世界優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動員背向滑步推鉛球技術(shù)的生物力學(xué)分析

溫 杰，王 藝

（1.興義民族師范學(xué)院 體育系，貴州 興義 562400；2.北京體育大學(xué) 研究生院，北京 100084）

世界田徑錦標(biāo)賽是世界頂級的田徑賽事，參賽運(yùn)動員的運(yùn)動水平代表了世界的最高水平。女子鉛球作為我國的優(yōu)勢項目在2009年柏林世界田徑錦標(biāo)賽上獲得了優(yōu)異的成績，我國運(yùn)動員鞏立嬌獲得了該項目的銅牌，李梅菊第七。筆者希望通過對本次比賽前八名運(yùn)動員的運(yùn)動學(xué)參數(shù)進(jìn)行研究，以深入分析世界優(yōu)秀運(yùn)動員的技術(shù)特點(diǎn)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以2009年柏林世界田徑錦標(biāo)賽女子鉛球決賽前八名運(yùn)動員為研究對象，運(yùn)動員數(shù)據(jù)資料來自2009年德國田徑協(xié)會發(fā)表的第十二屆世錦賽生物力學(xué)研究報告（投擲項目）［1］。

1.2 研究方法

文獻(xiàn)資料法。根據(jù)研究目的和內(nèi)容的需要，收集國內(nèi)外女子鉛球運(yùn)動發(fā)展和技術(shù)分析的有關(guān)數(shù)據(jù)和資料，并對相關(guān)信息進(jìn)行歸納和綜合，對與本研究有關(guān)的部分進(jìn)行重點(diǎn)研讀，為本文的撰寫提供了詳實(shí)的理論和實(shí)踐依據(jù)。

數(shù)理統(tǒng)計法。運(yùn)用Excel2003和SPSS17.0對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和運(yùn)算，為研究提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

比較分析法。把獎牌獲得者與4—8名選手運(yùn)動學(xué)參數(shù)進(jìn)行比較分析，同時也對個別運(yùn)動員的技術(shù)動作進(jìn)行分析，探究運(yùn)動員的個人技術(shù)特點(diǎn)，為教練員指導(dǎo)訓(xùn)練提供參考。

2 結(jié)果與分析

2.1 運(yùn)動員人體測量學(xué)參數(shù)與采用技術(shù)分析

2009年柏林世界田徑錦標(biāo)賽女子鉛球決賽前八名選手中有六位在2008年北京奧運(yùn)會進(jìn)入決賽，反映了本次賽事的水準(zhǔn)之高。在技術(shù)采用方面，八名選手中有7位采用“背向滑步推鉛球技術(shù)”，只有俄羅斯運(yùn)動員阿維德耶娃采用“退步推鉛球技術(shù)”。人體測量學(xué)參數(shù)在不同的運(yùn)動項目中有不同的要求，鉛球?qū)儆隗w能主導(dǎo)類速度力量性項目，快速力量起決定性作用，因此運(yùn)動員的肌肉質(zhì)量、快速收縮能力和專項技術(shù)水平直接影響比賽的成績［2］。重要的指標(biāo)有身高、體重和克托萊指數(shù)。克托萊指數(shù)（W／H×1000）亦稱“體重—身高指數(shù)”或“肥胖指數(shù)”，是人體測量復(fù)合指標(biāo)之一，是反映人體發(fā)育勻稱度的重要指標(biāo)。不同運(yùn)動項目對克托萊指數(shù)的要求也不一樣。投擲項目對克托萊指數(shù)的要求較高，克托萊指數(shù)較大，則表明其肌肉質(zhì)量和肌力優(yōu)勢較好［3］。

表1顯示：2009年第十二屆（柏林）世界田徑錦標(biāo)賽女子鉛球八名運(yùn)動員的平均身高為（1.81±0.08m），平均體重達(dá)到（91.5±17.10kg），克托萊指數(shù)平均為（504±81.25）。依張玉泉、張華新［4］的研究，我國優(yōu)秀女子投擲運(yùn)動員的克托萊指數(shù)為460.17±12.79，國外運(yùn)動員這一參數(shù)為472.37±11.43，從選材的角度來看，新西蘭運(yùn)動員奧運(yùn)會世錦賽雙料冠軍維利（612）和我國小將鞏立嬌（628）在這一指標(biāo)上有著絕對的先天優(yōu)勢，古巴選手岡薩雷斯最低（419）。前八名選手中只有古巴運(yùn)動員岡薩雷斯和俄羅斯運(yùn)動員阿維德耶娃這一指數(shù)偏低，其他運(yùn)動員皆具備世界一流運(yùn)動員的身體形態(tài)條件。

表1 2009年世界田徑錦標(biāo)賽女子鉛球運(yùn)動員人體測量學(xué)參數(shù)

2.2 運(yùn)動員滑步與最后用力階段的位移參數(shù)變化

盡管獎牌獲得者與4—8名的選手在滑步階段和最后用力階段的空間結(jié)構(gòu)上沒有明顯的差別，但是從表2還是可以看出，滑步階段的平均位移距離與最后用力階段兩腳之間的平均距離相比，前者低于后者。獎牌獲得者這一比例平均為44.31%∶55.69%，其他運(yùn)動員為45.65%∶54.35%。Bartonietz（1994）［5］研究認(rèn)為：背向滑步推鉛球滑步的長度和兩腳開立寬度的平均百分比應(yīng)為44%∶56%。顯然獎牌獲得者這一比例與之非常接近，其他運(yùn)動員與此有一定差距。

然而，也有運(yùn)動員偏離了這個比例結(jié)構(gòu)，德國運(yùn)動員克萊納特這兩個距離非常接近（1m∶1.03m），此外，還有古巴運(yùn)動員岡薩雷斯（1.02m∶1.08m）。第五名俄羅斯運(yùn)動員阿維德耶娃滑步階段的位移距離還長于最后用力階段兩腳之間的距離（0.99m∶0.91m），這也可能與阿維德耶娃采用的退步推鉛球技術(shù)有關(guān)。

表2 2009年世界田徑錦標(biāo)賽女子鉛球決賽運(yùn)動員滑步與最后用力階段位移變化參數(shù)

2.3 運(yùn)動員不同階段身體重心速度參數(shù)變化

運(yùn)動員身體重心的速度在整個推鉛球過程中顯得比較重要，身體重心速度的變化也是對技術(shù)診斷和技術(shù)評價的一項重要指標(biāo)［6］。從表3可以發(fā)現(xiàn)：在滑步的開始階段和過渡階段獎牌獲得者運(yùn)動員的平均重心速度高于4—8名的運(yùn)動員。在滑步階段獎牌獲得者與其他運(yùn)動員相差無幾，說明世界優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動員在滑步階段身體重心的平均速度處在同一水平。最后用力階段獎牌獲得者與4—8名運(yùn)動員之間整體沒有什么區(qū)別，說明過渡階段運(yùn)動員身體重心的速度是獲得較大動量的關(guān)鍵，其任務(wù)主要是保持或適當(dāng)增加鉛球在滑步中獲得的水平速度，并為最后用力形成合理的身體姿勢。

從個體情況分析，本次比賽的季軍我國新一代運(yùn)動員鞏立嬌在滑步開始階段重心的平均速度較低，僅為1.32m／s；另一位中國運(yùn)動員李梅菊、俄羅斯運(yùn)動員阿維德耶娃和古巴運(yùn)動員岡薩雷斯的情況亦是如此。冠軍維利（1.91m／s）、亞軍克萊納特（1.75m／s）和第四名米克內(nèi)維奇（1.69m／s）在滑步開始階段就保持了較高的身體重心速度。

在過渡階段維利、鞏立嬌和李梅菊的身體重心平均速度逐步提高，鞏立嬌這一速度最高達(dá)到2.41m／s，說明在右腳蹬離地面瞬間水平速度的增加相應(yīng)也增加了水平?jīng)_量，這樣可以為過渡階段和最后用力階段奠定良好的基礎(chǔ)［7］。其他運(yùn)動員在此階段重心的平均速度都有下降，阿維德耶娃下降的最快，下降了0.27m／s，速度損失較大，勢必會影響到最后用力階段身體重心和鉛球的出手速度，這也是在訓(xùn)練中需要注意的問題。其原因一方面可能是由于運(yùn)動員在整個滑步過程中有不同程度的騰空，身體騰空后再落地降低了身體重心的水平速度；另一方面可能是由于身體重心垂直速度的增加，造成了水平速度的下滑。

表3 2009年世界田徑錦標(biāo)賽女子鉛球決賽運(yùn)動員各運(yùn)動環(huán)節(jié)身體重心的速度變化參數(shù) m／s

2.4 運(yùn)動員過渡階段肩軸、髖軸角速度參數(shù)變化

根據(jù)空間動量矩轉(zhuǎn)移原理，軀干繞額狀軸的角速度變化量越大，越能有效提高投擲臂肩關(guān)節(jié)沿投擲方向的移動速度，通過上肢骨杠桿連動的傳遞作用，達(dá)到提高出手速度的目的［8］。從表4可以看出，在過渡階段獎牌獲得者肩軸平均角速度為783±40.42°／s，比4—8名運(yùn)動員的756.6±61.83°／s高出26.4°／s左右，平均髖軸角速度要高于其他運(yùn)動員49.4°／s左右，說明獎牌獲得者在過渡階段肩軸快速移動和髖軸的協(xié)調(diào)配合為最后用力階段加快鉛球的出手速度奠定了基礎(chǔ)。從肩髖軸的角速度之差可以發(fā)現(xiàn)，獎牌獲得者的肩髖軸角速度差要小于其他運(yùn)動員，4—8名運(yùn)動員平均髖軸角速度滯后，影響肩軸在最后用力階段速度的發(fā)揮。

我國運(yùn)動員鞏立嬌在過渡階段肩軸的角速度較快和髖軸的角速度相對滯后形成了鮮明的對比，髖軸的角速度較低勢必會影響最后用力的速度和競技水平的發(fā)揮，阿維德耶娃、卡特和李梅菊存在同樣的問題。亞軍克萊納特肩軸和髖軸的角速度差僅為98°／s，肩軸和髖軸的扭轉(zhuǎn)角速度較快與合理的協(xié)調(diào)配合，為最后用力出手速度的提高提供了有利條件。

表4 2009年世界田徑錦標(biāo)賽優(yōu)秀女子鉛球決賽運(yùn)動員過渡階段肩髖軸角速度變化參數(shù)

2.5 最后用力階段運(yùn)動學(xué)參數(shù)變化

表5 2009年世界田徑錦標(biāo)賽女子鉛球決賽運(yùn)動員最后用力階段相關(guān)參數(shù)

從左腳著地瞬間球心的速度來看，如表5所示：獎牌獲得者的平均速度為2.79±0.27m／s，低于4—8名運(yùn)動員的2.86±0.27m／s。獎牌獲得者的最后用力階段工作距離平均水平也低于4—8名運(yùn)動員，但從速度增量和加速度方面分析，獎牌獲得者的平均水平要高于其他運(yùn)動員，可以反映出獎牌獲得者雖然起投速度和工作距離低于4—8名選手的平均水平，但是獎牌獲得者在較短的時間和一定的工作距離內(nèi)獲得較大的加速度（81.1±6.25m／s2）和速度增加量（86.17±2.34%），從而獲得了較大的出手速度。也可以反映出4—8名運(yùn)動員在最后用力階段雖然有著較高的起投速度，但是在獲得較長的工作距離的同時增加了工作時間，速度損失較大，影響了出手速度的發(fā)揮。

2.6 運(yùn)動員出手瞬間運(yùn)動學(xué)參數(shù)變化

鉛球出手后做拋物線運(yùn)動，決定它運(yùn)動軌跡和投擲距離的主要有三個因素，即出手速度、出手角度和出手高度，獲得較大的投擲距離必須考慮從投擲圈內(nèi)沿到鉛球出手點(diǎn)球重心投影的水平距離及落地點(diǎn)的水平距離及空氣阻力的影響。

2.6.1 運(yùn)動員出手瞬間出手高度變化

出手高度由運(yùn)動員的人體測量學(xué)指標(biāo)（身高和臂長）、鉛球出手瞬間的重心位置、手臂在水平方向的角度和最后用力 加 速 技 術(shù) 決 定。據(jù) STEPANEK（1989）［9］、LUHTANENETAL（1997 ）［10］、 LANKA（2000 ）［11］和LINTHORNE（2001）［12］的研究，優(yōu)秀男子運(yùn)動員的出手高度在2.20－2.35m之間，女性運(yùn)動員由于相對身高較低，出手高度也就略低。

從表6可以看出：獎牌獲得者的平均出手高度為2.03±0.10m，高于4—8名的平均水平，由于運(yùn)動員身高各不相同，這并不能說明4—8名運(yùn)動員的出手高度就一定低。出手高度與身高百分比可以反映運(yùn)動員出手高度的合理性，獎牌獲得者的平均水平要低于4—8名的選手，說明4—8名運(yùn)動員在最后用力階段隨著軀干的扭轉(zhuǎn)，身體各關(guān)節(jié)充分伸展，速度力量就能得到較大程度的發(fā)揮。

從個體分析，亞軍克萊納特和第八名岡薩雷斯在身體各環(huán)節(jié)沒有充分伸展的情況下完成出手動作，造成工作距離偏小，速度增量不大，限制了出手速度的發(fā)揮。當(dāng)然也跟自身的技術(shù)特點(diǎn)有關(guān)系，這種加大做功量只能是建立在各自技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上才能達(dá)到最優(yōu)組合。

2.6.2 運(yùn)動員出手瞬間出手角度分析

出手角度作為影響鉛球成績的主要因素之一，也是科研人員爭議較大的部分。從理論上講，LICHTENBERG等（1978）［13］認(rèn)為世界優(yōu)秀鉛球運(yùn)動員的最佳出手角度在42°左右。實(shí)際上大多數(shù)優(yōu)秀運(yùn)動員的出手角度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于42°，在26°—45°之間，平均為37°?！短飶竭\(yùn)動高級教程》中，世界優(yōu)秀運(yùn)動員的出手角度在34°—38°之間［14］。

從表6可以發(fā)現(xiàn)：獎牌獲得者平均出手角度為37.60±1.59°，4—8名選手出手角度略低，但均在合理的角度范圍內(nèi)。值得一提的是我國年輕小將鞏立嬌，她的出手角度較小，僅為35.7°。這與李厚林等［15］的研究結(jié)果相符合?？巳R納特的出手角度最高，達(dá)到39.6°。鉛球的出手角度對投擲有較大的影響。文超在《田徑運(yùn)動高級教程》中也指出最佳出手角度不是不變的，在一定范圍內(nèi)隨著出手速度的變化而變化［14］。理論上的最佳出手角度在實(shí)踐應(yīng)用中有其局限性，不能套用，應(yīng)因人而異，讓每位運(yùn)動員找到一個能充分發(fā)揮身體機(jī)能的最佳角度，是科研人員研究的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。

2.6.3 運(yùn)動員出手瞬間出手速度變化

據(jù) BARTONIETZ（1994）［16］、LANKA（2000）［11］和ZATSIIORSKY（1990）［17］的研究，出手速度是影響投擲距離的主要因素。出手速度的獲得涉及多個因素之間的相互作用、參與的環(huán)節(jié)和時序的組合。有關(guān)專家研究發(fā)現(xiàn)，鉛球的出手速度與運(yùn)動成績的提高呈顯著性相關(guān)（R＞0.99）。

表6 2009年世界田徑錦標(biāo)賽女子鉛球決賽運(yùn)動員出手瞬間運(yùn)動學(xué)參數(shù)變化

從表6可以發(fā)現(xiàn)，獎牌獲得者的平均出手速度達(dá)到13.50±0.08m／s，高于4—8名選手的13.14±0.12m／s，冠軍維利的出手為13.6m／s，是所有選手中最高的。因而，在訓(xùn)練實(shí)踐中，教練員所采用的身體素質(zhì)訓(xùn)練和專項技術(shù)訓(xùn)練都圍繞如何最大限度地提高出手速度進(jìn)行。同時也可以發(fā)現(xiàn)：有些運(yùn)動員的出手速度較高，但成績略低，可見出手速度是運(yùn)動員取得優(yōu)異成績的主導(dǎo)因素，但也有其他因素影響著運(yùn)動成績，這就需要科研人員進(jìn)行更深入的研究，找出相互制約的機(jī)制，最大限度地提高運(yùn)動成績。

3 結(jié)論

優(yōu)越的身體形態(tài)條件是成為世界一流鉛球運(yùn)動員的基礎(chǔ)。大部分運(yùn)動員滑步的長度和最后用力兩腳開立的寬度的平均比例在44%∶56%的范圍內(nèi)。獎牌獲得者在滑步開始階段就具備了較高的身體重心速度，滑步和最后用力階段與其他運(yùn)動員沒有太大區(qū)別。過渡階段運(yùn)動員身體重心的速度的增加是獲得較大動量和優(yōu)異成績的關(guān)鍵，在此階段優(yōu)秀運(yùn)動員的肩軸和髖軸平均角速度較高，且肩軸和髖軸角速度之差呈縮小趨勢。出手高度與身高的百分比是反映投擲效果的重要因素之一，比例越大反映身體各環(huán)節(jié)伸展充分，速度力量得到最大程度的發(fā)揮；出手角度隨著運(yùn)動員自身技術(shù)特點(diǎn)變化而變化；出手速度是影響運(yùn)動成績的主導(dǎo)因素，而各因素之間的相互作用需要深入研究。

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