棍術(shù)教學(xué)中“掄棍”技術(shù)動作力學(xué)分析

單保海，單鳳云

（黑龍江東方學(xué)院體育部，黑龍江 哈爾濱 150086）

棍術(shù)教學(xué)中“掄棍”技術(shù)動作力學(xué)分析

單保海，單鳳云

（黑龍江東方學(xué)院體育部，黑龍江 哈爾濱 150086）

棍術(shù)運動中掄棍、掃棍等動作，是出現(xiàn)頻率非常高的具有一定代表性的技術(shù)動作。文章從運動生物力學(xué)角度，對棍術(shù)運動中掄棍動作進行轉(zhuǎn)動力學(xué)分析，研究其內(nèi)在的特點與規(guī)律，從而科學(xué)地指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，對棍術(shù)運動的技術(shù)提高和普及具有積極意義。

棍術(shù)；掄棍；轉(zhuǎn)動力學(xué)

棍術(shù)是高校學(xué)生非常喜愛的一項武術(shù)運動。在棍術(shù)技術(shù)動作當(dāng)中，最具有代表性的動作就是“掄棍”，人們常形容其為“棍掃一大片”，充分說明了棍術(shù)運動剛猛遒勁、威力巨大的動作特點。該技術(shù)動作由于涉及到身體及器械的旋轉(zhuǎn)和水平發(fā)力，需要全身肌肉協(xié)調(diào)配合，所以完成起來難度較大，是棍術(shù)教學(xué)中的難點和重點。文章從運動生物力學(xué)角度對“掄棍”技術(shù)動作的原理進行分析，分析完成“掄棍”技術(shù)動作的關(guān)鍵因素和動作重點，對于改善學(xué)生動作完成的質(zhì)量、提高學(xué)習(xí)效果具有積極意義。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以棍術(shù)課程中“左轉(zhuǎn)體兩周掄跳摔棍技術(shù)”的“掄棍”動作為研究對象。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法通過到黑龍江東方學(xué)院圖書館查詢資料及利用互聯(lián)網(wǎng)進行檢索，查詢與課題研究相關(guān)的文獻資料，并為課題的研究提供理論支撐。

1.2.2 專家訪談法通過對哈爾濱市高校武術(shù)方面專家進行訪談，對文章的研究方法及觀點給予指導(dǎo)及修正。

1.2.3 數(shù)理分析法通過運用力學(xué)定理、公式等，對棍術(shù)套路中“掄棍”動作進行數(shù)理分析，解決動作中力學(xué)方面的技術(shù)問題。

1.2.4 觀察法通過觀看教師及優(yōu)秀學(xué)生“掄棍”動作的練習(xí)及錄像，分析“掄棍”技術(shù)的各步驟動作及特點。

2 動作的原理分析

2.1 “掄棍”技術(shù)動作中身體各部位的轉(zhuǎn)動特征分析

2.1.1 支撐腿的轉(zhuǎn)動特征分析兩周“掄棍”技術(shù)動作（以左轉(zhuǎn)身“掄棍”動作為例）支撐腿的動作形式為：身體左轉(zhuǎn)，左腳掰腳上步，右腳蹬地跟步后，形成雙腳并腳轉(zhuǎn)（此時身體旋轉(zhuǎn)約270°），上動不停，左腳迅速后撤步，身體繼續(xù)左轉(zhuǎn)180°同時右腳跟腳成并步，至此全部旋轉(zhuǎn)動作結(jié)束。通過對動作錄像進行觀察、分析，可以看出左側(cè)腿隨身體側(cè)轉(zhuǎn)出步，其主要力量來自于右腿的蹬地發(fā)力。而左腿支撐轉(zhuǎn)動軸的確立為身體的迅速轉(zhuǎn)動提供了有效支撐。此時，右腳的跟步使轉(zhuǎn)動軸由原來的單一支撐轉(zhuǎn)化為雙腳支撐，為下一動左腳繼續(xù)前行提供了可能。此后，隨著支撐軸順利轉(zhuǎn)換到右腳，左腳隨著身體的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)迅速完成后撤，完成了身體在高速旋轉(zhuǎn)的同時持續(xù)向攻擊方向移動，并為下一動作奠定了基礎(chǔ)，可見支撐腿的轉(zhuǎn)動特征主要隨身體的旋轉(zhuǎn)移動為主，同時為身體旋轉(zhuǎn)提供動力及為身體旋轉(zhuǎn)提供有效的保障?？梢婋p腿的協(xié)調(diào)配合和動作的快速承接對完成該項技術(shù)動作的成功與否起到了決定性作用。

2.1.2 軀干的轉(zhuǎn)動特征分析在兩周“掄棍”技術(shù)動作中，軀干的轉(zhuǎn)動是承接上下肢的基礎(chǔ)，軀干轉(zhuǎn)動的質(zhì)量將直接影響動作的整體效果。在“掄棍”動作的不同階段，軀干的轉(zhuǎn)動形式均不盡相同，是按一定的規(guī)律來進行旋轉(zhuǎn)的。在完成動作的過程中，軀干實際上是進行了一個復(fù)合轉(zhuǎn)動，從開始的預(yù)備動作到身體前行及右腳跟步，身體旋轉(zhuǎn)270°，以及此后的左腳后撤步至身體旋轉(zhuǎn)180°動作，軀干均為平動結(jié)合轉(zhuǎn)動的復(fù)合運動。在整個動作完成過程中，軀干的運動看似被動，實則為力量傳遞的主體，具有十分重要的意義，主要體現(xiàn)在：一，使身體重心快速完成了在兩個支撐腿間的相互變化，同時也是整個動作旋轉(zhuǎn)速度與前移速度的重要標(biāo)志；二，軀干轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定與否，是轉(zhuǎn)動動作成功的關(guān)鍵所在，為掄棍動作的完成及達到何種動作質(zhì)量，起到了至關(guān)重要的作用。

2.1.3 上肢的轉(zhuǎn)動特征分析從“掄棍”動作的導(dǎo)入姿勢開始到動作結(jié)束，其動作步驟依次為：首先，置棍于身體重心右后側(cè)，隨著左腳掰腳上步，右腿跟進及身體的旋轉(zhuǎn)前移。雙臂在右腿蹬地和腰部肌肉輔助發(fā)力的作用下，迅速形成向左前方旋轉(zhuǎn)掄棍，此后為借助慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；其次，在身體完成270°旋轉(zhuǎn)后，隨著左腿的后撤，右腿繼續(xù)發(fā)力并借助身體旋轉(zhuǎn)的慣性，臂再次發(fā)力、并最終完成“掄棍”動作。由此可見，上肢的掄臂發(fā)力動作不僅是掄棍技術(shù)動作展示出來的主要運動形式，更在動作的發(fā)力、助力、平衡及適時調(diào)整動作節(jié)奏方面起到了重要的作用。同時，其動作形式由于具有鞭打動作的技術(shù)特點，也符合鞭打動作的發(fā)力規(guī)律。

2.2 “掄棍”技術(shù)動作的力學(xué)原理分析

2.2.1 骨杠桿原理通過查閱骨杠桿的分類可知，速度杠桿是人體中配備最多且在運動中應(yīng)用最為廣泛的一種。依據(jù)此類杠桿的特點，結(jié)合掄棍動作的規(guī)律可以看出，掄棍過程中上肢的掄擺在某種意義上講，就是充分應(yīng)用速度杠桿的一個特例。由骨杠桿的原理可知，運動中要提高肢體的轉(zhuǎn)動速度一般可采用兩個途徑：一是適當(dāng)增大阻力臂，二是適當(dāng)減小力臂，以此來增加肌肉的負(fù)荷，促使肌肉做較強的收縮。這就是說，運動中要達到“失之于力而獲之于速”的目的，就應(yīng)該服從速度杠桿的這一規(guī)律［2］，從而達到增加動作中的掄擺速度、提高打擊效果的目的。

2.2.2 轉(zhuǎn)動定律人體的轉(zhuǎn)動主要存在著兩種形式，一種是人體局部肢體或關(guān)節(jié)在肌力的作用下，牽引骨骼繞關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動；另一種是人體整體在外力矩作用下的轉(zhuǎn)動。從轉(zhuǎn)動定律可知，轉(zhuǎn)動體繞固定軸轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動慣量（I）與角加速度（β）之積（I=M×β）等于轉(zhuǎn)動體所受的合外力矩(ΣM)。因此，要提高掄棍動作的角加速度，增加其轉(zhuǎn)動速度，一方面就必須考慮到掄棍的轉(zhuǎn)動慣量以及所受的肌力矩大小，另一方面則與右腿的蹬地發(fā)力和腰部肌肉收縮發(fā)力有關(guān)。

根據(jù)定律中三者的關(guān)系可以看出，其有效途徑有二：一是增大肌力矩；二是縮小轉(zhuǎn)動慣量。通過這兩種方式都可以達到增加軀干轉(zhuǎn)動速度的目的。

2.2.3 動量矩定理動量矩（K）是描述轉(zhuǎn)動體轉(zhuǎn)動強弱的物理量，其大小由轉(zhuǎn)動體相對某固定軸的轉(zhuǎn)動慣量（I）與轉(zhuǎn)動速度（ω）之乘積決定。顯然，轉(zhuǎn)動體的動量矩越大，表明其轉(zhuǎn)動能力就越強，轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動效果就越好。由此可見，動量矩是影響肢體轉(zhuǎn)動效果的另一重要因素。為了更好的分析轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動特征，人們引入了動量矩定理。經(jīng)研究證明，當(dāng)動量矩的大小一定時，轉(zhuǎn)動體所受的沖量矩（ΣMt）在數(shù)值上等于肢體的轉(zhuǎn)動慣量（I）與轉(zhuǎn)動速度（ω）之積的增量，即：ΣMt=I2ω2-I1ω1。從動量矩定理可以看出，當(dāng)肌力矩一定時，肢體在某一時刻以不同的姿勢轉(zhuǎn)動時，動作的完成效果是不同的。也就是說，從“掄棍”動作的導(dǎo)入姿勢開始到動作結(jié)束，從主發(fā)力腿（右腿）的蹬地、腰部的扭轉(zhuǎn)發(fā)力及上臂的掄擺發(fā)力等各動作何時發(fā)力對于“掄棍”動量矩的變化量都起著重要的作用，是提高“掄棍”動作質(zhì)量的一個不可忽視的環(huán)節(jié)。

2.3 增加“掄棍”轉(zhuǎn)動效果的方法

從運動生物力學(xué)角度進行分析，主要應(yīng)注重以下四個方面：

2.3.1 增加肌肉對骨杠桿的動力矩根據(jù)人體下肢肌肉的特點可知，可以使大腿、小腿發(fā)生轉(zhuǎn)動的肌肉，絕大部分均為構(gòu)成速度杠桿類型。從力矩的定義來看，增大力矩的方法有兩個方面：一是增大作用力，二是增大動力臂。這兩個因素中，任意一種都能達到增大動力矩的目的。但對于人體肌肉力矩而言，增加肌肉對骨杠桿的動力矩，只能靠提高肌肉的收縮強度、增大肌肉的爆發(fā)力來實現(xiàn)。因此認(rèn)為：首先，應(yīng)嚴(yán)格按照肌肉發(fā)力的順序，保證好各肌肉各環(huán)節(jié)的力量銜接，從而使速度進一步加快。其次，支配好收縮肌肉和舒張肌肉的協(xié)調(diào)關(guān)系，為收縮肌的充分收縮發(fā)力提供便利條件。

2.3.2 減小肢體的轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量是描述轉(zhuǎn)動體保持原有狀態(tài)的一種能力。轉(zhuǎn)動體相對某軸的轉(zhuǎn)動慣量越大，就意味著其轉(zhuǎn)動狀態(tài)越難以改變。因此，根據(jù)影響轉(zhuǎn)動慣量大小的因素可知，轉(zhuǎn)動體相對轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量分布是決定轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動慣量大小的重要因素。肢體的質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，其轉(zhuǎn)動半徑就越大，使得轉(zhuǎn)動慣量越大，則要提高擺動肢體的速度就會越困難。因此，合理調(diào)整掄棍過程中上臂掄擺瞬間手臂與棍的角度位置，合理分布二者質(zhì)量就顯得尤為重要。所以，在掄棍發(fā)力時使身體充分超越器械，進而形成具有鞭打效果的掄轉(zhuǎn)發(fā)力，對于增加掄棍的速度和提高軀干的旋轉(zhuǎn)速度具有重要的作用。

2.3.3 注意動力腿和腰部肌肉的協(xié)調(diào)配合 掄棍技術(shù)動作中腰部肌肉的發(fā)力是輔助身體旋轉(zhuǎn)最主要的發(fā)力源之一，其對手臂掄棍的加速效果最為直接。但縱觀整個發(fā)力過程不難看出，真正的力量仍來自主力腿的蹬地發(fā)力，即：在主力腿蹬地發(fā)力的作用下，腰部肌肉扭轉(zhuǎn)收縮，并最終形成了身體的旋轉(zhuǎn)。因此，要想提高身體的旋轉(zhuǎn)速度，達到增加掄棍發(fā)力的目的，必須注意動力腿的發(fā)力和腰部肌肉發(fā)力的協(xié)調(diào)配合，才能使掄棍動作達到最佳效果。

2.3.4 注意軀干的承接發(fā)力軀干的輔助相對各環(huán)節(jié)更為重要。這主要表現(xiàn)在兩個方面：第一，軀干是人體中質(zhì)量最大、轉(zhuǎn)動慣量也是最大的部位；第二，人體四肢均與軀干相連，且四肢的轉(zhuǎn)動均以軀干的轉(zhuǎn)動為基礎(chǔ)；第三，軀干是力量傳導(dǎo)的重要部位，具有承上啟下的作用。因此，在掄棍動作中強調(diào)軀干的承接發(fā)力就顯得格外重要。在掄棍過程中，雖然軀干的發(fā)力并不明顯，但是軀干重心與支撐重心的位置關(guān)系、發(fā)力過程中軀干部位（背肌、胸肌、腹?。┘∪獾呐浜系?，均會對掄棍技術(shù)動作的完成質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。由此看來，掄棍動作中如果忽視軀干的轉(zhuǎn)動作用，不注重軀干與肢體的協(xié)調(diào)與配合，必然會導(dǎo)致動作的失敗。

3 結(jié)論

通過運用運動生物力學(xué)對“掄棍”技術(shù)動作進行分析，得知身體的轉(zhuǎn)動速度、肌肉對骨杠桿的動力矩、肢體相對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量以及軀干的協(xié)調(diào)與配合等方面有著密切的關(guān)系。在授課過程中，教師可以針對身體各部位的轉(zhuǎn)動特征及轉(zhuǎn)動力學(xué)各項數(shù)據(jù)分析結(jié)果，突破課程重點、難點，預(yù)設(shè)并有效解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中會出現(xiàn)的問題，對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、改善“掄棍”動作質(zhì)量及提高棍術(shù)整體教學(xué)水平具有積極意義。

［1］李玉剛.跆拳道橫踢動作的轉(zhuǎn)動力學(xué)分析［J］.武漢體育學(xué)院學(xué)報, 2003, (3) : 55-58.

［2］王以進.骨科生物力學(xué)［M］.北京:人民軍醫(yī)出版社, 1989.

［3］何瑞虹.2002年武術(shù)套路試行規(guī)則評分內(nèi)容的相關(guān)分析［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報, 2004, (10) :1422-1424.

［4］謝明川,韓英甲,等.十運會女子套路預(yù)賽取勝技術(shù)分析［J］.成都體育學(xué)院學(xué)報, 2005, 31 (4) :80-82.

［5］韓英甲.優(yōu)秀女子套路運動員刀棍技能水平的現(xiàn)狀研究［J］.山東體育科技, 2006, (1) : 10-12.

Mechanics Analysis of “Wand Brandish” in the Teaching of Teaching of Gunshu

SHAN Bao-hai, SHAN Feng-yun
(Physical Education Department of Heilongjiang East College, Harbin 150086, Heilongjiang China)

Brandishing and sweeping wand is the most frequent and representative technical action of the Gunshu movement. This paper analyses the rotation mechanics of the brandishing wand from the perspective of sports biomechanics movement and investigates its inner characteristics and laws so that we can guide students scientifically in learning and training. It has a positive significance for enhancing the wand technique movement and making it popular among us.

Gunshu; wand brandish; rotation mechanics

G807

A

1008-2808(2011)03-0073-03

G807

A

1008-2808(2011)03-0073-03

2009-12-18；

2010-11-22

黑龍江東方學(xué)院人文社會科學(xué)研究項目（課題編號：HDJ20080901）。

單保海（1976－），男，副教授，碩士，研究方向為體育教學(xué)與訓(xùn)練。