我國(guó)優(yōu)秀女子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員劉詩(shī)穎投擲技術(shù)的生物力學(xué)分析

趙 爽，劉 卉，郭慶仙，于 冰

ZHAO Shuang1，LIU Hui1，GUO Qing-xian2，YU Bing3

我國(guó)優(yōu)秀女子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員劉詩(shī)穎投擲技術(shù)的生物力學(xué)分析

趙 爽1，劉 卉1，郭慶仙2，于 冰3

ZHAO Shuang1，LIU Hui1，GUO Qing-xian2，YU Bing3

目的：對(duì)我國(guó)優(yōu)秀女子青年標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員劉詩(shī)穎多次試投的技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并與美國(guó)優(yōu)秀選手?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，了解劉詩(shī)穎技術(shù)特點(diǎn)和影響她成績(jī)的技術(shù)因素，希望能夠?yàn)樗挠?xùn)練提供針對(duì)性建議。方法：通過三維拍攝方法，獲得劉詩(shī)穎2013～2016年19次試投技術(shù)數(shù)據(jù)，同時(shí)收集美國(guó)女子標(biāo)槍記錄保持者Patterson近8次試投技術(shù)數(shù)據(jù)（60 m以上）進(jìn)行分析比較。結(jié)果：相關(guān)性分析結(jié)果顯示，劉詩(shī)穎的成績(jī)與標(biāo)槍的實(shí)際飛行距離（r=0.997，P＜0.001）以及真空飛行距離（r=0.828，P＜0.001）呈顯著正相關(guān)。劉詩(shī)穎的成績(jī)與出手水平速度（r=0.700，P＝0.001）和出手垂直速度（r=0.472，P＝0.041）呈顯著正相關(guān)。出手水平速度與右腳著地時(shí)重心前移速度（r=0.558，P＝0.013）和左腳著地時(shí)刻髖-肩扭轉(zhuǎn)角呈顯著正相關(guān)（r=0.457，P＝0.049），與單支撐期重心前移損失速度（r=-0.579，P＝0.009）呈顯著負(fù)相關(guān)。而且以上指標(biāo)都與Patterson有顯著差距。結(jié)論：劉詩(shī)穎的成績(jī)主要決定于真空飛行距離，目前劉詩(shī)穎應(yīng)進(jìn)一步提高助跑速度，另外，左腳著地時(shí)軀干仍要保持良好的后傾狀態(tài)，以加長(zhǎng)力作用于標(biāo)槍的距離，并盡量增加肩髖扭轉(zhuǎn)的幅度，增加“超越器械”的效果。在保持出手時(shí)刻標(biāo)槍姿位的同時(shí)注重發(fā)展縱軸用力，提高出手時(shí)向前向上的速度，避免側(cè)向拉槍。

女子運(yùn)動(dòng)員；標(biāo)槍；投擲技術(shù)；三維運(yùn)動(dòng)學(xué)；劉詩(shī)穎

近年來，我國(guó)女子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員劉詩(shī)穎的成績(jī)不斷提 高，在2016年全國(guó)田徑大獎(jiǎng)賽紹興站，投出了65.64 m的成績(jī)。在2017年世界田徑挑戰(zhàn)賽上，劉詩(shī)穎以66.47 m的成績(jī)打破了亞洲記錄。但是，劉詩(shī)穎在里約奧運(yùn)會(huì)中僅投出了57.16 m的成績(jī)，無緣決賽。不穩(wěn)定的成績(jī)可能是由于不穩(wěn)定的心理狀態(tài)，但更在于她的技術(shù)發(fā)揮不穩(wěn)定，技術(shù)動(dòng)作尚存在問題。

本文應(yīng)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的測(cè)試方法，獲得劉詩(shī)穎2013—2016年的19次試投技術(shù)數(shù)據(jù)，同時(shí)收集美國(guó)女子標(biāo)槍記錄保持者Patterson近年8次試投的技術(shù)數(shù)據(jù)（成績(jī)?cè)?0 m以上），并應(yīng)用相關(guān)分析、獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)方法，了解劉詩(shī)穎的技術(shù)特點(diǎn)，分析影響她投擲成績(jī)的生物力學(xué)因素，希望能夠?yàn)樗挠?xùn)練提供針對(duì)性的建議，使其成績(jī)穩(wěn)步提高。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究對(duì)象為我國(guó)優(yōu)秀女子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員劉詩(shī)穎（1993年出生，身高1.79 m，體重70 kg），美國(guó)優(yōu)秀女子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員、美國(guó)女子標(biāo)槍記錄保持者Kara Patterson（1986年出生，身高1.82 m，體重81 kg）。

1.2 數(shù)據(jù)采集

通過三維拍攝的方式獲取劉詩(shī)穎2013—2016年在全國(guó)田徑錦標(biāo)賽，全國(guó)田徑投擲項(xiàng)目項(xiàng)群賽以及在煙臺(tái)、北京體育大學(xué)、北京先農(nóng)壇體校進(jìn)行的測(cè)試賽中，共計(jì)19次試投的技術(shù)錄像。19次試投中，最好成績(jī)?yōu)?3.33 m，最低成績(jī)?yōu)?2.26 m，平均成績(jī)58.38±3.57m。

采用兩臺(tái)常速高清攝像機(jī)對(duì)劉詩(shī)穎比賽過程中最后兩步投擲技術(shù)進(jìn)行拍攝。拍攝頻率為50幀/s，快門速度1/1000 s。一臺(tái)攝像機(jī)置于投擲方向的側(cè)后方，另一臺(tái)攝像機(jī)置于投擲方向的右側(cè)，兩臺(tái)攝像機(jī)主光軸的夾角在60°～120°的范圍內(nèi)。拍攝范圍是出手前最后兩步至犯規(guī)線。應(yīng)用PEAK輻射型三維標(biāo)定框架對(duì)拍攝空間進(jìn)行標(biāo)定。另設(shè)4個(gè)地坐標(biāo)以建立大地坐標(biāo)系。X軸指向前，Y軸指向左，Z軸指向上。標(biāo)定框架在原點(diǎn)以及原點(diǎn)前后各拍一次。解析時(shí)視運(yùn)動(dòng)員完成動(dòng)作位置決定使用哪次標(biāo)定文件。攝像機(jī)擺放、標(biāo)定空間及大地坐標(biāo)設(shè)置如圖 1所示。

圖1 攝像機(jī)、標(biāo)定空間及大地坐標(biāo)設(shè)置Figure 1. Camera and Calibration Set-up for Data Collection

1.3 數(shù)據(jù)處理

本研究解析了從最后一步右腳落地前5～6幅到標(biāo)槍出手后至少5幅畫面。應(yīng)用視訊運(yùn)動(dòng)圖像解析系統(tǒng)（北京體育大學(xué)）獲得運(yùn)動(dòng)員身體和標(biāo)槍共24個(gè)解析點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)右腳落地、左腳落地或標(biāo)槍出手時(shí)刻對(duì)兩臺(tái)攝像機(jī)拍攝的解析坐標(biāo)進(jìn)行同步，并應(yīng)用DLT法計(jì)算解析點(diǎn)在大地坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。采用Butterworth低通濾波法對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，截?cái)囝l率為10 Hz。

本研究主要分析運(yùn)動(dòng)員投擲技術(shù)，即最后一個(gè)交叉步右腳落地到左腳落地的單支撐階段和從左腳落地到標(biāo)槍出手的最后用力階段。

本研究分析的指標(biāo)主要有距離參數(shù)、出手參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)3部分。距離參數(shù)主要包括成績(jī)、實(shí)際飛行距離、真空飛行距離、空氣動(dòng)力學(xué)距離和損失距離。實(shí)際飛行距離為裁判測(cè)量距離與出手損失距離的和。損失距離為運(yùn)動(dòng)員出手點(diǎn)到犯規(guī)線的水平距離。真空飛行距離（dF，圖2）為不考慮空氣作用的情況下，根據(jù)出手速度（Vr）、出手高度（Zi）、出手角度（θ）數(shù)據(jù)和斜上拋運(yùn)動(dòng)學(xué)公式（公式1）計(jì)算得到的飛行距離。空氣動(dòng)力學(xué)距離為實(shí)際飛行距離和真空飛行距離的差。距離參數(shù)各指標(biāo)間的關(guān)系如圖2。出手參數(shù)包括出手速度合速度、出手水平速度、出手向前速度、出手側(cè)向速度、出手垂直速度、出手角度、出手高度和攻角。出手速度合速度為標(biāo)槍質(zhì)心相對(duì)于地面的速度，其余出手速度為出手速度合速度在各方向上的分量。出手角度是出手速度方向與地面的夾角，出手高度是標(biāo)槍出手瞬間，持槍手與地面的垂直距離。攻角是標(biāo)槍長(zhǎng)軸與出手速度方向的夾角。技術(shù)指標(biāo)包括單支撐時(shí)間、最后用力時(shí)間、最后一步長(zhǎng)還有左腳著地時(shí)刻、右腳著地時(shí)刻以及標(biāo)槍出手時(shí)刻重心前移速度、左膝角、右膝角、軀干角、髖-肩扭轉(zhuǎn)角、及其在單支撐階段和最后用力階段的變化。

注：dF為真空飛行距離，Vr為出手速度，θ為出手角度，g=9.8 m/s2為重力加速度，Zi為出手高度于2009—2015年間，在美國(guó)田徑錦標(biāo)賽中成績(jī)?cè)?0 m以上（最好成績(jī)?yōu)?6.67 m，最差成績(jī)?yōu)?0.92 m，平均成績(jī)?yōu)?3.14±1.85 m）的8次試投數(shù)據(jù)，其中包括其在2010年創(chuàng)造的美國(guó)女子標(biāo)槍記錄（66.67 m）的技術(shù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的采集和處理方法與本研究基本一致。

圖2 各距離參數(shù)間關(guān)系示意圖Figure 2. The Relationship between Distance Parameter

1.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用皮爾森相關(guān)系數(shù)分析方法分析劉詩(shī)穎各生物力學(xué)參數(shù)與成績(jī)之間的相關(guān)關(guān)系，以探究影響劉詩(shī)穎標(biāo)槍投擲成績(jī)的技術(shù)因素。應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析劉詩(shī)穎與Patterson動(dòng)作技術(shù)之間的差異。所有統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用SPSS 17.0軟件完成，顯著性水平定為一類誤差不大于0.05。

2 結(jié)果

2.1 距離參數(shù)和出手參數(shù)

劉詩(shī)穎19次試投、Patterson 8次試投的最終成績(jī)和出手參數(shù)如表1所示。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，劉詩(shī)穎的成績(jī)與標(biāo)槍的實(shí)際飛行距離（r=0.997，P＜0.001）以及真空飛行距離（r=0.828，P＜0.001）呈顯著正相關(guān)，與空氣動(dòng)力學(xué)距離（r=0.311，P＝0.195）、損失距離（r=-0.310，P＝0.197）的相關(guān)性不顯著。實(shí)際飛行距離與真空飛行距離呈顯著正相關(guān)（r=0.816，P＜0.001），與空氣動(dòng)力學(xué)距離（r=0.336，P＝0.160）、損失距離的相關(guān)性不顯著（r=-0.232，P＝0.339）。劉詩(shī)穎的成績(jī)與出手水平速度（r=0.700，P＝0.001）和出手垂直速度（r=0.472，P＝0.041）均有顯著性正相關(guān)關(guān)系，與其他出手參數(shù)的相關(guān)性均不顯著（P＞0.05）。其實(shí)際飛行距離也與出手水平速度（r=0.686，P＝0.001）、出手垂直速度呈顯著正相關(guān)（r=0.475，P＝0.040），與其他出手參數(shù)均不存在顯著相關(guān)性（P＞0.05）。劉詩(shī)穎的真空飛行距離與出手水平速度（r=0.743，P＜0.001）、出手向前速度（r=0.553，P＝0.014）以及出手垂直速度（ r=0.573，P＝0.01）呈顯著正相關(guān)，與其余出手參數(shù)的相關(guān)關(guān)系均不顯著（P＞0.05）。其空氣動(dòng)力學(xué)距離與各出手參數(shù)均不存在顯著相關(guān)性（P＞0.05），但損失距離只與出手高度呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.640，P＝0.003），與其余出手參數(shù)的相關(guān)性均不顯著（P＞0.05）。

獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，劉詩(shī)穎的成績(jī)（P＜0.001）、實(shí)際飛行距離（P＜0.001）、真空飛行距離（P＝0.021）以及損失距離（P＝0.002）均顯著小于Patterson，二者的空氣動(dòng)力學(xué)距離不存在顯著性差異（P＝0.078）。在出手參數(shù)方面，劉詩(shī)穎的出手速度合速度（P＜0.001）、出手水平速度（P＜0.001）、出手向前速度（P＜0.001）以及攻角（P＜0.001）均顯著小于Patterson，出手側(cè)向速度（P＝0.018）、出手垂直速度（P＝0.001）以及出手角度（P＜0.001）均顯著大于Patterson，二者的出手高度無顯著性差異（P＝0.143）。

表1 劉詩(shī)穎和Patterson試投距離參數(shù)和出手參數(shù)Table 1 The Distance Parameter and Release Variables of LIU Shi-ying and Patterson

2.2 技術(shù)指標(biāo)

劉詩(shī)穎與Patterson在單支撐階段的技術(shù)參數(shù)的比較如表2所示。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，劉詩(shī)穎的成績(jī)與其左腳著地時(shí)刻左腿角呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.502，P＝0.028），與單支撐階段其余參數(shù)均無顯著性相關(guān)關(guān)系（P＞0.05）。劉詩(shī)穎出手水平速度與右腳著地時(shí)刻重心前移速度（r=0.558，P＝0.013）和左腳著地時(shí)刻髖-肩扭轉(zhuǎn)角呈顯著正相關(guān)（r=0.457，P＝0.049），與單支撐期重心前移損失速度（r=-0.579，P＝ 0.009）呈顯著負(fù)相關(guān)，與單支撐階段其余參數(shù)相關(guān)性不顯著（P＞0.05）。垂直出手速度、向前出手速度與單支撐階段各參數(shù)的相關(guān)性均不顯著（P＞0.05）。

獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，在單支撐階段，劉詩(shī)穎的相對(duì)單支撐時(shí)間顯著小于Patterson（P＝0.002）。其左腳著地時(shí)刻軀干角（P＝0.014）、左腳著地時(shí)刻左、右髖角（P＝0.002，P＝0.018）以及左腳著地時(shí)刻左膝角（P＝0.042）均顯著大于Patterson。二者在右腳著地時(shí)刻重心前移速度、單支撐期重心前移損失速度、左腳著地時(shí)刻髖-肩扭轉(zhuǎn)角和左腳著地時(shí)刻左腿角無顯著性差異（P＞0.05）。

表2 劉詩(shī)穎和Patterson單支撐階段主要技術(shù)參數(shù)Table 2 The Technical Parameter of LIU Shi-ying and Patterson during Single Support Phase

劉詩(shī)穎與Patterson在最后用力階段技術(shù)參數(shù)的比較如表3所示。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，劉詩(shī)穎的成績(jī)與最后用力階段其余參數(shù)無顯著相關(guān)性（P＞0.05）。劉詩(shī)穎的水平出手速度與標(biāo)槍出手時(shí)刻標(biāo)槍傾角（r=0.471，P＝0.042）呈顯著正相關(guān)，與最后用力階段其余參數(shù)的相關(guān)性不明顯（P＞0.05）。垂直出手速度、向前出手速度與最后用力階段各參數(shù)的相關(guān)性均不顯著（P＞0.05）。

獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，在最后用力階段，劉詩(shī)穎的相對(duì)雙支撐時(shí)間（P＝0.002）和出手時(shí)刻左髖角（P＜0.001）均顯著大于Patterson。其出手時(shí)刻重心向前速度（P＝0.027）軀干屈伸角（P＜0.001）和右膝角均顯著小于Patterson（P＜0.001）。二者在左腳著地時(shí)刻重心向前速度、標(biāo)槍出手時(shí)刻左腿角上無顯著性差異（P＞0.05）。

表3 劉詩(shī)穎和Patterson最后用力階段主要技術(shù)參數(shù)Table 3 The Technical Parameter of LIU Shi-ying and Patterson during Delivery Stage

3 分析與討論

3.1 距離參數(shù)和出手參數(shù)結(jié)果分析

標(biāo)槍的實(shí)際飛行距離與損失距離的差值為標(biāo)槍比賽中裁判測(cè)量的最終成績(jī)。實(shí)際飛行距離分為真空飛行距離和空氣動(dòng)力學(xué)距離兩部分。真空飛行距離實(shí)際上反映了運(yùn)動(dòng)員的投擲能力，而空氣動(dòng)力學(xué)距離反映出運(yùn)動(dòng)員對(duì)標(biāo)槍出手時(shí)刻的位置的控制能力。在本研究中，劉詩(shī)穎的成績(jī)與實(shí)際飛行距離和真空飛行距離均呈顯著正相關(guān)，且實(shí)際飛行距離與真空飛行距離也呈顯著正相關(guān)，而實(shí)際飛行距離與空氣動(dòng)力學(xué)距離的相關(guān)性并不顯著。這表明影響劉詩(shī)穎成績(jī)的主要因素在于個(gè)人投擲能力，而她在出手時(shí)對(duì)標(biāo)槍姿態(tài)的控制能力并不是影響她這19次投擲成績(jī)的主要因素。

標(biāo)槍成績(jī)由出手參數(shù)決定，而最重要的出手參數(shù)是出手速度［10，14，17，25］。本研究劉詩(shī)穎19次試投的平均出手速度為22.80 m/s，小于Patterson，也小于以往研究［12，23，29］中女子運(yùn)動(dòng)員的出手速度。以往多數(shù)研究均發(fā)現(xiàn)，標(biāo)槍成績(jī)和出手速度間有顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r在0.56～0.94之間［18，23，24，27，28］。但也有研究發(fā)現(xiàn)，女子運(yùn)動(dòng)員的出手速度與最終投擲成績(jī)不存在有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的相關(guān)性［26］。在Komi［18］等研究中，女子運(yùn)動(dòng)員的出手速度范圍（20.73 m/s～23.63 m/s）與投擲距離范圍（55.88 m～69.56 m）之比相對(duì)較小，因此，認(rèn)為女子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員在投擲過程中還受到風(fēng)速、出手角度等因素的影響，而這些因素對(duì)最終成績(jī)的影響可能會(huì)更大。本研究的結(jié)果表明，劉詩(shī)穎的成績(jī)、實(shí)際飛行距離與出手時(shí)向前和向上兩個(gè)分速度呈顯著正相關(guān)，而出手瞬間的合速度與成績(jī)的相關(guān)性不顯著，而且劉詩(shī)穎出手時(shí)的側(cè)向速度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差均較大。這說明劉詩(shī)穎應(yīng)在出手時(shí)進(jìn)一步發(fā)展縱軸用力效果，提高出手時(shí)向前向上的速度，降低標(biāo)槍側(cè)向的速度，避免側(cè)向拉槍。

劉詩(shī)穎的出手角度雖顯著大于國(guó)外優(yōu)秀女子運(yùn)動(dòng)員，但出手角度與其成績(jī)的相關(guān)性并不大，說明出手角度不是影響劉詩(shī)穎成績(jī)的主要因素。攻角是重要的出手參數(shù)之一，有研究認(rèn)為，保持攻角在零度左右有重要的意義［9］。也有研究表明，出手速度在23～35 m/s之間的試投，0°～2.5°的攻角為最優(yōu)的出手條件之一［17］。在本研究中，劉詩(shī)穎19次試投的平均攻角為1.71°，小于Viitasalo研究中的9.2°，并且也小于 Best［12］等和Mero［23］等研究中的5.6°和6°。Best［13］等認(rèn)為，最佳的投擲參數(shù)因運(yùn)動(dòng)員而異。因此，目前劉詩(shī)穎出手時(shí)刻的攻角可能已達(dá)到最優(yōu)化。劉詩(shī)穎的出手高度與Patterson之間無明顯差異，并與成績(jī)相關(guān)性不顯著。理論上，出手高度越高，投擲距離越遠(yuǎn)，一流女子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員的平均出手高度約為身高的105%［9］。劉詩(shī)穎目前的出手高度已經(jīng)達(dá)到身高的105%。因此，劉詩(shī)穎目前的出手高度也已接近最優(yōu)化。

3.2 技術(shù)指標(biāo)結(jié)果分析

軀干的后傾背弓和肩髖的扭轉(zhuǎn)是為了標(biāo)槍在出手前獲得更多的肌肉彈性勢(shì)能，直接影響超越器械動(dòng)作和助跑速度的發(fā)揮利用，合理的軀干后傾角度會(huì)增加最后用力的工作距離［6］，提高標(biāo)槍的出手速度［4］。如果后傾角過小，會(huì)導(dǎo)致軀干過早前移，縮短最后用力的有效工作距離，同時(shí)使已經(jīng)扭緊的肌群松弛，降低最后用力的效果。后傾角過大，則單支撐時(shí)間就會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng)，在某種程度上會(huì)影響動(dòng)作的連貫性，也會(huì)使速度受到限制。劉詩(shī)穎軀干角與最終成績(jī)的相關(guān)性較低，但與Patterson的技術(shù)差異顯著。有研究認(rèn)為，左腳著地瞬間軀干后傾角在20°～25°內(nèi)比較合理［7］。劉詩(shī)穎的軀干后傾角低于這個(gè)范圍，并且其左腳著地時(shí)刻軀干角顯著小于Patterson，而出手時(shí)刻顯著大于Patterson。另外，在以往的研究中認(rèn)為，最后用力開始時(shí)髖-肩扭轉(zhuǎn)角越大，投擲成績(jī)?cè)胶茫?］。這與本研究的結(jié)果基本一致，劉詩(shī)穎左腳著地時(shí)的肩髖扭轉(zhuǎn)角顯著影響出手時(shí)的水平速度。因此在今后的訓(xùn)練和比賽中，劉詩(shī)穎應(yīng)進(jìn)一步提高腰背部肌肉力量和控制能力，在最后用力前保持合理的身體后傾和更大的肩髖扭轉(zhuǎn)幅度。

損失距離的大小與運(yùn)動(dòng)員最后一步的速度控制能力有關(guān)。劉詩(shī)穎的損失距離顯著小于Patterson。從兩人最后用力階段重心速度數(shù)據(jù)可以看出，左腳著地時(shí)刻Patterson的重心速度與劉詩(shī)穎無顯著差異，而出手時(shí)刻Patterson的重心速度顯著大于劉詩(shī)穎。劉詩(shī)穎在最后用力階段重心向前速度的損失率為46.14%，而Patterson損失率為42.07%。這說明，劉詩(shī)穎在最后用力階段將身體動(dòng)量更多地傳遞到了標(biāo)槍，重心速度下降，因此更有信心控制身體向前速度，從而損失距離較小。但是，劉詩(shī)穎右腳著地時(shí)刻重心速度與出手時(shí)標(biāo)槍水平速度有顯著的相關(guān)關(guān)系，這說明劉詩(shī)穎還應(yīng)進(jìn)一步提高助跑速度。

左腳著地時(shí)刻，劉詩(shī)穎左膝角顯著大于Patterson。在最后用力階段，人體的動(dòng)作大部分以左腿為支點(diǎn)，投擲標(biāo)槍成績(jī)的好壞很大程度上取決于最后用力階段左腿的技術(shù)。許多研究認(rèn)為，左膝最大彎曲角是運(yùn)動(dòng)員在最后用力時(shí)左側(cè)支撐制動(dòng)效果的一個(gè)重要參數(shù)［2，3，5，8］，投擲出好成績(jī)的運(yùn)動(dòng)員制動(dòng)腿著地時(shí)膝關(guān)節(jié)趨向于伸直［9］。本研究中劉詩(shī)穎左腳著地時(shí)刻左膝角在其中一次試投中達(dá)到了178.02°，膝關(guān)節(jié)趨向于伸直。雖然傳統(tǒng)標(biāo)槍技術(shù)建議，在左腳落地時(shí)刻保持左膝趨近伸直［11］，但有研究表明，左腳落地時(shí)刻左膝伸直容易導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷［15］。因此，在標(biāo)槍出手時(shí)刻，劉詩(shī)穎左膝角顯著大于國(guó)外女子優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員，而其在最后用力階段左膝角的變化顯著小于Patterson，也有可能是二者在最后用力階段左腳著地時(shí)刻的技術(shù)不同造成的。

本研究對(duì)劉詩(shī)穎技術(shù)錄像的采集頻率為50 Hz。50～60幀/s是投擲項(xiàng)目生物力學(xué)研究常用的采樣頻率［16，19，20，22］。Leigh［21］比較了采用不同采樣頻率計(jì)算的標(biāo)槍投擲技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，結(jié)果表明，采用60幀/s的采樣頻率計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)與采用300幀/s的采樣頻率計(jì)算的參數(shù)無顯著性差異。

4 結(jié)論

劉詩(shī)穎的成績(jī)主要取決于真空飛行距離，與空氣動(dòng)力學(xué)距離關(guān)系不顯著，出手高度和角度等標(biāo)槍姿位參數(shù)也接近最佳，因此，劉詩(shī)穎提高成績(jī)的關(guān)鍵是在保持出手時(shí)刻標(biāo)槍姿位的同時(shí)發(fā)展出手速度。劉詩(shī)穎應(yīng)進(jìn)一步提高助跑速度，在左腿著地的同時(shí)，軀干仍要保持良好的后傾狀態(tài)，以加長(zhǎng)力作用于標(biāo)槍的距離，并盡量增加肩髖扭轉(zhuǎn)的幅度，增加“超越器械”的效果。在出手時(shí)進(jìn)一步發(fā)展縱軸用力效果，提高出手時(shí)向前向上的速度，避免側(cè)向拉槍。另外，劉詩(shī)穎左腳著地時(shí)膝關(guān)節(jié)可略微屈曲，以避免損傷。

［1］ 劉生杰，劉虎平. 我國(guó)優(yōu)秀男子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員的三維運(yùn)動(dòng)學(xué)研究 ［J］. 成都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，（2）：66-70.

［2］ 劉世華，曲淑華，杜超. 論現(xiàn)代標(biāo)槍技術(shù) ［J］. 田徑，1996，（2）：15-23.

［3］ 陸愛云，鄒亮疇，鐘冶. 第11屆亞運(yùn)會(huì)男子標(biāo)槍優(yōu)秀選手技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ［J］. 上海體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1992，（1）：47-52.

［4］ 馬勇占. 我國(guó)優(yōu)秀標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員投擲步技術(shù)分析 ［J］. 中國(guó)體育科技，2000，（9）：41-2，50.

［5］ 王志勤，陳勇. 對(duì)我國(guó)優(yōu)秀標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員投擲步技術(shù)的力學(xué)解析 ［J］. 武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（2）：94-97.

［6］ 徐濤，羅達(dá)勇. 國(guó)內(nèi)外男子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員出手參數(shù)中幾個(gè)角度的運(yùn)動(dòng)學(xué)比較 ［J］. 北京教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，11（5）：32-35.

［7］ 苑威威，宋惠娟，魏曉蕓. 中外部分優(yōu)秀女子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員最后用力技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)比較研究 ［J］. 遼寧體育科技，2006，（2）：32-33.

［8］ 鄒亮疇，鐘冶，呂少?gòu)?qiáng). 第11屆亞運(yùn)會(huì)女子標(biāo)槍冠亞軍選手技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ［J］. 上海體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1992，（1）：53-60.

［9］ 扎齊奧爾斯基. 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué) ［M］. 北京：人民體育出版社，2004：408-440.

［10］ BARTLETT R M，BEST R J. The biomechanics of javelin throwing：a review ［J］. J Sports Sci，1988，6（1）：1-38.

［11］ BARTONIETZ K. Javelin Throwing：An Approach to Performance Development ［M］. 2008.

［12］ BEST R J，BARTLETT R M，MORRISS C J. A three-dimensional analysis of javelin throwing technique ［J］. J Sports Sci，1993，11（4）：315-328.

［13］ BEST R J，BARTLETT R M，SAWYER R A. Optimal javelin release ［J］. J Appl Biomech，1995，11（4）：371-394.

［14］ BEST R J，BARTLETT R，SAWYER R. Optimal javelin release ［J］. J Appl Biomech，1995，11：371-394.

［15］ BOYI D，MIN M，WILLIAM E G，et al. Biomechanical characteristics of an anterior cruciate ligament injury in javelin throwing ［J］. J Sport Heal Sci，2015，4（4）：333-340.

［16］ HAY J G，YU B. Critical characteristics of technique in throwing the discus ［J］. J Sports Sci，1995，13（2）：125-140.

［17］ HUBBARD M，ALAWAYS L W. Optimum release conditions for the new rules javelin ［J］. Int J Sport Biomech，1987，3（3）：207-221.

［18］ KOMI P V，MERO A. Biomechanical analysis of Olympic javelin throwers ［J］. Int J Sport Biomech，1985，（1）139-150.

［19］ LEIGH S，GROSS M T，LI L，et al. The relationship between discus throwing performance and combinations of selected technical parameters ［J］. Sports Biomech，2008，7（2）：173-193.

［20］ LEIGH S，LIU H，HUBBARD M，et al. Individualized optimal release angles in discus throwing ［J］. J Biomechan，2010，43（3）：540-545.

［21］ LEIGH S. The influence of technique on throwing performance and injury risk in javelin throwers ［D］. Cheapel Hill：University of North Carolina，2012：2062.

［22］ LIU H，LEIGH S，YU B. Sequences of upper and lower extremity motions in javelin throwing ［J］. J Sport Sci，2010，28（28）：1459-1467.

［23］ MERO A，KOMI P V，KORJUS T，et al. Body segment contributions to javelin throwing during final thrust phases ［J］. J Appl Biomech，1994，10（2）：166-177.

［24］ MILLER D I，MUNRO C F. Javelin position and velocity patterns during final foot plant preceding release ［J］. J Human Move Studies，1983，9（1）：1-20.

［25］ MORRISS C.，BARTLETT R. Biomechanical factors critical for performance in the men’s Javelin throw ［J］. Sports Med，1996，21（6）：438-446.

［26］ RICH R G，WHITING W C，MCCOY R W，et al. Analysis of release parameters in elite javelin throwers ［J］. Track Technique，1985，92，2932-2934.

［27］ RICH R G，GREGOR R J，WHITING W C，et al. Kinematic analysis of elite javelin throwers［C］//proceedings of the ISBS-Conference Proceedings Archive，F(xiàn)，2008 ［C］.

［28］ TERAUDS J. Computerized biomechanical analysis of selected javelin throwers at the 1976 Montreal Olympics ［J］. Track Field Q Rev，1978，78：29-31.

［29］ VIITASALO J，MONONEN H，NORVAPALO K. Release parameters at the foul line and the official result in javelin throwing［J］. Sports Biomechan，2003，2（1）：15-34.

A Biomechanical Analysis on the Throwing Technique of Chinese Elite Female Javelin Athlete LIU Shi-ying

Objective：Technical data of multiple trials for elite young Chinese women’s javelin athlete LIU Shi-ying is analyzed，and the data is compared with elite American athletes，the main purpose is to analyze her technical character and the factors that correlated to her performance，provide some target suggestions in training. Methods：Three-dimensional kinematic data were collected in the 19 trials made by LIU Shi-ying from 2013 to 2016. And 8 trails made by Patterson which over 60m were also collected in the same way. Results：This research found a significant positive correlation between LIU Shi-ying’s official distance and actual distance （r=0.997，P＜0.001）. The result also showed a significant positive correlation between the official distance and vacuum flight distance（r=0.828，P＜0.001）. And her official distance also have a significant positive correlation with horizontal release velocity （r=0.700，P＝0.001） and vertical release velocity （r=0.472，P＝0.041）. The horizontal release velocity have a positive correlation with the forward velocity of the center of mass at right foot touchdown （r=0.558，P＝0.013），and the hip-shoulder separation at left foot touchdown（r=0.457，P＝0.049）. The horizontal release velocity also have a negative correlation with lose in forward velocity of center of mass （r=-0.579，P＝0.009）. And all the parameters mentioned above have significant difference with Patterson. Conclusions：The results showed that LIU Shi-ying’s performance mainly depends on the vacuum flight distance. LIU Shi-ying needs to improve her runup speed at present. Besides she also needs to keep a good trunk backward state to lengthen the distance of force that attached to the javelin at left foot touch down and at the same time increasing the hip-shoulder separation as she could increase the effect of ”ahead of apparatus”. While keeping the javelin in a right position，LIU Shi-ying also needs to focus on the development of the force on the axis of bank to improve the upward velocity at release time and increasing the lateral velocity.

javelin；stroking technique；three-dimensional kinematic

1002-9826（2017）04-0065-06

10. 16470/j. csst. 201704009

G804.6

A

2016-12-07；

2017-06-08

國(guó)家體育總局科研課題（2013B033）。

趙爽，女，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物力學(xué)，E-mail：jasmine 0258@hotmail.com。

1.北京體育大學(xué) 北京100084；2.煙臺(tái)體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校山東 煙臺(tái)264005；3.美國(guó)北卡羅來納大學(xué)教堂山分校 美國(guó) 北卡羅來納27599

1. Beijing Sports University，Beijing 100084，China；2. Yantai Sports School，Yantai 264005，China；3. University of North Carolina at Chapel Hill，North Carolina 27599，USA.

美國(guó)優(yōu)秀標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員Kara Patterson 的技術(shù)數(shù)據(jù)由美國(guó)田徑協(xié)會(huì)投擲項(xiàng)目科研專家于冰教授提供，為Patterson