我国优秀男子铅球运动员最后用力技术的三维运动学研究

杨清澄

（山西大学体育学院，山西 太原 030006）



我国优秀男子铅球运动员最后用力技术的三维运动学研究

杨清澄

（山西大学体育学院，山西 太原 030006）

摘 要：本文运用图像采集解析法与数理统计法等研究方法，对第12届全运会男子铅球前8名运动员的最后用力技术进行系统的运动学分析，以揭示铅球运动员最后用力技术的内在规律与本质特征。结果表明，我国优秀男子铅球运动员最后用力加速准备阶段的技术动作和用力顺序比较合理，但支撑腿制动效果不够理想；铅球运行速度与身体重心速度差值较小；铅球出手的速度不及世界优秀选手。

关键词：优秀男子；铅球运动员；最后用力技术；三维运动学

投稿日期：2015-12-25

综观我国铅球运动的发展历程，女子铅球运动处于世界先进水平，曾有多人多次在世界大赛中获得奖牌，如李梅素、黄志红、隋新梅、巩立姣、李玲等。而男子铅球运动水平与世界水平相比有着较大的差距。例如，第15届田径世锦赛与第12届全运会男子铅球前8名运动员平均成绩分别为21.20m和19.21m，二者相差近2.00m，可见差距之大。虽然，铅球属于体能快速力量类的项目，但合理有效地技术更能发挥运动员的体能，特别是铅球的最后用力技术，这是铅球技术中的关键环节，对铅球的最终运动成绩具有十分重要的作用。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

我国优秀男子铅球运动员最后用力技术的三维运动学研究。本文选取参加2013年在辽宁省沈阳市举行的第12届全运会男子铅球前8名运动员最后用力技术作为实验对象。运动员最优成绩为20.12m，最差成绩为18.83m，平均成绩为19.20m，这代表了目前我国男子铅球运动的最高水平。

1.2 研究方法

1.2.1 图像采集解析法 在比赛现场采用2台日本产SNOY NEX-VG20E 高速摄像采集系统对第12 届全运会男子铅球12名运动员的投掷技术动作进行录像。2台机器采用同步定点、定焦拍摄，拍摄运动员投掷动作的全过程。2台机器架置的位置分别为：A机置于运动员投掷臂一侧（右侧），B机置于运动员正前方。2台机器的高度均为1.2m，拍摄频率为200 Hz，距离投掷圈均为10m，主光轴均对准垂投掷圈，主光轴的夹角为90°；同时，在比赛结束之后，将辐射式PEAK框架（2.5×2.0×2.5）架于投掷圈的中心，对运动员的投掷动作进行空间标定。使用SIMI°Motion 三维运动影像分析系统分别对参加第12届全运会男子铅球前8名运动员最好成绩的1次最后用力技术进行解析研究。在解析过程中，运动员身体、环节重心的计算选用松井秀治人体模型。

1.2.2 数理统计法 运用计算机相关软件对所获得的技术指标进行数理统计与相关性分析，以便获得所要分析的运动学参数。

2 结果与分析

为了研究方便，将铅球的最后用力技术分为“三个时相”，即“左脚着地瞬间”“投掷臂离开下颌瞬间”和“铅球出手瞬间”。其中，左脚着地瞬间——投掷臂离开下颌瞬间为“最后用力加速准备”阶段；投掷臂离开下颌瞬间——铅球出手瞬间为“最后用力加速”阶段。

2.1 最后用力加速准备阶段运动学分析

最后用力加速准备阶段的主要任务就是在保持铅球原有速度的基础上，为投掷臂的加速用力做好最后的神经—肌肉准备，使铅球能够获得更大的加速度，提高铅球的出手速度，力争优异的运动成绩。

在最后用力加速准备阶段要求左腿（摆动腿）积极制动，形成牢固的支撑；右腿（支撑腿）有力蹬伸，以便带动右髋积极向左转动，从而使身体躯干转向投掷方向。因此，在最后用力加速准备阶段铅球运动员投掷动作的肌肉用力应有一个合理的顺序，即“左脚支撑—右脚蹬伸—右髋转动—躯干转动”。从表1可以看出，我国优秀男子铅球运动员的右膝速度与右髋速度平均值分别为3.02m/s和2.95 m/s，而且右膝速度大于右髋速度；右髋速度与左髋速度的平均值分别为2.95m/s 和2.70m/s，而且右髋速度大于左髋速度。这说明我国优秀男子铅球运动员右腿（支撑腿）的用力顺序是合理有序的。另外，我国优秀男子铅球运动员右膝速度与左膝速度的平均值分别为3.02m/s和2.61m/s，右膝速度大于左膝速度0.41m/s。右膝速度大，说明运动员能够在左腿制动的前提下，通过右腿的有力蹬伸、积极内扣、转动，使髋部快速转向投掷方向，为下一阶段的积极爆发用力、顺利完成推铅球技术的整个环节创造了良好的条件，从而能够形成铅球速度叠加与动量的传递。

从表2不难看出，我国与世界优秀男子铅球运动员在最后用力加速准备阶段左膝角的平均值分别为159.1°和165.8°。左腿膝关节角度小，说明没有形成牢固的左侧支撑。由于左腿制动效果不够理想，必然会影响铅球速度的叠加与动量的传递。但是，从上述的速度变化来看，我国优秀男子铅球运动员的左腿支撑较好，能够形成铅球速度叠加与动量的传递。这是否存在着矛盾？其实不然。首先，中国优秀男子铅球运动员的膝角大小存在差异；其次，中国与世界优秀男子铅球运动员的技术细节还存在一定的差距。我国与世界优秀男子铅球运动员铅球运行的距离平均值分别为23.1cm和25.1cm。铅球运行的距离短，说明运动员对铅球受力的作用时间较短，没有给铅球更大的作用力。我国优秀男子铅球运动员在加速准备阶段的时间平均值为0.04s，世界优秀男子铅球运动员的时间值为0.02s。但是，王广甫与刘洋的时间与世界优秀运动员相一致，其他运动员的准备阶段时间较长。如果准备阶段时间过长，就会延缓髋部和身体重心向投掷方向侧移的速度，影响了“人-球”系统的速度叠加。所以，铅球运动员在此阶段既要尽可能地加长对铅球的用力距离，又要尽可能地缩短对铅球的用力时间，从而体现对铅球的爆发用力，加快铅球的出手速度，提高运动成绩。

2.2 最后用力加速阶段运动学分析

最后用力加速阶段的主要任务就是不断对铅球施加更大的作用力，使其作用力值快速达到最大，保证铅球获得最大的加速度，使铅球的运行速度达到最大值，形成合理的出手条件把铅球推出去。

从表3可以看到，在最后用力加速阶段，我国优秀男子铅球运动员右髋角速度平均值为410.61°/s。右髋角速度大，说明右髋向投掷方向旋转的速度快，也就是右腿蹬伸有力，形成了蹬-转的协调一致，有利于铅球获得更大的加速度。我国优秀男子铅球运动员右膝速度平均值为2.74m/s。右膝速度大，说明右腿蹬伸有力，能够形成合理的下肢—腰腹—上肢发力顺序，有利于力的传递，以便增加铅球的运行速度，提高铅球的出手速度。我国优秀男子铅球运动员最后用力加速的时间平均值为0.21s，其中王广甫的加速时间最长，为0.24s。这说明施加于铅球的作用力时间长，表现出的作用力值就大。

2.3 最后用力身体重心与铅球速度节奏分析

最后用力阶段要求运动员最大限度地动员机体的爆发用力，保证铅球获得最大的加速度，取得最大的出手速度，以适宜的出手角度把铅球投出。

从表4可以看出，我国优秀男子铅球运动员在最后用力阶段铅球速度与身体重心速度平均值分别为2.52m/s与12.94m/s，二者差值为10.42m/s。世界优秀男子铅球运动员的铅球速度为2.64m/s，身体重心速度为13.68m/s，铅球速度与身体重心速度差值为11.04m/s。铅球速度与身体重心速度差值越大，说明铅球运动员所爆发的力量就越大，铅球所获得的加速度就越大。当然，运动员获得的出手速度就越大，运动成绩就越好。

表1　我国优秀男子铅球运动员最后用力加速准备阶段速度变化比较

表2　我国优秀男子铅球运动员最后用力加速准备阶段技术参数比较

表3　我国优秀全运会男子铅球运动员最后用力加速阶段相关速度指标比较

2.4 最后用力阶段铅球出手条件的运动学参数分析

最后用力阶段，铅球出手瞬间的相关技术指标（出手速度、出手角度、出手高度）对铅球的专项成绩有着较大的影响。研究表明，当铅球运动员身高与出手角度一定时，投掷距离与出手速度呈正比关系。因此，铅球的出手速度是影响铅球运动成绩的关键因素，如何尽最大限度地提高铅球的出手速度就成为运动员努力的方向。当然，出手角度和高度与铅球的最终成绩均有重要的关系。为此，人们通常将这些技术指标作为评价铅球运动员最后用力技术优劣的重要指标。

从表5中可以看出，我国优秀男子铅球运动员在最后用力阶段出手速度平均值为12.51m/s，世界优秀男子铅球运动员的出手速度为13.26m/s，二者相差0.75m/s，这也是二者专项成绩相差1.98m的主要原因。铅球的出手速度是运动员通过滑步使铅球获得一定的运行速度以及在最后用力施加于铅球的作用力使铅球速度不断叠加而形成的合速度。为此，提高铅球的出手速度必须从整体考虑，既要保持在整个投掷过程中技术动作的协调性、连贯性和稳定性，又要保证施加于铅球的作用力不断增大。只有这样才能有效地提高铅球的出手速度，提高铅球的专项成绩。

铅球出手角度对其专项成绩有着一定的影响。铅球的出手角度是由铅球出手瞬间的水平与垂直速度而决定的。因此，如何控制铅球的出手角度应该从铅球的出手瞬间的水平与垂直速度方面予以考虑。我国优秀男子铅球前8名运动员出手角度平均值为35.46°，世界优秀男子铅球运动员的出手角度一般在34°～38°之间。我国优秀男子铅球运动员的出手角度都在这个范围之内。对于铅球运动员来讲，不存在所谓的“最佳出手角度”，只有最佳的出手速度和适宜的出手角度。也就是说，只有协调好铅球出手瞬间的水平速度与垂直速度，形成最大的出手速度与适宜的出手角度，才能达到理想的效果，发挥运动员技术的最大效应。

铅球的出手高度对其专项成绩影响不大。由于优秀铅球运动员的身高、臂长与技术动作都基本定型，因而铅球的出手高度基本处于稳定状态。但是，铅球的出手高度与出手角度有一定的关系，出手角度又与出手速度有着一定的关系。也就是说，铅球的出手高度与出手速度也有必然的联系。因此，对铅球运动员的出手角度必须综合评价与分析。从表5中可以看出，我国优秀男子铅球运动员出手高度平均值为2.23m，世界优秀男子铅球运动员的出手高度为2.32m，二者存在一定的差距。造成这种差距的原因除了我国优秀男子铅球运动员的身高、臂长等形态因素外，还有一个主要原因就是我国优秀男子铅球运动员没有将铅球的出手速度、高度和角度形成最佳的合理配备，形成完善的专项技术。对于铅球运动员最后出手的每一个技术环节都应该尽最大努力去“细化”，使影响铅球运动成绩的各个因素与环节都能达到一个最佳化的组合，从而达到提高铅球专项成绩的目的。

表4　我国优秀男子铅球运动员最后用力阶段铅球和身体重心速度参数比较

表5　我国优秀男子铅球运动员最后用力阶段铅球出手瞬间的运动学参数比较

3 结论与建议

3.1 我国优秀男子铅球运动员最后用力加速准备阶段的技术动作比较合理，能够形成一个合理的用力顺序。但是，左腿支撑不够理想，制动效果不好，不利于力的传递，影响了铅球速度的叠加。因此，进一步完善运动员的最后用力技术，形成“下肢—腰腹—上肢”合理的用力顺序，保证铅球速度的叠加和动量的传递。

3.2 我国优秀男子铅球运动员的铅球运行距离较短，铅球速度与身体重心速度差值偏小，不利于“人—球”系统的速度叠加，影响了铅球的最后出手速度。加强运动员核心力量的训练，更好地控制身体的扭紧程度，动员更多的肌群预选拉长，形成合力有效的发力过程，保证运动员对铅球的最后爆发用力。

3.3 铅球出手瞬间的速度是决定成绩的关键因素，出手角度随出手速度的变化而有所不同，出手高度基本处于稳定状态。对铅球运动员的技术必须大胆创新，力求在技术上寻求突破。从铅球的技术原理来看，旋转式推铅球技术比滑步式技术更符合运动生物力学原理，而旋转推铅球技术要求运动员必须具备良好的协调能力和高度的旋转平衡能力。我们能否在此寻求突破点，利用我们协调能力与平衡能力的优势，借鉴世界铅球运动员的先进技术，力争运动成绩有所突破。

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作者简介：杨清澄（1988～），在读硕士研究生。研究方向：体育教育训练学。

doi:10.3969/j.issn.1674-151x.2016.02.007

中图分类号：G824.1

文献标识码：A

文章编号：1674-151X（2016）01-016-03