我国部分优秀女子链球运动员投掷技术的运动学分析

刘昌亚 邰崇禧

摘 要：采用2台JVC9 800高速摄影机，对我国6名优秀女子链球运动员的投掷技术进行拍摄和解析，并对投掷各阶段肩轴角、髋轴角、链球速度变化、髋膝踝角量的变化等进行运动学分析与比较。研究发现：研究对象在旋转过程中，肩轴角在右脚着地时呈现增大的趋势，右脚离地时则呈现减小的趋势；髋轴角在右脚着地、离地时均呈现增大的趋势；旋转中，链球每圈速度随旋转圈数增加而增加，但球速增量呈现随旋转圈数增加而递减；在双脚支撑阶段的髋角增幅过大，单脚支撑结束右脚落地时髋、膝角较大，右脚离地瞬间髋角增幅明显。

关键词： 女子；链球；投掷技术；运动学；运动特征

中图分类号： G 824.4 文章编号：1009-783X（2013）06-0551-05 文献标志码： A

Kinematic Analysis of the Throwing Technique of Elite Female Hammer Throwers in China

LIU Changya，TAI Chongxi

Abstract：Using 2 JVC9800 high-speed cameras，the present research recorded and analyzed the throwing technique of six female elite hammer throwers in China.The various stages and throwing shoulder axis angle，the hip axis angle，the speed of hammer，hip，knee and ankle angle changes are also analyzed from kinematic point of view.The results show that the shoulder axis angle of the subjects exhibits an increasing trend when the right foot is on the ground during rotation，while a decreasing trend when the right foot is off ground，that hip axis angle exhibits a increasing trend when the right foot is both on and off the ground，that the speed of the hammer increase with the increased number of rotations but the speed increase amount decreases with the increase in number of rotations，and that the hip angle increase is too large when both feet are in supporting position，while the hip，knee axis angles are comparative large when the right foot land at the end of the single-foot support，and there is significant increase in hip axis angle when the right foot is instantly off the ground.

Key words：women；hammer；throwing technique；kinematic；motion characteristics

收稿日期：2013-01-17

作者简介：刘昌亚（1981—），男，江苏徐州人，讲师，在读博士研究生，研究方向为田径教学训练理论与方法；邰崇禧（1952—），男，江苏苏州人，教授，研究方向为体育教学训练的理论与方法。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取参加2010年8月全国田径锦标赛暨亚运会选拔赛女子链球比赛前6名的运动员作为研究对象，运动员基本情况见表1。

1.2 研究方法

1.2.1 高速摄像与影片解析

采用2台JVC9 800高速摄影机，对参赛运动员的投掷技术进行动态摄影测量，其中1台摄像机架设在投掷圈正后方15.10 m处，另1台摄像机架设在投掷圈右侧12.80 m处，拍摄频率为100 fps，拍摄掷链球从预摆到出手的全程技术动作。

采用Peak三维标定框架，三维框架的X轴正向平行于投掷方向，三维框架的重心垂直于投掷圈的中心点。运用德国SIMI-motion录像解析系统，平均每人解析画面502幅。采用汉纳范（Hananvan）人体数学模型，经低通滤波对原始数据进行平滑处理，取得了有关的运动学数据。

1.2.2 数理统计法

采用SPSS 17.0统计软件对解析结果进行统计处理，获得各项指标的平均值、标准差，并与2012年伦敦奥运会女子链球冠军利亚先科（俄罗斯）的相关参数进行比较分析。

2 研究结果与分析讨论

2.1 旋转及最后用力阶段肩轴角的变化

肩轴角是两肩关节中心连线在水平面的投影线与投掷方向横轴构成的夹角，是决定链球方位角的主要因素之一[1]。通过拍摄图像、曲线、数据的同步动态分析和表2发现，研究对象肩轴角在右脚着地时呈现增大的趋势，即在方位角90°～180°之间呈增大趋势（沿逆时针方向偏移），肩轴角在右脚离地时则呈现减小的趋势，即在方位角270°～360°之间呈减小趋势（沿顺时针方向偏移），表明研究对象专项技术的稳定性不高，有待完善。而分析利亚先科的数据可以发现，其肩轴角在不同技术阶段的变化波动很小，表明其专项技术的稳定性较高，也为其高速度的旋转提供了重要保证。

表 1 运动员基本情况

2.2 旋转及最后用力阶段髋轴角的变化

髋轴角是两髋关节中心连线在水平面的投影线与投掷方向横轴构成的夹角，是影响链球方位角和肩轴角的重要指标[1]。通过拍摄图像、曲线、数据的同步动态分析和表3发现，在右脚着地时髋轴角在方位角180°～270°之间有逐圈增大的趋势，右脚离地时髋轴角在方位角270°～360°之间也有逐圈增大的趋势，且均沿顺时针方向偏移。而分析利亚先科的相关参数可以发现，其髋轴角在旋转及最后用力阶段的变化波动很小，与肩轴角变化呈现基本相同的趋势。由此可见，我国运动员随着旋转的不断进行，髋关节扭转幅度不断加大，表明我国运动员的专项技术仍停留在大幅度、慢节奏的传统技术上；因此，以速度为核心，建立高速度、快节奏和适宜动作幅度的新型技术模式，已成为当前我国女子掷链球技术训练中一个不容忽视的重要内容。

表 2 6名研究对象旋转及最后用力阶段肩轴角的变化

（°）

注：T1、T2、T3、T4分别表示第1圈、第2圈、第3圈、第4圈，O表示预摆阶段，D表示最后用力阶段，R↑表示右脚离地瞬间，R↓表示右脚着地瞬间，下表同。利亚先科的相关参数引自Regine，et al.Biomechanical Analysis of the Hammer Throw[J].Korea Institute of Sports Science，2012.下表同。

表 3 6名研究对象旋转及最后用力阶段髋轴角的变化

（°）

2.3 旋转及最后用力阶段链球速度的变化

从表4可以看出，在各阶段中预摆阶段球速增量最大。虽然研究对象预摆阶段球速增量较接近，但增量最大的张文秀（13.90 m/s）与世界优秀运动员相比，仍有差距。利亚先科（77.13 m）在预摆阶段链球速度为14.90 m/s，说明她在这一阶段就能获得较大的球速，这对提高运动成绩起着非常重要的作用。预摆速度过慢，会造成在旋转阶段急剧加速，增加旋转过程的难度且容易破坏其节奏；而预摆速度过快，则会由于运动员自身能力的限制，在旋转过程中把握不好人体与链球的平衡，导致减速或不能顺利完成投掷动作；因此，在技术训练中，应在不破坏完整技术结构的前提下尽可能地增大链球预摆速度，这是增大旋转速度和提高运动成绩的有效途径。

研究对象第1圈旋转球速增量的个体差异很大，增量最大的是王峥（2.63 m/s），增量最小的是杨美萍，仅0.12 m/s，我国优秀运动员张文秀也仅为0.41 m/s，这说明国内运动员在技术和能力方面还存在着问题，未能使预摆时链球获得的速度得以进一步提高。由于第1圈旋转承担着承上启下的作用，其技术与能力对保持预摆阶段已获得的链球速度，以及以后各圈技术与球速的发挥，起着非常重要的作用，应引起足够的重视。

第2圈是旋转中球速增量最多的阶段，研究对象在此圈的球速增量个体差异也较大。增量最大的杨美萍（6.22 m/s）与增量最小的杨筱虞（4.45 m/s）存在着1.77 m/s的差距。旋转第3圈和第4圈的球速平均增量，研究对象呈现较明显的逐圈递减现象，王腊梅第3圈球速增量仅有2.12 m/s，说明随着旋转动作的继续，运动员的加速能力逐渐减弱，并突出表现在第4圈球速增量上（1.14 m/s），也说明研究对象随着旋转圈数的增加，持续加速能力越来越弱；因此，极大地限制了最后出手速度的提高。分析利亚先科的有关数据可以看出，其第2、第3、4圈球速增量分别为2.70 m/s、3.30 m/s和3.90 m/s，说明她在旋转过程中能够持续加速，具有较强的保持与提高高速旋转的能力，这是其取得优异成绩的一个决定性因素。

表 4 中外优秀选手旋转及最后用力阶段链球速度变化一览表

m/s

注：第1圈球速增量指右脚离地瞬间链球速度与预摆阶段链球速度的差值，第2圈球速增量指右脚离地瞬间链球速度与右脚着地瞬间链球速度的差值，下同。

2.4 旋转及最后用力阶段踝、膝、髋角量的变化

2.4.1 右脚落地时踝、膝、髋角量的变化

前苏联著名教练员邦达丘克以库茨涅索夫的研究结果为依据，在1977年通过对链球运动速度变化的研究发现，链球速度增长主要集中在双脚支撑阶段，在旋转过程中应增加双脚支撑阶段下肢转动的工作距离，这样更有利于链球的加速[2]。双脚支撑阶段是旋转过程中链球速度增长的主要阶段，双脚支撑阶段是从右脚落地（双脚支撑开始）起到离地（双脚支撑结束）止；因此，本文选择研究对象在这2个时相髋、膝、踝角作为重点进行研究（见表5）。

从肌肉的生物力学性能上分析，当单脚支撑结束右脚落地时，由于人体重力及惯性力等载荷力矩作用大于伸肌群的拉力矩，因此，伸肌群被拉伸并作退让收缩；当膝关节达到最大缓冲时刻。上述两力矩平衡，肌肉由退让收缩转换为等长收缩；随着动作的进行，当膝关节的伸展力矩大于阻力矩时，肌肉才由等长收缩转为克制性收缩[2]。

踝角为脚尖与腿跟的连线与小腿轴线的夹角，膝角为大腿轴线与小腿轴线的夹角。从表5中可见，在右脚落地时，研究对象左、右踝角呈现不同的变化，左踝角从第1圈至第4圈呈现先增后减的情况，而右踝角从第1圈到第4圈呈逐圈增大的现象。膝角的变化则呈现逐圈增大的趋势。张文秀、王峥各圈的左、右膝角，较后几名运动员略小，张文秀4圈的左膝角分别为124°、129°、132°和136°，右膝角分别为133°、137°、140°和142°，从整体上讲，是本次研究对象中左、右膝角最小的运动员。

髋角为大腿轴线与躯干轴线的夹角。研究对象左、右髋角均值的变化则呈现逐圈增大的趋势，其中后3名选手的髋角增幅明显大于前3名选手，在旋转过程中髋角和髋角增幅较小的是张文秀和王峥，其中张文秀各圈左髋角分别为158°、156°、163°和165°，右髋角分别为160°、155°、161°和165°。在第5届世界田径锦标赛上，国外优秀链球运动员右脚落地时的膝、髋角明显小于本文研究对象[2]。在右脚落地时膝、髋角适当减小，更有利于肌肉进行退让性收缩，从而发挥更大的肌力。

结合掷链球的运动特征分析，右脚落地时人体髋、膝角度较小，可使上体适度前倾，有利于增加人体与链球之间的旋转半径，进而加大链球运行距离。同时，身体重心高度的适当降低，有利于旋转中的平衡和加速。由于研究对象髋角逐圈增幅较大，使得人体的旋转半径缩短，进而影响了球速的提高。从运动生物力学角度分析，在右脚落地时减小膝关节角度，还能增加施加于支撑面的压力，从而获得更大的支撑反作用力，保持较大的转动半径和良好的用力姿势，拉长腰背部肌群的初长度，更有利于加长人体工作距离，充分发挥下肢关节的蹬转力量。

表 5 6名研究对象右脚落地时踝、膝、髋角量的变化

（°）

2.4.2 右脚离地和出手时踝、膝、髋角量的变化

根据掷链球技术的特点，在旋转过程中左、右腿用力方式各有不同。在双脚支撑阶段，左腿以屈、转、伸的方式完成蹬地和支撑旋转的任务，而右腿的主要任务是支撑，旋转主要由小腿以蹬转的方式来实现[3]。这是由于旋转中链球离心力不断加大而调整身体角量的结果，因此，必须结合膝、髋角一起来讨论。

根据角动量定律，当运动员右脚着地后，就产生了加快旋转的力矩，这将加快链球的旋转速度。运动力学研究还指出，运动员双脚支撑时，才能发挥出最大力量[2]。右脚着地时，地面产生的支撑反作用力作用于右脚，并通过踝、膝关节使下肢的动量能很好地传递到右侧髋与躯干，加快髋和躯干的转动，并有利于速度的转换。

从表6可见，在右脚离地和链球出手的时相，左踝角从第1圈至第4圈基本上逐圈减小，在链球出手时又增大。因为左脚作为支撑旋转脚，所以其踝角的变化趋势基本大于右踝角；而右踝角从第1圈到第4圈基本上逐圈增大，在链球出手时达到最大。膝角的变化则主要呈现出逐圈增大的趋势，其变化形式与右脚落地时相比略有不同，主要表现在左膝角4圈平均增幅大于右膝角。张文秀、王峥的各圈左膝角较其他4名运动员略小。在左、右髋角的变化上，同右脚落地时的情况一致，呈现逐圈增大的趋势，且后几名运动员左髋角逐圈增幅更大。研究对象中，左、右髋角和髋角增幅最小的是王峥，但她在最后用力时髋角增幅大于后几名运动员。在旋转过程中，如果运动员的髋角增大过快，身体后倒倾斜的程度也随之加大，会减小链球的转动半径，进而降低链球运动速度，所以在旋转中要控制髋角的增大，避免躯干过度后仰和倾斜。随着旋转离心力的加大，运动员容易出现伸髋现象，用腰部力量抵抗逐渐增大的离心力，其结果必然造成旋转半径减小和角速度损失，对顺利衔接下一圈旋转也会带来不利因素，并导致旋转直线性差、身体重心不稳、最后用力左侧支撑动作不充分和身体倾斜等错误动作的出现，从而影响链球的出手初速度和出手高度。

表 6 6名研究对象右脚离地和链球出手时踝、膝、髋角量的变化

（°）

3 结论

1）在旋转过程中，研究对象肩轴角在右脚着地时呈现增大的趋势，右脚离地时则呈现减小的趋势，髋轴角在右脚着地、离地时均呈现增大的趋势。表明我国女子链球运动员掌握的专项技术仍停留在大幅度、慢节奏的传统技术上。

2）研究对象预摆阶段链球运动速度普遍偏低；在旋转中，链球每圈速度随旋转圈数增加而增加，但球速增量呈现随旋转圈数增加而递减的趋势。表明研究对象随着旋转动作的继续，持续加速能力越来越弱，极大地限制了最后出手速度的提高。

3）研究对象双脚支撑阶段的髋角增幅过大，单脚支撑结束右脚落地时髋、膝角较大，右脚离地瞬间髋角增幅明显，这是导致球速增量小和影响出手高度的原因之一。

5 建议

转变观念，突破原有掷链球技术训练指导思想的桎梏，创新技术训练方法与手段。不断完善我国优秀女子链球运动员的旋转技术，适当延长双脚支撑时间，加长链球运行距离，增大双脚支撑阶段链球运动速度和减小单脚支撑阶段链球速度的损失。在单脚支撑阶段，要有意识地利用双脚支撑阶段产生的链球转动惯量，以左脚为轴积极旋转，通过主动屈髋、屈膝使身体重心下降，充分伸展两臂增大旋转半径，加速链球的向下运行，从而实现右脚的“早着地”动作。

参考文献：

[1] 吴延禧，吴清景，郭松，等.链球投掷技术的生物力学分析[J].中国体育科技，1992，28（12）：23-25.

[2] 车晓波.我国优秀男子链球运动员投掷技术的运动学特征[J].上海体育学院学报，1999，23（1）：36-42.

[3] Jesus D.Some Biomechanical Aspects Of Hammer Throwing[J].Athletics Coach，1989，23（3）：12-19.

[4] 董晋，闫新芳.我国优秀女子链球运动员旋转技术的运动学特征分析[J].成都体育学院学报，2010，36（2）：76-79.

[5] 郭义军，李厚林，宇文晨，等.我国高水平女子链球运动员张文秀和王峥投掷技术特征研究[J].天津体育学院学报，2010，25（3）：197-200.

[6] 张新民.我国优秀女子链球运动员最后用力阶段投掷技术的运动学研究[J].北京体育大学学报，2010，33（12）：123-125.

[7] 晏韬，晏路明.女子链球优秀运动员张文秀技术动作分析[J].体育学刊，2009，16（1）：77-81.

[8] 卢刚，杜少武.世界女子链球运动发展趋势前瞻[J].首都体育学院学报，2010，22（2）：90-92.

[9] 董海军，田有惠.北京奥运会女子链球铜牌得主张文秀投掷技术的运动学研究[J].首都体育学院学报，2011，23（1）：64-66.

[10] 万炳军，郭义军.我国高水平女子链球运动员专项能力控制研究[J].北京体育大学学报，2011，34（3）：119-121.

[11] 汪洋，张胜林.我国女子链球运动员专项能力结构及评价标准的研究[J].北京体育大学学报，2012，35（6）：122-127.