优秀男子铁饼运动员掷铁饼最后用力阶段非投掷臂速度变化的运动学分析

王新坤，崔朋涛

（1．沈阳体育学院 竞训处，辽宁 沈阳110102；2．绍兴文理学院元培学院，浙江 绍兴312000）

体育教育训练学

优秀男子铁饼运动员掷铁饼最后用力阶段非投掷臂速度变化的运动学分析

王新坤1，崔朋涛2

（1．沈阳体育学院 竞训处，辽宁 沈阳110102；2．绍兴文理学院元培学院，浙江 绍兴312000）

运用文献资料法、数理统计法等，对优秀男子铁饼运动员的数据进行分析。结果显示：优秀男子铁饼运动员掷铁饼最后用力阶段非投掷臂制动时机开始应在左脚着地后0.03s左右或非投掷臂处于方位角180°到220°范围内。优秀男子铁饼运动员非投掷臂转动速度与左肩和右肩转动速度具有高度的相关性，通过相关分析发现非投掷臂与左肩转动速度保持一致，二者基本处于相对静止。部分优秀男子铁饼运动员的非投掷臂摆动方式存在着随着身体转动的一种被动式摆动的错误动作，非投掷臂的摆动是一种主动式的摆动。

男子；铁饼运动员；最后用力；非投掷臂；运动学分析

铁饼是田径运动中技术性较强的项目，其历史源远流长。在1896年希腊举行的第一届现代奥林匹克运动会上，就设有掷铁饼比赛项目。掷铁饼技术发展的每一项革新、进步与突破都与随之带来的运动成绩的提高密不可分。然而，令人关注的是：似乎在20世纪的最后几十年掷铁饼项目的辉煌时代业已结束，以往标志那种长期持续运动成绩提高趋势的指标，如各种系列的世界最好成绩、奥运会和世界锦标赛比赛成绩，都呈现停滞或严重下滑状况，我国铁饼成绩近几年来也一直提高不大，最好成绩一直在60m左右徘徊。

投掷技术是一个相当复杂的技术，任何一个小的环节都不应该疏忽，因为那样会直接影响到技术水平的正常发挥。而在铁饼方面对非投掷臂的研究目前还是非常少。在以往对非投掷臂的研究当中说明：非投掷臂在最后用力阶段的正确姿势对投掷成绩有显著的影响；铁饼成绩提高最显著，其次是标枪、铅球。同时在投掷的最后用力阶段，左臂的正确动作有助于肩部的牵引动作，它有力的下摆制动有利于左腿有力的稳固支撑和加快用力的速度。非投掷臂正确、适时、主动地摆臂，是随着右腿积极蹬伸开始的，它对起体、转体、超越器械和保证投掷肌群的爆发用力等起着重要的作用。本文通过对非投掷臂摆动速度的力学分析，从而进一步揭开非投掷臂对铁饼投掷成绩的影响。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取参加全国田径锦标赛，男子铁饼比赛前八名运动员为研究对象。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 通过查阅中国学术期刊网、优秀硕博士论文等，了解到目前优秀男子铁饼运动员的研究现状。

1.2.2 摄影法 采用标准的三维DLT摄像法。

1.2.3 数理统计法 对所得原始数据运用EXCEL2003和SPSS12.0软件进行分析统计处理，为理论分析提供依据。

2 结果与分析

现代掷铁饼技术的发展，主要以提高出手速度为核心，寻找各环节速度结构和动作结构的最佳组合及整体综合效益，进而提高出手速度。非投掷臂的速度变化对提高出手速度创造适宜的出手角度和出手高度也有一定的影响（图1）。

图1 非投掷臂速度变化曲线图

从图1可以看出，非投掷臂的摆动速度从右脚落地形成单支撑后逐渐在上升，在经历一个速度高峰后迅速下降，直至铁饼出手。8人非投掷臂摆动速度高峰出现的时机各不相同，平均为左脚着地后0.02s。

表1 最后用力各时相非投掷臂速度及速度增量（单位：m／s）

从表1可以看出，非投掷臂在最后用力阶段从右脚落地瞬间到左脚落地瞬间非投掷臂速度增量为2.39m／s，而从右脚落地瞬间到铁饼出手瞬间非投掷臂速度增量为0.58m／s，可见非投掷臂的速度增量主要是在单支撑阶段（t1－t0）。

2.1 非投掷臂摆动速度对身体重心速度的影响

在掷铁饼过程中，人是主体，是铁饼运动的动力来源。人体重心向投掷方向移动得越快，在最后用力时就越会有较大的水平动能传向铁饼，对出手速度和投掷效果就越有较好的影响。同样，人体重心的垂直速度也不可忽视，尤其是在最后用力阶段，对提高出手速度创造适宜的出手角度和出手高度也有一定的影响。

分析表明，身体重心水平速度与投掷成绩呈正相关。加快左脚离地时及着地后的重心水平速度有利于提高出手速度；提高左脚着地后的垂直速度有利于出手速度的提高。人体任何一个环节速度的改变，都会影响人体重心速度相应的变化。非投掷臂的摆动速度对身体重心速度的影响也不例外。从相关分析可知，非投掷臂的摆动速度与身体重心的水平速度呈显著正相关，相关系数为R＝0.687（p＜0.05）。这说明最后用力过程中，非投掷臂摆动得越快，身体重心水平速度增加值越大，越会有较多的水平动能传递给铁饼，从而提高投掷成绩。但并不是一味地提高非投掷臂的摆动速度都会提高投掷成绩，这和摆动的时机、轨迹也有一定的关系。

2.2 非投掷臂制动时机的时间特征分析

时机是指具有时间性的客观条件。掷铁饼的最后用力经历单支撑和双支撑两个阶段。最后用力单支撑阶段是从右脚落地瞬间至左脚落地瞬间。铁饼的最后用力是快速短暂的用力过程，需要人－饼整体在时间－空间特征上达到最优化组合，才能产生最大的用力效果。

通过非投掷臂速度变化曲线图的解析结果可以看出，非投掷臂在左脚落地后有一个急剧的下降点，下降点8人平均出现在左脚落地后0.03s。

非投掷臂经过左脚落地后0.03s时，运动员正处于双支撑阶段，也是正处于对铁饼的用力加速阶段，此时非投掷臂速度急剧下降。根据能量守恒的原理，非投掷臂的速度下降，投掷臂的速度肯定上升。因此，非投掷臂制动时机应确定在左脚落地后0.03s。

2.3 非投掷臂制动时机的空间特征分析

掷铁饼技术的最后用力是由单支撑和双支撑两个阶段构成，右脚落地形成单支撑阶段，左脚落地形成双支撑阶段。而双支撑阶段非投掷臂的制动时机会直接影响到投掷臂的最后加速用力。因而最后用力阶段非投掷臂制动时机的空间特征也显得尤为重要。非投掷臂方位角见表2。

表2 最后用力阶段非投掷臂制动时所处的方位角（单位：°）

投掷臂通过双支撑中段即开始发力，此时铁饼从低点向高点运行，铁饼速度处于加速阶段，而此时非投掷臂正由高点向低点运动，正是制动的开始阶段。从表3数据可以看到，最后用力阶段非投掷臂制动时所处的方位角平均为200.23°。其中制动瞬间非投掷臂方位角最小的是刘国振，为181.07°；非投掷臂方位角最大的是李冰，为 220.74°。通过对8名运动员最后用力阶段非投掷臂制动时所处方位角的比较分析得出：我国优秀男子铁饼运动员最后用力阶段非投掷臂制动时机应处于方位角180°～220°之间（图2）。

2.4 非投掷臂摆动速度对肩髋速度的影响

在最后用力阶段，铁饼运动员非投掷臂摆动速度对肩髋速度有重要的影响。运动员旋转结束、右脚着地瞬间，非投掷臂基本开始进入积极的摆动阶段，此时左肩、左髋在非投掷臂的积极摆动的引导和协调配合下，使右肩、右髋向投掷方向积极转动。在运动生物力学分析过程中，左肩髋和右肩髋的转动是围绕着人体纵轴进行的，左肩髋和右肩髋的转动速度和幅度之间存在着高度的相关。非投掷臂摆动速度直接影响到左肩髋向投掷方向转动的速度，进而影响到右肩髋的转动速度（表3）。

图2 最后用力阶段非投掷臂制动时所处方位角示意图

表3 非投掷臂摆动速度与左、右肩，左、右髋转动速度的相关分析

从表3可以看出，右脚落地瞬间（t0），运动员非投掷臂摆动速度与左肩转动速度和右肩转动速度、左髋转动速度和右髋转动速度之间存在正相关关系。说明在此瞬间，这8名铁饼运动员的左肩是“内扣”的，肩轴没有过早地打开，转向投掷方向，这在铁饼投掷技术上是符合“超越器械”的技术要求。左髋也要明显的超越左肩，带动左腿积极地向投掷方向摆动着地。左脚落地瞬间（t1），运动员非投掷臂摆动速度与右肩转动速度存在着正相关关系。

在最后用力阶段中，当运动员形成有利的双支撑后，在右腿蹬转和躯干背部大肌群强烈收缩作用下，上体向投掷方向转动的同时逐渐抬起，与此同时，又要求将铁饼尽量保持在体后，使铁饼在最后用力过程中能够有一个较长的用力距离。铁饼出手瞬间（t2），非投掷臂在体侧急停制动，带动左肩的突然制动，由于动量的转移，加速躯干右侧向投掷方向的运动，加大了右肩向投掷方向的前伸距离，使铁饼的加速路线大大的长，从而提高了铁饼的运行速度。这里可以从表4中非投掷臂摆动速度与左肩转动速度的相关系数r＝0.852，说明左肩转动速度与非投掷臂的摆动速度有显著性的相关关系，非投掷臂与左肩的速度保持一致，两者基本处于相对静止的位置。

2.5 非投掷臂的摆动速度对铁饼速度的影响

铁饼投掷技术的实验表明，铁饼速度的增加是在最后用力双支撑阶段，单支撑阶段是惯性和减速阶段（表4）。

从表4可以了解到，我国8名男子选手除了李少杰和刘国振外，铁饼速度在最后用力单支撑阶段有所上升，其余6选手铁饼速度基本保持；而8名选手铁饼速度在双支撑阶段都是急剧上升。从上面的图2可以看出，单支撑阶段非投掷臂的摆动速度平稳上升，这样便于人体更好地保持右腿旋转轴的转动和人体平稳，从而促使铁饼速度在单支撑阶段得到保持，在双支撑阶段得到充分的加速。双支撑阶段非投掷臂有一个急剧的下降，而此时的铁饼速度急剧上升，出现的时机8人平均为左脚落地后0.028s，这与我们上面研究的非投掷臂制动时机0.03s相吻合。表明非投掷臂摆动的大部分动能都传递给了铁饼，由此构成了铁饼成绩的决定性因素—出手速度，也证实了铁饼加速的主要过程是在双支撑阶段。8人中李少杰和刘国振单支撑阶段铁饼速度还出现上升现象，这与李、刘2人单支撑阶段的时间较短有关。同时由附表1、2也不难看出，李、刘2人左脚着地时右髋速度和左髋速度都是8人中较大的，尤其是右肩速度从右脚着地至左脚着地处于上升趋势。

表4 各动作时相铁饼速度变化（单位：m／s）

3 结论与建议

我国部分优秀男子铁饼运动员的非投掷臂摆动方式存在着随着身体转动的一种被动式摆动的错误动作，非投掷臂的摆动是一种主动式的摆动。优秀男子铁饼运动员最后用力阶段非投掷臂制动时机开始应在左脚着地后0.03s左右或非投掷臂处于方位角180°到220°范围内。非投掷臂转动速度与左肩和右肩转动速度具有高度的相关性，通过相关分析发现非投掷臂与左肩转动速度保持一致，二者基本处于相对静止。

在运动训练中，非投掷臂动作的路线、时机、幅度、速度是运动员较难掌握的，也是最容易被忽视的技术之一，应引起足够重视。

［1］文超主编．田径运动高级教程［M］．北京：人民体育出版社，1996：556－563．

［2］张英波．掷铁饼：现代投掷技术与训练［M］．北京：北京体育大学出版社，2003．

［3］佟贵峰．对我国优秀男子铁饼运动员投掷技术的运动学分析［J］．体育科学，2000，20（1）：47－54．

Kinesiological Analysis of Changes in the Speed of Non Throwing Arm of First Rate Men Discus Throwers in Their Final Exertion

WANG Xinkun1，CUI Pengtao2
（1．Training Department for Athletic Sports，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，Liaoning，China；2．Yuanpei College，Shaoxing University，Shaoxing 312000，Zhejiang，China）

Based on the present literature and statistics，the paper intends to analyze the data illustrated in the performances of first rate men discus throwers．The result shows that in their final exertion，the throwers launches the arresting of the non throwing arm within 0．03s or the range of 1800－2200 directional angle when the left foot touches the ground．They usually achieve a close correlation between the swinging speed of the non throwing arm，and that of rotating speed of both shoulders．The correlation analysis demonstrates that the speed of non throwing arm and the rotating speed of the left shoul der are kept in accordance，with the two being relatively motionless．However，some of the first rate men discus throwers make a mistake with the swing of the non throwing arm by turning the standard active swing into a passive one．

men；discus throwers；final exertion；non throwing arm；kinematical analysis

G824.2

A

1004－0560（2010）02－0092－03

2009-12-10；

2010-01-10

王新坤（1957－），男，教授，主要研究方向为体育教育训练学。

责任编辑：刘红霞