运用运动生物力学研究铅球运动的出手速度对运动成绩的影响

李 恒

（西华师范大学 体育学院，四川 南充 637002）

运用运动生物力学研究铅球运动的出手速度对运动成绩的影响

李 恒

（西华师范大学 体育学院，四川 南充 637002）

使用高速摄像对运动员的五次推铅球过程进行运动生物力学分析，运用力学分析和数学运算方法研究运动员推铅球的实际运动过程，验证铅球出手速度的合理性.结果表明，运动员出手速度对铅球的飞行距离有影响，实验值满足运动力学方程.

推铅球；出手速度；运动学方程；生物力学

现代推铅球技术中，铅球的飞行距离主要由铅球的出手角度、出手高度和出手速度决定.目前，围绕铅球运动的生物力学分析，研究者们进行了大量的理论、实验研究.本文在前期的研究工作基础上，在本院专业学生中选取了一组铅球运动员进行了推铅球实验，运用运动生物力学分析研究其过程，分析出手速度对铅球飞行距离的影响规律，对指导教学和训练有着重要的意义.

1 铅球运动过程中的生物力学分析

忽略空气阻力，根据力学原理分析铅球运动过程.如图1所示，铅球的运动过程分为两个阶段，第一阶段为上抛阶段，运动方程为：

图1 铅球运动轨迹图

三式连解可得：

第二阶段为平抛阶段，运动方程为：

将（2）式代入（6）式得到

（7）式代入（5）式得到

由图1可知，铅球投掷距离为：

从（9）式中可以看出，铅球的投掷距离s与铅球的出手角度α、出手速度v0和运动员的身高l均有关系.

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

以我院田径专业的一名女子运动员为研究对象，运动员身高160cm，体重52kg右手持球，采用背向滑步推铅球技术.

2.2 研究方法

采用国产高速摄像机从投掷方向正侧面进行平面定点定焦拍摄，拍摄频率为300帧/秒，拍摄距离13m，机高1.3m，拍摄了运动员的五次推掷铅球的过程，将拍摄的图像进行了解析，得到相关的数据.

3 结果与分析

用高速摄像机定点拍摄，解析图像获得运动员推掷铅球的出手角度和出手速度，见表1.表中列出的铅球投掷距离为实际测量所得.

表1 运动员推铅球的出手速度、出手角度和投掷距离的测量值

将表中的出手速度和出手角度的值逐一代入公式(9)中，运动员身高已知l=1.6m，得到运用运动生物力学方程计算的投掷距离的理论值s'，列入表2中.

表2 根据运动生物力学方程计算出的投掷距离理论值

图2显示的是投掷距离的理论值与测量值随出手速度的变化关系（视五次投掷的出手角度相等）.

图2 投掷距离与出手速度的关系

从图中可以看出当出手角度和运动员身高一定时，投掷距离与出手速度呈正比，出手速度越快，投掷距离越大.由运动生物力学方程中的（9）式分析得到当出手角度和运动员身高一定时，出手速度与投掷距离的关系可以用如下公式表示：

式中，常数a，b，c与出手角度相关，常数d与运动员身高相关.（10）式表明当a，b，c，d为定值时，投掷距离随出手速度的增加而增加，这一结论与实验测得的结果一致.

4 结论

通过以上的分析和计算，可以得出以下结论：在推铅球的过程中，当出手角度和运动员身高一定时，投掷距离与出手速度呈正比.因此，在实际的训练过程中，当其他条件没法更改时，调整出手速度是提高成绩的一个有效方法.运动员要结合实际情况训练以提高出手速度.

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G824.1

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1673-260X（2012）11-0178-02