標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員閆澤坤和胡海龍最后用力下肢動(dòng)作運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)比較分析

王東陽(yáng)，郭鳳勝，史 兵

擲標(biāo)槍屬于典型的速度力量性項(xiàng)目，不但要求運(yùn)動(dòng)員有很高的助跑速度，也要求有很好的爆發(fā)力量[1]。在擲標(biāo)槍的過(guò)程中還要求技術(shù)動(dòng)作具有高度的連貫性和協(xié)調(diào)性，尤其是投擲步的最后兩步是標(biāo)槍技術(shù)的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者曾對(duì)擲標(biāo)槍最后用力有過(guò)研究，王茂仕等研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)運(yùn)動(dòng)員右髖水平速度峰值出現(xiàn)時(shí)，右肘水平速度已超過(guò)右肩水平速度；右肘水平速度峰值出現(xiàn)時(shí)，右手水平速度已超過(guò)右肘速度。說(shuō)明我國(guó)運(yùn)動(dòng)員一味追求動(dòng)作的快速性而忽略了各環(huán)節(jié)依次用力的順序，存在用力不合理現(xiàn)象。盧竟榮在《我國(guó)優(yōu)秀男子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員從交叉步到出手技術(shù)生物力學(xué)分析》中論述了現(xiàn)階段我國(guó)男子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員普遍存在右肘發(fā)力過(guò)早的現(xiàn)象[2]。劉冰、紀(jì)仲秋在《我國(guó)男子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員投擲步技術(shù)缺陷的原因分析》中論述了我國(guó)男子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員平均在左腳著地前約0.8s就開(kāi)始加速發(fā)力，這時(shí)右髖加速還沒(méi)達(dá)到峰值，影響從髖到臂力的傳遞效果，違反了從近端環(huán)節(jié)向遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)傳遞的生物力學(xué)原理，不但破壞了鞭打的動(dòng)量依次傳遞，而且使最后的用力提前進(jìn)入[3]。上述研究成果表明我國(guó)運(yùn)動(dòng)員的確存在著投擲臂提前用力和用力不合理等問(wèn)題。本研究采用德國(guó)simi7.0三維攝像分析系統(tǒng)對(duì)閆澤坤和胡海龍的技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行科學(xué)分析，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)分析他們各自的特點(diǎn)和不足，為其技術(shù)改進(jìn)做貢獻(xiàn)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

即將參加2010年全國(guó)青年錦標(biāo)賽的2名運(yùn)動(dòng)員。閆澤坤：男，1990年出生，身高為1.84 m，最好成績(jī)是2008年全國(guó)青年錦標(biāo)賽上投出的67.81 m，排名第二；胡海龍：男，1988年出生，身高1.90 m，最好成績(jī)是在2008年全國(guó)大獎(jiǎng)賽上投出的75.92 m，排名第一。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料調(diào)查法

查閱分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)擲標(biāo)槍技術(shù)的文獻(xiàn)資料。

1.2.2 影片拍攝法

采用目前國(guó)際上使用較多、功能較全面、能直接為競(jìng)技體育運(yùn)動(dòng)服務(wù)的德國(guó)SIMI公司生產(chǎn)的SIMI motion 7.0三維運(yùn)動(dòng)錄像分析系統(tǒng)(包括拍攝率為100幅/s的三臺(tái)攝像機(jī)12個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的三維運(yùn)動(dòng)框架)對(duì)兩名優(yōu)秀標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行定點(diǎn)拍攝。兩臺(tái)攝像機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)員同時(shí)拍攝，其中一臺(tái)主光軸與助跑到中心線之間的夾角在30°以內(nèi)，另一臺(tái)位于練習(xí)投擲線上且其主光軸與助跑道中心線垂直，攝像機(jī)鏡頭中心距離距地面高度為1.20 m，以與SIMI motion 7.0配套的三維運(yùn)動(dòng)框架作為標(biāo)定框架，標(biāo)定好后整個(gè)過(guò)程始終定點(diǎn)、定焦，拍攝范圍從助跑后階段開(kāi)始到標(biāo)槍出手的全過(guò)程。

1.3 圖像解析法

多次拍攝，選擇運(yùn)動(dòng)員最佳一次投擲動(dòng)作的影片，利用SIMI motion 7.0三維運(yùn)動(dòng)錄像分析系統(tǒng)分析，平滑處理得到的數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

導(dǎo)出數(shù)據(jù)，利用Excel軟件統(tǒng)計(jì)處理、分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

最后用力是投擲標(biāo)槍中的關(guān)鍵技術(shù)，它集中了下肢的制動(dòng)技術(shù)和上肢的鞭打技術(shù)。本研究主要從右腳著地到最后出槍瞬間，右腳及左腳制動(dòng)技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和右臂鞭打技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。良好的制動(dòng)可將助跑階段獲得的動(dòng)量有效傳遞給標(biāo)槍，良好的鞭打技術(shù)是決定標(biāo)槍出手速度的重要因素，標(biāo)槍出手瞬間的速度和出手高度直接影響運(yùn)動(dòng)成績(jī)。研究從以下幾方面對(duì)兩名優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員最后用力技術(shù)進(jìn)行分析。

2.1 時(shí)間右腳著地到雙支撐的時(shí)間

左腿的制動(dòng)支撐是助跑與最后用力的橋梁，在最后用力過(guò)程中，由于右腿用力蹬轉(zhuǎn)，推動(dòng)右髖向投擲方向轉(zhuǎn)動(dòng)，右臂迅速有力的做鞭打動(dòng)作，此時(shí)，身體左側(cè)特別是左腿負(fù)荷最大。因此，左腿的有力支撐不僅提高了身體重心，也使助跑速度得到了良好轉(zhuǎn)移。如果左腿支撐不好，會(huì)使身體向左側(cè)傾斜，使身體重心與持槍臂產(chǎn)生角度分力，導(dǎo)致力量的減弱和能量的損失[4]。

標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)中所有的制動(dòng)都是從不穩(wěn)定的點(diǎn)過(guò)渡到穩(wěn)定面的，最后一步右腳著地到左腿穩(wěn)定支撐都是從腳跟逐漸過(guò)渡到全腳掌而后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的。根據(jù)生物力學(xué)知識(shí)，投擲標(biāo)槍最后用力動(dòng)作應(yīng)該在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成最長(zhǎng)的工作距離，如此才能獲得更佳的動(dòng)量傳遞效果[5]。從時(shí)間角度對(duì)兩名運(yùn)動(dòng)員分析，一定程度上可反映出運(yùn)動(dòng)員下肢技術(shù)的積極程度。表1顯示兩名運(yùn)動(dòng)員從右腳腳跟著地到全腳掌再到穩(wěn)定狀態(tài)中的時(shí)間間隔都是0.02 s，而左腳腳跟著地到左腳穩(wěn)定胡海龍所用時(shí)間卻比閆澤坤多0.03 s，說(shuō)明閆澤坤在下肢技術(shù)上優(yōu)于胡海龍。單支撐時(shí)間上，胡海龍為0.25 s，閆澤坤用了0.20 s。如果單支撐時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致上體過(guò)早移過(guò)支撐點(diǎn)，縮短了最后用力工作距離和良好的發(fā)力時(shí)間，造成右腿蹬地吃力，左腳被迫落地不能發(fā)揮力量的弊病。通過(guò)視頻圖像資料看，胡海龍?jiān)谧詈笠徊阶竽_著地后并沒(méi)有馬上穩(wěn)定，而是向前滑動(dòng)一段距離后才穩(wěn)定。分析原因可能是因胡海龍左腿力量相對(duì)較弱，沒(méi)有積極主動(dòng)的下壓扒地而被動(dòng)的等待落地支撐。

表1 右腳著地到左腳穩(wěn)定的時(shí)間表

2.2 緩沖

緩沖在標(biāo)槍投擲過(guò)程中起著重要作用，如同拳擊選手在出拳擊打?qū)κ謺r(shí)要有力，手臂必須先彎曲并快速擊打。標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)也一樣，在最后用力階段，右左腿著地緩沖、投擲肘關(guān)節(jié)緩沖都是為了積蓄全身肌肉力量為投擲鞭打出手做準(zhǔn)備。

最后用力階段右腳著地后即刻屈膝緩沖，但不同身體條件和訓(xùn)練水平的運(yùn)動(dòng)員，由于右腿落地后的緩沖能力不同，表現(xiàn)為右膝角度的大小有所不同。不管運(yùn)動(dòng)員水平如何，右膝角度的變化總體趨勢(shì)是右腳落地后隨著右腿的緩沖，右膝角度逐漸變小，并達(dá)到最小，而后在左腳落地后，右腿開(kāi)始蹬伸，右膝角度又逐漸增大[6]。表2可看出兩名運(yùn)動(dòng)員在右膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)角度變化符合這個(gè)規(guī)律。但從最大緩沖到蹬伸結(jié)束兩角度差值來(lái)看，胡海龍和閆澤坤分別相差了34.46°和39.39°。說(shuō)明兩名運(yùn)動(dòng)員都是靠右腿積極蹬伸發(fā)力帶動(dòng)身體重心向前的，重心波動(dòng)較小，有利于身體重心速度的保持和加速。

表2 右膝關(guān)節(jié)角度

根據(jù)力學(xué)和幾何知識(shí)，可將運(yùn)動(dòng)員左腳支撐右臂鞭打出槍的過(guò)程看成是以左腳為圓心，以左腳到右手距離為半徑(投擲半徑)的圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)生物力學(xué)知識(shí)，圓周上的點(diǎn)(標(biāo)槍)要想獲得更大速度，可改變圓周運(yùn)動(dòng)的半徑及左腳到右手之間的距離。因此，運(yùn)動(dòng)員出手瞬間軀干與左腿的夾角一定程度上可反映出出手高度(投擲半徑)，也可反映出最后用力階段運(yùn)動(dòng)員髖關(guān)節(jié)的挺伸程度。夾角越大說(shuō)明投擲半徑越大，夾角越小說(shuō)明投擲半徑越小，挺髖越積極。表2可看出，胡海龍左腿和軀干的夾角為139.19°，而閆澤坤左腿與軀干的夾角則為152.41°，說(shuō)明在這一技術(shù)上閆澤坤優(yōu)于胡海龍。分析原因，從視頻影像上也可看出胡的髖關(guān)節(jié)在左支撐腳穩(wěn)定后就停止不前了，雖然果斷有力的支撐有助于動(dòng)量傳遞，但當(dāng)身體重心與支撐點(diǎn)太遠(yuǎn)時(shí)易造成投槍時(shí)出現(xiàn)“坐著”投槍的現(xiàn)象，導(dǎo)致左腿與軀干夾角較小。閆澤坤的夾角相對(duì)較大，說(shuō)明閆澤坤能積極主動(dòng)的將髖關(guān)節(jié)挺伸出去，一定程度地反映了胡技術(shù)動(dòng)作的不足之處。

2.3 投擲臂的鞭打效應(yīng)

投標(biāo)槍最后一步用力階段中，最重要的技術(shù)動(dòng)作是投擲臂的鞭打效果。鞭打動(dòng)作的原理是利用動(dòng)量的傳遞使助跑速度得以保持并傳遞給標(biāo)槍。整個(gè)鞭打過(guò)程中，肩、肘、腕3關(guān)節(jié)動(dòng)量傳遞順序應(yīng)遵循關(guān)節(jié)活動(dòng)順序性原理，符合大關(guān)節(jié)傳遞給小關(guān)節(jié)，近端關(guān)節(jié)傳遞給遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)的動(dòng)量傳遞原理[7]。所以順序應(yīng)該為：肩關(guān)節(jié)傳遞給肘關(guān)節(jié)，再傳遞給腕關(guān)節(jié)，最后傳遞給標(biāo)槍。每一次的傳遞速度都不斷增加(當(dāng)然其中由于各個(gè)肌肉的制動(dòng)和制約，速度會(huì)損失一部分)[5]。根據(jù)生物力學(xué)的知識(shí)，鞭打整個(gè)過(guò)程中的用力順序也應(yīng)遵循上述規(guī)律，那么表現(xiàn)在圖像上應(yīng)是當(dāng)肩關(guān)節(jié)速度達(dá)到或接近最大時(shí)，肘關(guān)節(jié)速度開(kāi)始增大，肘關(guān)節(jié)速度達(dá)到最大時(shí)腕關(guān)節(jié)速度開(kāi)始增大，時(shí)間—速度曲線上的各個(gè)關(guān)節(jié)曲線應(yīng)該依次在最高點(diǎn)銜接。由于各關(guān)節(jié)速度依次加速和制動(dòng)使得投擲臂在鞭打時(shí)獲得良好的動(dòng)量傳遞，使最遠(yuǎn)端的腕關(guān)節(jié)速度獲得大幅度增加，從而增大出手初速度。從圖1上看出胡海龍?jiān)?.56 s時(shí)刻肘關(guān)節(jié)出現(xiàn)了提前發(fā)力的現(xiàn)象，但在1.59 s恢復(fù)了正常。盡管出現(xiàn)一點(diǎn)小失誤，但總體并沒(méi)影響3關(guān)節(jié)速度的銜接，大關(guān)節(jié)速度曲線依次通過(guò)小關(guān)節(jié)速度曲線的最高點(diǎn)，使身體動(dòng)量依次傳遞給標(biāo)槍。其肩、肘、腕峰值依次為7.93 m/s—12.99 m/s—18.07 m/s。

圖1 胡海龍肩、肘、腕關(guān)節(jié)的時(shí)間-速度曲線圖

在鞭打動(dòng)作中，近端環(huán)節(jié)的制動(dòng)，并非以使該環(huán)節(jié)加速的主動(dòng)肌群的對(duì)抗肌用力實(shí)現(xiàn)的，而是其遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)的肌肉用力在其遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)產(chǎn)生加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的阻力距造成的[7]。從圖2中可看出，閆澤坤在鞭打動(dòng)作開(kāi)始前，腕關(guān)節(jié)已先于肩關(guān)節(jié)發(fā)力，會(huì)使肩關(guān)節(jié)克服更大的阻力，使遠(yuǎn)端傳遞的角動(dòng)量減小，從而使末端環(huán)節(jié)獲得的角速度和線速度都相應(yīng)的減少而影響運(yùn)動(dòng)成績(jī)。雖然二者都有提前發(fā)力的現(xiàn)象，但是與胡海龍相比閆澤坤在鞭打技術(shù)上還需要付出很大的努力去改進(jìn)。

圖2 閆澤坤肩、肘、腕關(guān)節(jié)的時(shí)間-速度曲線圖

2.4 出手情況

助跑、超越器械、鞭打技術(shù)等所有技術(shù)動(dòng)作都只為一個(gè)目標(biāo)：盡可能大的提高標(biāo)槍的出手速度。排除其他因素，出手速度每增加1 m/s，標(biāo)槍的飛行遠(yuǎn)度增加5 m，因此出手速度是決定標(biāo)槍成績(jī)的重要因素。對(duì)比分析圖3和圖4發(fā)現(xiàn)，胡海龍?jiān)跇?biāo)槍出手前標(biāo)槍速度出現(xiàn)了明顯下降，從1.48 s時(shí)刻的5.80 m/s下降到了到1.52 s時(shí)刻的4.87 m/s，下降了近1 m/s的速度，之后以很快的加速度將速度提至21.57 m/s。速度與時(shí)間曲線可發(fā)現(xiàn)其斜率遠(yuǎn)大與閆澤坤速度曲線的斜率，胡海龍如此之大的加速度很大程度上和其良好的鞭打技術(shù)和強(qiáng)有力的上肢力量有關(guān)。胡海龍圖像上會(huì)出現(xiàn)速度下降的原因很可能是左腳支撐不穩(wěn)定，在從左腳跟過(guò)度到全腳掌的過(guò)程中出現(xiàn)滑動(dòng)的原因從而導(dǎo)致真?zhèn)€動(dòng)量的損失速度的下降。而通過(guò)閆澤坤的速度圖像并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的下降過(guò)程，而是一直程遞增的趨勢(shì)逐漸增長(zhǎng)的，這一點(diǎn)是優(yōu)于胡海龍的。

圖3 胡海龍出手速度變化

圖4 閆澤坤出手速度變化

3 結(jié)語(yǔ)

1)通過(guò)對(duì)兩名運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作的分析，兩名運(yùn)動(dòng)員各有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。整體上看，胡海龍的技術(shù)優(yōu)于閆澤坤，尤其在標(biāo)槍最后一步鞭打技術(shù)環(huán)節(jié)，胡海龍的技術(shù)基本達(dá)到了高水平運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)水準(zhǔn)，而閆澤坤出現(xiàn)的小關(guān)節(jié)提前發(fā)力影響了成績(jī)。但在最后標(biāo)槍出手前胡海龍標(biāo)槍重心水平速度出現(xiàn)了少許下降，而閆澤坤則保持了一直提升的態(tài)勢(shì)。緩沖階段，兩人的技術(shù)都較好，有利于身體重心速度的保持和加速。2)兩人仍有許多細(xì)節(jié)需改進(jìn)和加強(qiáng)。胡海龍左腿支撐不夠穩(wěn)定，在以后訓(xùn)練中要加強(qiáng)左腿肌肉的鍛煉，同時(shí)要加強(qiáng)左腿積極著地的意識(shí)，閆澤坤則需在鞭打技術(shù)上加強(qiáng)訓(xùn)練，掌握大關(guān)節(jié)帶動(dòng)小關(guān)節(jié)的要點(diǎn)，也要注意各個(gè)關(guān)節(jié)肌肉力量的均衡提高。3)兩名都是陜西省訓(xùn)練中心的隊(duì)員，盡管在同一環(huán)境中訓(xùn)練，但跟隨不同的教練員，訓(xùn)練出了不同的技術(shù)風(fēng)格，因此教練員的選擇對(duì)運(yùn)動(dòng)員技術(shù)的影響是至關(guān)重要的。

[1] 文 超.田徑運(yùn)動(dòng)高級(jí)教程[M].北京：人民體育出版社，1994.

[2] 盧競(jìng)榮.我國(guó)優(yōu)秀男子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員從交叉步到出手技術(shù)生物力學(xué)分析[J].體育科學(xué),2000(5).

[3] 劉 冰，紀(jì)仲秋.我國(guó)男子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員投擲步技術(shù)缺陷的原因分析[J].沈陽(yáng)體育學(xué)院學(xué)報(bào), 2003 (4).

[4] 張 斌.標(biāo)槍最后用力時(shí)左腿動(dòng)作生物力學(xué)分析[J].湖北體育科技，2001(3).

[5] 高衛(wèi)哲，金 萍.我國(guó)優(yōu)秀標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員擲標(biāo)槍最后用力技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].廣州體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2002(2).

[6] 康利則.男子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員張連標(biāo)投擲技術(shù)分析[J].西安體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1999(3).

[7] 全國(guó)體育學(xué)院教材委員會(huì).運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].北京：人民體育出版社，2007.