自由游劃手階段的運動學(xué)分析

□李森（聊城大學(xué)體育 山東 聊城 252000）

1、選題目的及意義

1.1、選題目的

本文主要是通過實驗法對自由泳劃手階段進行運動學(xué)分析，并對劃手各個階段進行仔細的剖析，以便于做出更加詳細的數(shù)據(jù)和各個階段的運動學(xué)特點，為自由泳的教學(xué)和練習(xí)提供一定的輔助。

1.2、選題意義

研究劃手的發(fā)力以及對此技術(shù)進行運動學(xué)分析，對于提高自由泳的教學(xué)質(zhì)量，縮短學(xué)生或運動員學(xué)習(xí)這個動作的時間，糾正學(xué)生經(jīng)常犯的錯誤動作，對加快自由泳動作技術(shù)的掌握和提高動作技術(shù)的教學(xué)質(zhì)量具有重要的意義。

2、研究對象與研究方法

2.1、研究對象

以連續(xù)三屆聊城長距離自由泳冠軍楊東新為研究對象。(楊東新曾在 “聊城5000米游泳爭霸賽”、“聊城市游泳比賽”和“全國公開水域游泳比賽”等許多游泳比賽中獲得冠軍。)楊東新7歲開始正式接觸自由泳，在14歲進入市隊，楊東新游泳時間長達20年之久，他的自由泳技術(shù)十分嫻熟符合本文需求。

2.2、研究方法

（1）文獻資料法。

本研究主要是通過聊城大學(xué)圖書館、中國知網(wǎng)以自由泳劃手的運動學(xué)分析為主題查閱搜索相關(guān)文獻資料，從整體上有效把握自由泳的相關(guān)研究現(xiàn)狀，是作為本研究理論支持的關(guān)鍵所在；通過相關(guān)資料的歸納與概括，并參考以前學(xué)者研究的理論基礎(chǔ)之上總結(jié)下一階段，具有研究的意義。

（2）實驗法。

本文主要采用兩臺JVC300高速攝像機在陸地拍攝，兩臺兩臺HERO5水下高速攝像機拍攝，調(diào)整攝像機，調(diào)整焦距以使得成像大小位置適合，拍攝頻率：50HZ；曝光時間：1/50s；主軸光高度：1.35m；光圈設(shè)置為手對對焦，以準(zhǔn)確識別身體關(guān)節(jié)點為依據(jù)。調(diào)整完成后固定不動。

（3）數(shù)理統(tǒng)計法。

本研究采用SIMIMotion人體運動視頻處理軟件將劃手過程中每個動作的變化形態(tài)以數(shù)據(jù)的方式顯示出，對所獲取的合理數(shù)據(jù)，使用spss和Origin8.0統(tǒng)計和繪圖，并對相關(guān)內(nèi)容加以詳解檢驗。

3、結(jié)果與分析

3.1、專業(yè)名字的定義

腕角：同側(cè)指關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)連線的交點所形成的夾角定義為腕角。

肘角：同側(cè)腕關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的連線的交點所形成的夾角定義為肘角。

髖角：在整個運動中人體同側(cè)肩關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)的連線和膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)連線的夾角定義為髖角。

肩角：同側(cè)肘關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的連線的交點所形成的夾角定義為肩角。

膝角：在整個運動中人體同側(cè)踝關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)的連線和髖關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)連線的夾角定義為膝角。

踝角：在整個運動中人體同側(cè)趾關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)的連線和膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)的連線所形成的夾角定義為踝角。

角速度：一個以弧度為單位的圓，在單位時間內(nèi)所走的弧度即為角速度。

瞬時角速度：物體運動角位移的時間變化率叫瞬時角速度。

3.2、腕關(guān)節(jié)的運動學(xué)分析

腕關(guān)節(jié)的運動在自由泳的劃手階段時屬于重中之重的。包括腕關(guān)節(jié)角度的變化和軌跡等。

腕關(guān)節(jié)的運動軌跡可以看做自由泳劃手階段腕關(guān)節(jié)的運動就是一個不規(guī)則的圓周運動，開始階段腕關(guān)節(jié)向下運動到中期階段向上方迅速的提升，此時運動員做提肘，腕關(guān)節(jié)在水面之上，最后階段腕關(guān)節(jié)與起始階段的軌跡重合，并且在重合的同時向前更近了一點，說明在劃手階段末期整個手臂要向前伸，以保證這個整個身體快速的在水中前進。

圖1 腕角角度變化趨勢圖

由上圖可知腕角角度變化在劃手期間有兩個時間段變化較大，第一次是在0-0.5秒時大約在180°左右下降到165°左右，此時運動員上肢在做抱水動作，有點輕微的壓腕動作，對于自身來講輕微的壓腕可以更容易的進行抱水。在0.5-1.0秒左右，腕關(guān)節(jié)的角度不斷的變大，在165°左右上升到175°左右，此時運動員在做向后的推水動作，腕關(guān)節(jié)基本打開有利于手掌和水的接觸面積變大對前進有更大的推動作用。在時間到達1.5秒時腕角又一次的變小，從175°左右下降到160°左右，此時是劃手階段中手掌剛離開水面的過程，在此過程中有一個自然地甩手動作有利于更快的將手臂還原到劃手起始的部位。

3.3、肘關(guān)節(jié)的運動學(xué)分析

圖2 肘角的角度變化趨勢圖

由圖2可以看出，劃手起始階段和劃手階段末期肘角的角度大約都是180°，說明在自由泳劃手階段是由直臂開始的，最后也要回歸的直臂，在中間一段時間大約是在0.5秒到1.5秒之間肘角的角度下降到大約90°左右，在這個跟過程中屈臂可以減少整個手臂的縱軸半徑從而減小整個劃手階段的轉(zhuǎn)動慣量，最終加大劃手階段的角速度，從而加快整個游泳的速度，同時在縱軸半徑盡量減小的情況下運動員會更加的省力。

圖3 肩角角度的變化趨勢

肩角的角度趨勢折線圖比較明顯，從開始階段就開始下降到1.2秒左右開始迅速的上升直至最后達到180°左右。自由泳的劃手階段可以看作是一個繞肩部轉(zhuǎn)動的不規(guī)則的圓周運動，開始時抱水時肩角不斷的變小，在向后推水時肩角開始變大直至最后直臂。

3.4、整體運動學(xué)分析

圖4 肩、肘和腕角的角度變化趨勢總圖

由圖4可以看出肘角和肩角的角度變化趨勢圖比較相似，而且角度變化的幅度較大，腕角的角度變化幅度較小。由上圖可以看出在整個劃手過程中抱水的時間在整個階段的時間內(nèi)所占比重較大，推水所占時間較小最少的就是劃手階段在水面之上的動作，主要是因為抱水的距離較長，水的阻力較大，在水面上的動作雖然距離最大但是空氣的阻力比水的阻力小很多所以在水面的時間最短，在抱水的時候誰給手掌和小臂的阻力就是運動員向前進的動力。在手掌離開水面的時候肘角的角度依然很小，說明手臂在水面之上是要提肘。

從整體來看自由泳劃手主要分為五個階段：

入水：在完成空中移臂后，手應(yīng)向前，自然放松地入水，入水點一般在身體縱和肩關(guān)節(jié)的前方延長線之間。入水時手指自然伸直并攏。通過臂內(nèi)旋使肘并節(jié)抬高，彎成130-150度角，使肘關(guān)節(jié)處于最高點掌心斜向外下方，指尖向下。這種姿勢阻力最小。

抱水：臂入水后，手掌從向斜外下方轉(zhuǎn)向斜內(nèi)后方，并開始屈腕、屈肘，并保持高抬肘姿勢。抱水時，上臂和水平面約為30度角，前臂與水平面約為60度角，手掌接進垂直對水，肘關(guān)節(jié)屈成150度左右角，整個手臂象抱個圓球似的。

劃水：劃水是整個臂部動作產(chǎn)生推進力的主要環(huán)節(jié)。在抱水的基礎(chǔ)上，劃水時臂與水面約成35-45度角。

劃水時采用屈臂劃水，屈臂的程度可根據(jù)自己的身體條件而定：臂長、臂力弱的可以屈臂程度大些，反之則可以屈臂程度小些。

開始劃水時，屈肘約為100-120度左右。此時前動快于上臂，當(dāng)劃至肩下垂直面時，屈肘90-120度角。前臂迅速向后推 水至側(cè)腿旁，結(jié)束劃水。在劃水過程中，手掌凹。

劃水的路線：劃水時，手先向身體的中軸移動，劃到胸腹部下方時轉(zhuǎn)向體側(cè)劃動。

出水：劃水結(jié)束后，臂借助推水后的速度慣性，利用肩三角肌、肩帶肌的收縮及身體沿縱的軸的轉(zhuǎn)動，將肘部向上方提起，并迅速將臂部提出水面，這時臂部和手腕應(yīng)柔和放松。

空中移臂：是臂部在一個劃水周期中的休息放松階段。移臂時肘稍屈，保持比肩和手部都要高的位置，不要直臂側(cè)向揮擺，也不要以手來帶動臂成屈肘移臂，這樣動作緊張而且也不正確，達不到放松的目的。

3.5、自由泳整體配合

在自由泳時，一般是在兩臂各劃水一次的過程中進行一次呼吸，以向右邊吸氣為例∶右手入水后，嘴和鼻開始慢慢呼氣。右臂劃水至肩下，開始向右側(cè)轉(zhuǎn)頭和增大呼氣量。右臂推水即將結(jié)束，則用力呼氣。右臂出水時，張嘴吸氣，至空中移臂的前半部為止，并開始轉(zhuǎn)頭還原。然后，直至臂入水結(jié)束，有一個短暫的閉氣過程，臉部轉(zhuǎn)向前下。頭部穩(wěn)定時，右臂入水，再開始下一慢慢呼氣的過程。自由泳的呼吸與臂、腿配合，初學(xué)者一般者采6∶2∶1的方法，即呼吸1次、臂劃2次、腿打6次，這種配合方法易保持平衡和協(xié)調(diào)掌握自由泳技術(shù)。

自由泳時身體俯臥保持良好流線姿勢，當(dāng)速度快時肩背浮出水面，兩肩配合 劃水交替滾動，兩腿交替打水。手臂動作是爬泳主要動力來源，手入水后勾手提肘以高肘姿勢在軀干反復(fù)轉(zhuǎn)動配合下沿身體下面成S形曲線向后劃水，兩手相繼出水后經(jīng)空中向前擺臂，形成一個連貫的加速過程。高肘加速劃水是現(xiàn)代技術(shù)特征之一。換氣是生理需要，對完整配合結(jié)構(gòu)有一定影響，尤其是在高頻率快速沖剌階段。故在速度快時為了減少因換氣動作對完整節(jié)奏的影響，多采用縮小換氣動作時間或減少次數(shù)的方法進行。

4、結(jié)論

（1）對于自由泳愛好者（非專業(yè)自由泳運動員）劃手起始階段（抱水階段）要直臂劃水，軌跡不要走S型路線；

（2）在推水階段時間要掌握在0.3-0.5秒之間，有助于快速的前進；

（3）空中移臂時，以大臂帶動小臂，并強調(diào)肘高于手。

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