山東省優(yōu)秀男子鉛球運(yùn)動(dòng)員旋轉(zhuǎn)推鉛球關(guān)節(jié)角度變化曲線特征分析

鄭 峰

(青島理工大學(xué) 體育教學(xué)部，山東 青島 266033)

目前主流的推鉛球技術(shù)有旋轉(zhuǎn)推鉛球與背向滑步推鉛球。旋轉(zhuǎn)技術(shù)為運(yùn)動(dòng)員提供了進(jìn)一步提高成績(jī)的可能性，從而可以克服采用滑步技術(shù)出現(xiàn)的成績(jī)停滯不前的現(xiàn)象［1］。旋轉(zhuǎn)式推鉛球技術(shù)蘊(yùn)藏著巨大的潛力。旋轉(zhuǎn)式推鉛球是以旋轉(zhuǎn)的方式穿過(guò)投擲圈，在投擲的最后時(shí)刻以直線方式投出。旋轉(zhuǎn)式推鉛球加速路線長(zhǎng)，鉛球初速度大，動(dòng)作連貫，且人體通過(guò)旋轉(zhuǎn)，為最后發(fā)力積累更多能量［2］。旋轉(zhuǎn)式推鉛球?qū)πD(zhuǎn)技術(shù)的要求很高，如旋轉(zhuǎn)與用力的銜接，每次騰空后支撐腿的落地支撐等，空間和時(shí)間技術(shù)特征更為復(fù)雜，技術(shù)動(dòng)作更不易掌握［3］。相對(duì)于對(duì)絕對(duì)力量要求較高的背向滑步推鉛球，旋轉(zhuǎn)式推鉛球更適合于體型小，靈活性高，絕對(duì)力量相對(duì)較弱，擅長(zhǎng)于技術(shù)的中國(guó)運(yùn)動(dòng)員。

國(guó)內(nèi)外研究運(yùn)用三維錄像拍攝技術(shù)［2－6］，對(duì)運(yùn)動(dòng)員身體重心位置及速度的變化曲線，出手高度、速度，鉛球位移及速度變化，關(guān)節(jié)角度變化曲線等指標(biāo)進(jìn)行了研究。但大部分指標(biāo)只是技術(shù)動(dòng)作的一個(gè)外在表現(xiàn)，與發(fā)力方式關(guān)系不大，除了關(guān)節(jié)角度變化曲線指標(biāo)。國(guó)內(nèi)研究旋轉(zhuǎn)推鉛球關(guān)節(jié)角度變化的研究較少，只有隋新梅、韓媛媛、錢峰［7］運(yùn)用三維圖像解析方法，對(duì)一名優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員旋轉(zhuǎn)推鉛球技術(shù)中過(guò)渡階段的身體各主要關(guān)節(jié)角度變化進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，通過(guò)了解在不同的時(shí)空中運(yùn)動(dòng)員各主要環(huán)節(jié)的角度變化，對(duì)其技術(shù)進(jìn)行診斷。但是，并未對(duì)旋轉(zhuǎn)推鉛球關(guān)節(jié)角度曲線變化的基本特征進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)節(jié)角度曲線變化不僅與技術(shù)動(dòng)作本身的要求有關(guān)，還與運(yùn)動(dòng)員的發(fā)力順序，發(fā)力時(shí)機(jī)有明顯的關(guān)系，本研究將對(duì)旋轉(zhuǎn)推鉛球關(guān)節(jié)角度曲線變化的基本特征進(jìn)行總結(jié)，以期對(duì)本課題后續(xù)的肌電與足底壓力分析提供理論支持。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2 名山東省優(yōu)秀男子旋轉(zhuǎn)推鉛球運(yùn)動(dòng)員，在訓(xùn)練過(guò)程中對(duì)其技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行拍攝。拍攝地點(diǎn)為山東省田徑訓(xùn)練館，拍攝時(shí)間為2012 年10 月。

序號(hào) 姓名 年齡 身高 體重 運(yùn)動(dòng)年限 運(yùn)動(dòng)等級(jí)1 李×× 23 1.88 120kg 10年 健將2 呂×× 20 1.83 110kg 8年 健將

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

使用2 臺(tái)高清攝像機(jī)沿動(dòng)作地點(diǎn)呈圓周形放置(如圖1)，相機(jī)位置距離動(dòng)作地點(diǎn)10 米。機(jī)身高1.2米，攝像機(jī)拍攝頻率為50 Hz，曝光時(shí)間1/250 s。使用Ariel 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析軟件進(jìn)行錄像解析，數(shù)據(jù)提取，并運(yùn)用低通濾波對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。

圖1 儀器擺放圖

要求每個(gè)運(yùn)動(dòng)員以85%最好成績(jī)投5 次，選取成績(jī)最好的3 次進(jìn)行分析。

1.2.2 指標(biāo)選取

肩髖夾角的變化曲線:肩橫軸與髖橫軸在水平面內(nèi)所形成的夾角。

肩關(guān)節(jié)角度的變化曲線:肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)連線與肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)連線所構(gòu)成的夾角。

髖關(guān)節(jié)角度的變化曲線:膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)連線與髖關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)之間連線在體前所形成夾角。

膝關(guān)節(jié)角度:髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)連線與膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)連線的夾角。

踝關(guān)節(jié)角度的變化曲線:膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)連線與踝關(guān)節(jié)、腳尖連線所構(gòu)成的夾角。

階段用時(shí):雙腿支撐階段，單腿支撐階段，騰空階段，過(guò)渡階段和最后用力階段占總時(shí)間的百分比。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS13.0 統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

將旋轉(zhuǎn)推鉛球整個(gè)技術(shù)動(dòng)作分為:雙腿支撐階段，單腿支撐階段，騰空階段，過(guò)渡階段和最后用力階段五個(gè)階段。

圖2 技術(shù)階段圖

2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)間指標(biāo)

運(yùn)動(dòng)員雙腿支撐階段占40%，單腿支撐階段占31%，騰空階段占6.7%，過(guò)渡階段占8.9%，最后用力階段占13.4%。

表1 技術(shù)階段時(shí)間表

2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)角度指標(biāo)

2.2.1 肩髖夾角在各技術(shù)階段的變化特征

肩髖夾角是反映身體扭轉(zhuǎn)程度的一個(gè)重要參數(shù)。從力學(xué)角度分析，肩髖夾角越小，運(yùn)動(dòng)員軀干向右側(cè)轉(zhuǎn)體的幅度越大，即身體扭轉(zhuǎn)的幅度增大，從而增加了預(yù)擺用力加速的距離。

雙腿支撐準(zhǔn)備階段特征是:在旋轉(zhuǎn)開始前，肩髖夾角較小，隨著預(yù)擺開始，肩髖夾角逐漸增大，從右腳離地時(shí)刻開始減小。從圖3 可看出，靜止時(shí)，運(yùn)動(dòng)員肩髖角度為19 度。此角度較小，說(shuō)明準(zhǔn)備階段扭轉(zhuǎn)不充分。雙支撐階段往單支撐階段轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的肩髖夾角都逐漸減小，說(shuō)明上體旋轉(zhuǎn)快于下肢旋轉(zhuǎn)。但運(yùn)動(dòng)員在起始階段曲線較平穩(wěn)，肩髖夾角突然增大至39 度，出現(xiàn)曲線的一個(gè)有分叉的峰值，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員在預(yù)擺階段上體預(yù)擺不充分，與其下肢在預(yù)擺時(shí)跟隨上體旋轉(zhuǎn)過(guò)多有關(guān)系。在曲線下降階段，曲線先增大再減小，說(shuō)明在從雙支撐向單支撐過(guò)度的時(shí)候，下肢轉(zhuǎn)動(dòng)快于上體轉(zhuǎn)動(dòng)，使肩髖夾角先增加再減小，使角度先達(dá)到了17°，但是這個(gè)角度偏小，與張俊投擲19.18 m時(shí)的22 度有較大差距，說(shuō)明軀干旋轉(zhuǎn)不夠或者下肢旋轉(zhuǎn)過(guò)快。

單腿支撐階段是指雙腿支撐階段右腳離地之后，形成的左腿單獨(dú)支撐階段。運(yùn)動(dòng)員肩髖夾角由雙腿支撐階段最大扭緊時(shí)的38.6 度降到右腿離地時(shí)的8.10度，與優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員從44 ～48 度到20 ～23 度變化的幅度接近。在右腳離地后，肩髖夾角下降，表明單支撐階段肩關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)的擰力逐漸釋放，于是鉛球獲得了一定的速度。

騰空階段是指從運(yùn)動(dòng)員左腳離地到右腳再次離地的階段。由表1 可知，運(yùn)動(dòng)員騰空階段所占比例較大，而騰空時(shí)間越長(zhǎng)，速度損失越多。在騰空階段，肩髖夾角越大，越利于為接下來(lái)的過(guò)渡階段的二次扭轉(zhuǎn)形成較佳的身體姿勢(shì)，而本研究中運(yùn)動(dòng)員19 度的肩髖夾角偏小，不利于二次扭轉(zhuǎn)。

過(guò)渡階段，即右腳著地到左腳著地形成雙支撐的階段，是指連接前階段旋轉(zhuǎn)和最后用力階段的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。在此階段，運(yùn)動(dòng)員肩髖夾角是先下降再上升，然后達(dá)到最大值，即肩髖處于最大的扭緊狀態(tài)，這樣能保持并適當(dāng)增加鉛球在前期旋轉(zhuǎn)階段獲得的水平速度，有助于形成超越器械的最后用力姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)員肩髖夾角達(dá)到了75 度，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員較好的完成了超越器械的動(dòng)作。

最后用力階段是指運(yùn)動(dòng)員左腳著地至鉛球出手這個(gè)過(guò)程。此階段，運(yùn)動(dòng)員肩寬夾角呈下降趨勢(shì)，降到零點(diǎn)，說(shuō)明最后用力時(shí)運(yùn)動(dòng)員的肩橫軸幾乎平行。

圖3 肩髖夾角變化曲線(注:X 軸中，1 ～38 為雙支撐階段，38 ～62 為單支撐階段，62 ～67 為騰空階段67 ～77 為過(guò)渡階段，77 ～90 為最后用力階段)

2.2.2 肩關(guān)節(jié)角度在各技術(shù)階段的變化特征

如圖4，曲線圖可以看出，雙支撐階段運(yùn)動(dòng)員左肩前段曲線起伏較大，后期下降;運(yùn)動(dòng)員左側(cè)肩關(guān)節(jié)角度大于右側(cè)肩關(guān)節(jié)角度。在單腿支撐階段，運(yùn)動(dòng)員的左肩角和右肩角均呈加大趨勢(shì);在騰空階段，投擲時(shí)運(yùn)動(dòng)員的左肩角呈單峰;最后用力階段右肩關(guān)節(jié)曲線呈上升趨勢(shì)，在出手時(shí)刻達(dá)到最大值148 度。

2.2.3 髖關(guān)節(jié)角度在各技術(shù)階段的變化特征

在雙腿支撐階段，運(yùn)動(dòng)員的左髖角和右髖角值達(dá)149 度。在單腿支撐階段，運(yùn)動(dòng)員右髖角幅度加大，說(shuō)明身體向左前傾加大，左髖角變化不大。在騰空階段，左髖角和右髖角都有明顯的下降。在過(guò)渡階段，運(yùn)動(dòng)員左髖角下降，右髖角上升，左髖角度下降說(shuō)明，身體重心不穩(wěn)定，但下降后立即回升，有利于身體平穩(wěn)的向前加速。在最后用力階段，運(yùn)動(dòng)員左髖角和右髖角均呈上升趨勢(shì)，是下肢蹬伸的結(jié)果。

2.2.4 膝關(guān)節(jié)角度在各技術(shù)階段的變化特征

雙腿支撐階段，運(yùn)動(dòng)員左膝角稍大于右膝角，但在雙腿支撐階段結(jié)束時(shí)，右膝角角度急劇下降，左膝角下降比較平穩(wěn)，大于右膝角。在單腿支撐階段，運(yùn)動(dòng)員右膝角度上升至最大值。

騰空階段，如圖所示，運(yùn)動(dòng)員的左膝角、右膝角角度呈下降趨勢(shì)，右膝角角度大于左膝角角度。

過(guò)渡階段，運(yùn)動(dòng)員的左膝角角度先減小再增大。左膝角度先減小，有利于縮短左腿的旋轉(zhuǎn)半徑，加快左腿角速度，進(jìn)而縮短過(guò)渡時(shí)間。然而隨著身體左轉(zhuǎn)，左膝角角度又發(fā)生了變化，為了加快左腿著地，并形成堅(jiān)固的左支撐，利于運(yùn)動(dòng)員重心向投擲方向移動(dòng)，提高人體和鉛球的旋轉(zhuǎn)速度，左膝角逐漸加大，由膝關(guān)節(jié)屈轉(zhuǎn)為膝關(guān)節(jié)伸。

最后用力階段運(yùn)動(dòng)員的左膝角為166 度，上體稍有后仰，左腿支撐動(dòng)作略顯松弛。

2.2.5 踝關(guān)節(jié)角度在技術(shù)階段的變化特征

雙支撐階段，運(yùn)動(dòng)員的右踝角角度呈上升趨勢(shì)，最后時(shí)刻右踝角大于左踝角。單支撐階段，運(yùn)動(dòng)員右踝角度從預(yù)擺階段的103 度升到單支撐階段的130 度，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員蹬伸不夠充分。過(guò)渡階段，運(yùn)動(dòng)員的右踝角比單支撐階段有明顯的減小，運(yùn)動(dòng)員從112 度減小至52 度，說(shuō)明著地后腳尖有外翻的動(dòng)作。運(yùn)動(dòng)員右腳外翻。最后用力階段，踝角都明顯增大，說(shuō)明蹬地發(fā)力。

3 結(jié)論

3.1 運(yùn)動(dòng)員肩髖夾角在各技術(shù)階段的變化特征是:雙支撐階段肩髖夾角由小變大再減小;單支撐階段呈明顯下降趨勢(shì);騰空階段減小;過(guò)渡階段達(dá)最大值;最后用力階段減小。

3.2 運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)角度在各技術(shù)階段的變化特征是:雙支撐階段左肩前段曲線起伏較大，后期下降;單腿支撐階段左右呈加大趨勢(shì);騰空階段，左肩角呈單峰;最后用力階段右肩角度上升，在出手時(shí)刻達(dá)到最大值148 度。

3.3 運(yùn)動(dòng)員髖關(guān)節(jié)角度在各技術(shù)階段的變化特征是:雙腿支撐階段髖角為149 度;單腿支撐階段右髖角幅度加大;騰空階段，左髖角和右髖角都明顯下降;過(guò)渡階段左髖角下降，右髖角上升;最后用力階段，左、右髖角均上升。

3.4 運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)角度在各技術(shù)階段的變化特征是:雙腿支撐階段左膝角大于右膝角，但在雙腿支撐階段結(jié)束時(shí)，右膝角急劇下降，左膝角比較平穩(wěn)下降;單支撐階段右膝角度上升至最大值;騰空階段左、右膝角下降;過(guò)渡階段，左膝角度先減小再增大;最后用力階段左膝角為166 度。

3.5 運(yùn)動(dòng)員踝關(guān)節(jié)角度在各技術(shù)階段的變化特征是:雙腿支撐階段右踝角上升;單腿支撐階段右踝角度上升;過(guò)渡階段從112 度減小至52 度;最后用力階段明顯增大。

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