我国优秀男子标枪运动员最后用力技术环节特征的运动学研究

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摘 要: 通过运用三维运动学分析的方法,对现阶段我国15名运动员32人次的试掷技术进行研 究发现,我国选手在最后用力中存在上肢过早或过晚的移过支撑点,右肩,特别是右肘提前 加速、各环节用力顺序不合理等现象,在“满弓”状态没有充分形成即“弓”没有拉紧的情 况下开始了上肢环节的用力,破坏了“满弓”形成的质量和环节用力的顺序。

关键词:掷标枪;最后用力;男子;运动学;环节;满弓;特征

中图分类号:G824.319文献标识码:A文章编 号:1007-3612(2009)05-0137-04

A Kinematic Research on Characteristics of Chinese Elite Men Jav elin Throwers' Final Push

DONG Hai-jun1, ZHANG Ying-bo2, HAO Yong-xia1

(1.Xi'an University of Physical Education, Xi'an 710068, Shaanx i China;2. Beijing Sport University, Beijing100084, China)Abstract: By three-dimensional kinematic analysis on the present Chinese15 thro wers'32 attempts, the paper finds out their arms shift early or late over the s upport point in final push, and their right shoulders, especially right elbow ac celerate early, as well as the order of force in each element is irrational. Bef ore the “full bow" formed which means the “arch" has not been stretched, the s tart of arm force destroys the quality of “full arch" and the order of force.

Key words: javelin throwing; final push; men; kinematics; element; fullbow; characteristics

最后用力是掷标枪完整技术的主要组成部分,对掷标枪运动成绩起着决定性的作用[1 ]。完 善的掷标枪技术是人体上下肢与左右侧各环节、各器官协调用力的结果,因而最后用力技术 动作也直接影响着投掷的成绩。最后用力中器械的出手速度主要来源于右腿,关键在于髋关 节的加速和上下肢各环节的协调配合用力,在“满弓”的幅度尽可能大的情况下完成“鞭打 ”用力动作。根据生物力学的原理,环节的用力要求是:下一环节在上一环节达到峰值后再 加速,始终保证远端环节的速度是由近端动量传递和速度依次叠加而成,始终在最远端处于 游离状态直到上一环节达到峰值时再开始加速。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象参加2005-2007年间的全国性比赛的标枪运动员,共计15名32人次的试掷作为研究对象 (全部为右手投掷),基本上代表了现阶段我国男子标枪的水平。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 查阅了近十几年来国内外有关掷标枪技术的文章230余篇,为本课题的研究提供了充足的理 论依据。

1.2.2 三维运动分析法 采用“爱捷”运动录像快速分析系统对影片进行解析,硬件采用EIMG-70型图像仪,软件采用人体模型DLT运动图像测量分析系统(HBMDLTA),人体模型采用俄罗斯的扎齐奥尔斯 基模型,按照模型关节点和附加点的方式进行图像采集和数据处理。

1.2.3 近景动态立体摄影法 用两部高速摄影机,拍摄频率为50格/s,两台摄像机的主光轴相交于跑道中央纵轴线上, 镜头中心距离地面1.20 m,主光轴的夹角约80°左右。一台摄像机置于助跑道的右侧与跑道 垂直的位置,另一台置于助跑道的右前方,拍摄运动员从“交叉步”结束到标枪出手的整个 过程。

1.2.4 数理统计法对所获数据用office2003中的Microsoft-Exc el进行整理。

2 结果与分析

为了便于研究,我们将最后用力的过程分为:1) 准备阶段(针对身体姿势而言):右 脚落地后单支撑阶段的屈膝缓冲到开始蹬伸结束;2) 左脚落地阶段:即右脚开始蹬伸到左 脚落地;3) “满弓”阶段(包括形成和发力两个阶段):即左脚着地后经过被迫性的屈膝 缓冲到开始蹬伸发力;4) 甩上臂阶段:即整个身体带动大臂投掷的阶段;5) 甩小臂、标 枪出手阶段:即大臂带小臂、小臂带标枪的“鞭打”阶段[5]。

2.1 身体重心速度的分析 重心速度是运动员身体环节合成的整个人体的速度,反映了运动员在投掷过程中整个人体的 加速情况和速度在最后用力过程的损失情况[4]。最后用力过程中右脚着地瞬间运 动员处于 低重心位置,上体后倾,由于人体在助跑中获得了较大的冲量,右腿必须屈膝进行缓冲。如 果身体重心此时在没有压力的情况下前移了,投掷动作的作用也会减小,其后果就是缺少形 成“满弓”动作的支撑力。随着向前的冲量,运动员的身体重心会逐渐移过右脚支撑点,在 重心移过支撑点瞬间开始右腿开始蹬伸发力,加速左脚的着地[7]。

从表1可知我国运动员“交叉步”结束右脚着地瞬间的重心平均速度为(6.04 ±0.41)m/s,据 资料显示世界优秀运动员此阶段的速度在6～7 m/s[1],这表明我国大部分运动员 虽然在此 范围之内,但普遍存在偏小的现象。我国运动员左脚着地瞬间的重心速度平均为(5.34±0.5 7)m/s,从右脚着地到左脚着地瞬间身体重心的速度下降了0.70 m/s,损失率为12.10%±7 . 73%,世界优秀运动员在左脚着地瞬间的重心平均速度为(6.00±0.50)m/s。运动员在左脚 着 地后由于承受的垂直作用力相当于体重的7.2倍(5500±430)N,水平作用力相当于体重 的5.5倍(4280±190)N[1],左腿必须进行缓冲才能够进行蹬伸,所以身体重心的 速度会进一 步下降。我国运动员“满弓”瞬间的重心速度平均为(3.91±0.63)m/s,从左脚着地到“ 满 弓”形成瞬间的速度损失率为26.73%±7.94%,这种“满弓”姿势又是成功完成“鞭打” 动 作的保证。从“满弓”阶段到标枪的出手阶段运动员由于要完成鞭打用力的一系列动作,所 以身体重心的速度会进一步下降,这一阶段是投掷过程中重心速度下降最多的阶段。我国运 动员的重心速度从左脚着地阶段的(5.34±0.57)m/s下降到出手阶段的(2.97±9.03)m/s , 平均下降了2.37 m/s,损失率为(44.43±9.19)m/s。此阶段世界优秀运动员的速度也从 左脚着地时的(6.0±0.5)m/s下降到(3.2±0.5)m/s。

2.2 运动员右髋速度的分析

从理论上说,在一个合乎要求的最后用力动作过程中,运动员身体各部分肌肉相继发力。开 始是由髋部主动发力,然后由较大的肌肉群,如躯干、肩部、上臂肌肉发力,接着是较小的 肌肉,如小臂,腕关节肌肉的发力[2]。由表2可知,我国运动员右脚着地瞬间右髋 的速度为 (5.82±0.46)m/s。在左脚着地瞬间的右髋速度为(6.04±0.72)m/s,平均增加了0.22 m/s。 但是并非都是如此,其中部分选手速度反而减小了,这在最后用力中是极不合理的。右腿积 极的蹬伸和左脚的着地,促使了运动员由“反弓”向“满弓”阶段的转换。右髋的速度在经 历了急剧的加速后会有明显的下降。我国运动员在出手瞬间右髋的速度为(3.16±0.84)m/s ,比左脚着地瞬间下降了2.85 m/s。运动员左脚着地前右脚已在地面上形成了“拖拉”的状 态,也可以说在左脚着地后右脚基本上已没有再蹬伸的条件,这表明右髋的峰值应该出现在 左脚着地瞬间后着地前,而不应该出现在左脚着地后。我国选手32人次试掷中有22人次右髋 速度的峰值出现在左脚着地前,5人次出现在着地后,5人次出现在左脚着地瞬间。本文选取 具有代表性的李荣祥、孙世鹏、刘小兵的右髋速度曲线进行比较,从图1、2中看出李的右髋 速度峰值出现在左脚着地前0.02 s,孙的峰值出现在左脚着地前0.15 s,而刘的峰值出现在 左脚着地之后的0.06 s。右脚着地后右髋速度会逐渐增加,如果右髋速度在左脚着地前早早 的达到峰值,说明运动员在下肢的推动下,上肢会过早的移过支撑点,从而不利下一步的加 速和超越器械及“满弓”状态的形成。如果峰值出现在左脚着地后表明运动员对右髋的急剧 加速是在左脚着地以后完成的,由于左脚着地强有力的双支撑形成,右髋的加速必然会加大 左腿的负荷,破坏了“满弓”的形成,不利于最后用力。2.3 运动员上肢环节和标枪速度的分析

投掷臂各个环节的速度反映了运动员在最后用力过程中上肢环节加速的过程和加速的时机 是否合理,它是由用力过程中各个环节的加速组成[3],每一个环节的加速都有一 定的时间 和先后顺序,特别是投掷臂的肘关节和腕关节,它是运动员用力的最后环节,只能在人体的 其它环节加速完成后才能加速发力,否则就会出现提前用力的现象。世界优秀运动员右髋、 右肩、右肘、右腕和标枪速度变化之间具有明显的先后顺序,即右髋、右肩、右肘、右腕 和标枪的速度依次达到本环节的最高速度[7]。运动员左脚着地后,在右髋的推 动下,右 肩开始加速,从表3可知,我国运动员在左脚着地瞬间右肩、右肘、右腕、标枪的平均速度 分别为(6.89±0.97、6.44±1.03、6.85±0.80、6.94±0.72)m/s。从这一阶段各环节的速 度来看,标枪速度反而超过了右肩和右肘、右腕的速度,右腕速度超过了右肘,从理论上讲 这是不合理的现象,因为下一环节都是在上一环节的带动下来完成加速的,上一环节的速度 高于下一环节才算合理。从左脚着地到“满弓”形成各环节的速度变化是很重要的,对于运 动员来说此阶段处于末端的环节即标枪和手腕有一个小的减速,对运动员此阶段各环节速度 变化的研究可以看出运动员是否推迟了对末端环节的用力,是否有“延缓”动作的出现。

右肩的速度从左脚着地后开始急剧上升,在“满弓”形成瞬间以前达到峰值,我国运动员基 本上都符合这一要求。右肩平均峰值为(8.33±0.89)m/s,其它环节右肘、右腕、标枪的速 度分别为9.06±1.71、8.35±1.19和(8.07±1.41)m/s。此时右肘速度是超过了右肩,这表 明我 国运动员普遍存在着右肘发力过早的现象。根据力学原理,在这一阶段除右肩以外的上肢各 环节速度出现加速是极为不合理的,因为右肩在达到峰值时“满弓”状态还没有形成。

我国运动员“满弓”形成瞬间右肩的平均速度为(7.68±1.15)m/s,肘、腕和标枪的速度 分别为11.53±0.76、10.70±1.20、和(10.98±1.47)m/s。在这一阶段右肩速度经过了峰 值并下降,从表4可知我国运动员达到峰值的时机都在左脚着地后“满弓”形成以前,为左 脚着地后的(0.055±0.022)s。由于运动员在“满弓”形成瞬间以前“延缓”动作的出现, 再次向后引伸投掷臂,必然会引起上肢各环节速度的减小,但这又是形成良好“满弓”状 态必不可少的条件。在右肩达到峰值到“满弓”形成瞬间由于右肩速度的下降,使得腕、标 枪等末端环节更好的向后再次引伸,这样才能使从下肢到上肢所形成的“弓”拉紧,这是相 对的也是必不可少的动作。如果此时投掷臂参与了主动发力也只能是通过肘部的弯曲来完成 , 因为此时关节已被充分拉紧,肘关节处于上翻状态,肩关节已失去再加速可能。而在肘关节 处弯曲又是肌肉正常的生理机制,肘关节的弯曲必然会引起投掷臂末端环节的加速,从而破 坏了理想“满弓”状态的形成。这也是我国部分运动员“满弓”形成不好的主要原因。

对运动员右肘关节各个时相速度变化的研究能反映出运动员肘关节在最后用力中的用力情况 。从表5可知我国运动员在左脚着地瞬间右肘速度平均为(6.44±1.03)m/s,“满弓”形成瞬 间为(11.53±0.76)m/s,趋于上升的趋势,这主要是由于右肩速度的增加达到峰值后急速的 制动,相应下一环节肘关节速度必然会上升。右肘速度的峰值出现在“满弓”形成后(0.027 ±0.011)s,孙世鹏等选手出现的时机基本上是在“满弓”瞬间,李荣祥等选手出现的较晚 , 从技术图片中也可以看出孙等选手的肘关节在左脚着地后到“满弓”形成瞬间屈的非常严重 。我国运动员在右肘达到峰值(12.41±0.99)m/s时右肩、右腕、标枪的速度为6.85±0.95、13.19±1.28和(13.77±1.57)m/s,右肩的速度减小是正常的,但标枪速度反而高于右肘和右 腕是不合理的。

随着大关节加速到制动的完成,对标枪的加速就只有小环节了。从表5可知,我国运动员的 右腕速度在左脚着地、“满弓”形成瞬间和出手时分别是(6.85±0.80)、(10.70±1.21)和(14.65±2.09)m/s。右腕速度在“满弓”形成瞬间到出手之间呈现出急剧上升的趋势。峰值 出现在“满弓”形成后的(0.05±0.014)s,当达到峰值(16.921±1.549)m/s时肩、肘、标枪 的速度分别为(5.44±0.55、10.30±1.35、21.24±1.91)m/s。这表明运动员在右腕达到峰 值瞬间右肩速度在进一步的减小。

从右肩的速度曲线可以看出李荣祥的峰值出现的就较快也较为明显,其余三名运动员的较慢 ,到“满弓”形成前达到峰值。从右肘的速度曲线来看,李荣祥是唯一一个从左脚着地到“ 满弓”形成右肘速度小于标枪速度的运动员,其余几名运动员在右肩没有达到峰值时就开始 上升,超过了其它环节的速度。特别是孙世鹏和刘小兵右肘速度上升得更早更快,这也更进 一步说明他们右肘提前用力的现象。从右腕的曲线来看刘小兵的右腕和标枪同时达到峰值, 李和陈在达到峰值后并没有急剧下降而保持到标枪出手。从标枪的曲线来看,李荣祥、陈奇 在左脚着地到“满弓”形成之间有一个共同的特点,标枪速度上升较为平缓并有一个小的波 谷,波谷值低于左脚着地时和“满弓”形成以前。图4中孙和刘的标枪曲线从左脚着地开始 就上升,并没有出现波谷,从整个曲线的情况看还是李荣祥的较为理想,各环节速度曲线层 次分明,鞭打动作合理。

3 结 论

1) 我国运动员普遍存在左脚着地瞬间身体重心速度偏小的现象,在各个技术阶段的速度也 较小,特别是器械的出手瞬间。左脚着地到器械出手瞬间身体重心的速度损失率小于世界优 秀选手。建议我国选手在一定的基础上,逐渐提高持枪加速的能力,使“人-枪”在整个用 力过程中合一,在完成用力动作的情况下提高身体重心在各个技术阶段的速度。

2) 我国运动员在左脚着地瞬间的右髋速度比右脚着地瞬间有一定的增加,但部分选手的右 髋速度反而减小了,这是不合理的。我国选手普遍存在右髋速度峰值出现过早的现象,32人 次试掷中有22人次出现在左脚着地前,使上肢过早的移过支撑点,影响了超越器械的程度和 “满弓”状态的形成,部分选手的右髋峰值出现的过晚,破坏了“满弓”状态,不利于最后 用力动作的完成。

3) 我国运动员在左脚着地瞬间上肢各环节中标枪速度反而超过了右肩和右肘、右腕的速度 ,右腕速度超过了右肘,这是不合理的现象,下一环节都是在上一环节的带动下来完成加速 的,上一环节的速度高于下一环节才算合理,正确的加速顺序应该是右肩―右肘―右腕―标 枪逐一进行叠加。建议我国运动员正确理解掷标枪用力技术,进一步认识该项目最后用力动 作的形式和本质。

4) 我国运动员左脚着地瞬间右肘的速度超过了右肩,普遍存在着右肘发力过早的现象。这 一阶段除右肩以外的上肢各环节速度出现加速是不合理的,使最后用力中从下肢到上肢所形 成整个“弓”不能拉紧,投掷臂参与了主动发力,没有做出“延缓”末端环节的用力,提前 对标枪进行了加速,从而破坏了理想“满弓”状态的形成。这也是我国部分运动员“满弓” 形成不好的主要原因。

5) 我国选手普遍存在环节用力不合理的现象,在“满弓”状态没有充分形成即“弓”没有 拉紧的情况下开始了上肢环节的用力。其中只有李荣祥整个用力各环节的曲线比较合理,速 度层次分明,鞭打动作合理,右肩的峰值出现的较快也较为明显,也是唯一一个从左脚着地 到“满弓”形成右肘速度小于标枪速度的运动员,其他选手上肢各环节都有不同程度提前用 力的现象,特别是右肘关节。

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