澄（1988～），在讀碩士研究生。研究方向：體育教育訓(xùn)練學(xué)。

doi:10.3969/j.issn.1674-151x.2016.02.007

中圖分類號(hào)：G824.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-151X（2016）01-016-03