徐玉華，邱 丹，徐麗麗

（北京體育大學(xué)研究生院，北京 100084）

鉛球最后用力階段動作的生物力學(xué)分析

徐玉華，邱 丹，徐麗麗

鉛球運(yùn)動是一項(xiàng)既要求速度又要求力量的綜合項(xiàng)目,以力量為基礎(chǔ)，速度為核心。本文重點(diǎn)對鉛球最后用力階段的生物力學(xué)因素進(jìn)行討論，得出一定的規(guī)律，以期對體育教學(xué)和運(yùn)動訓(xùn)練有一定指導(dǎo)作用。

鉛球；最后用力階段；生物力學(xué)

1 推鉛球最后用力階段動作

最后用力技術(shù)是推鉛球技術(shù)的主要環(huán)節(jié),它直接決定著鉛球的最后運(yùn)動成績。最后用力動作從左腳著地瞬間開始直到將鉛球推離指尖，整個過程包括推球前的蓄力階段和向投擲方向加速推球階段?；浇Y(jié)束左腳積極落地, 球離手瞬間的身體姿勢是兩腿充分蹬直,髖向前頂，右肩高于左肩并盡可能地向前上方探出,手心向外,頭部后仰。

2 最后用力技術(shù)中影響運(yùn)動成績的主要生物力學(xué)因素

2.1 鉛球的出手初速度

出手初速度是影響鉛球飛行距離的最重要因素。它主要由最后用力推鉛球的力作用于鉛球上的距離和時間決定，用力距離長而時間短，則鉛球出手的初速度就大。其次，利用滑步速度的能力也是影響初速度的重要因素。研究表明[1]，鉛球出手初速度的80% ～ 85%來自最后用力，15%～20%則來自滑步。最后用力的能力主要取決于運(yùn)動員速度力量的發(fā)展水平和推鉛球技術(shù)的完善程度。擲鉛球的出手速度與運(yùn)動員全身協(xié)調(diào)用力、動力鏈傳遞和投擲技術(shù)有關(guān)。隨著運(yùn)動員訓(xùn)練水平的提高，出手速度會發(fā)生明顯地變化，當(dāng)達(dá)到一定程度或接近極限水平時就不會有增長。我國運(yùn)動員鉛球出手速度平均值為12.803 ±0.15 m/ s。

2.2 出手角度與最佳出手角度

2.2.1 出手角度 出手角度是出手瞬間鉛球的瞬時速度方向和水平面之間的夾角。在不考慮空氣阻力的情況下，鉛球的飛行軌跡是由出手速度、出手角度和出手高度決定的拋物線。當(dāng)鉛球的出手速度一定時，隨著出手高度的升高，其最佳出手角度呈小幅下降的趨勢。

2.2.2 最佳出手角度 當(dāng)鉛球運(yùn)動員的出手高度、出手速度一定時，有一個固定的出手角度能使鉛球推出最遠(yuǎn)的距離，這個出手角度叫最佳出手角度。它與出手高度和出手速度有關(guān)。

目前，存在諸多形式的最佳投擲角度公式[4]，部分公式計(jì)算角度偏大，與實(shí)踐脫節(jié)，不能普遍適用。對于鉛球成績的影響因素，理論分析和實(shí)踐結(jié)果表明，出手角度是僅次于出手速度的重要影響因素。不同水平運(yùn)動員投擲角度又存在很大的差異性。因此，選擇適合不同水平運(yùn)動員的最佳成績和最佳投擲角度公式，具有重要的理論和實(shí)踐意義。

2.3 鉛球出手高度

鉛球出手高度對每名運(yùn)動員都具有相對穩(wěn)定性[5]。它主要取決于運(yùn)動員的身高、臂長以及專項(xiàng)技術(shù)水平。我國鉛球運(yùn)動員出手高度普遍偏低，在2004 年“菲普萊杯”全國田徑大獎系列賽（南京站）中， 男子鉛球比賽前六名運(yùn)動員中出手高度最大的是 2.20 米，最小的才 2.11米，出手高度明顯低于世界優(yōu)秀選手（ t =- 4. 503，P < 0.01）[6]。從身體形態(tài)來看，我國運(yùn)動員的身高、體重、臂長等與國外運(yùn)動員相比也存在著一定的差距，這6名運(yùn)動員的身高沒有一個超過2 米，還有2 名不到1.90米。因此，從身體形態(tài)方面考慮這 6 名運(yùn)動員就存在著不足，所以今后首先應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)科學(xué)化選材。

3 最后用力技術(shù)中影響運(yùn)動成績的其他因素

從左腳落地到身體形成側(cè)弓這一過程中，右手臂、上體和頭不主動運(yùn)動，僅是依靠右膝的內(nèi)扣、右腿的側(cè)蹬形成轉(zhuǎn)髖和送髖的最后用力準(zhǔn)備姿勢。由于上體和頭的不主動轉(zhuǎn)動，軀干的扭轉(zhuǎn)使身體左側(cè)的肌肉群處于拉緊狀態(tài)，為最后用力和右腿蹬伸的動量向軀干和右手臂傳遞創(chuàng)造了有利的條件。

軀干形成側(cè)弓后，在左腿有利的支撐下，利用軀干肌肉的彈性反振作用，順勢轉(zhuǎn)肩伸臂完成投擲動作。在最后用力過程中，保持左腿的有利支撐非常重要，它可提高軀干繞額狀軸和垂直軸的轉(zhuǎn)動效率。假如左腿支撐面過早打破，身體的驅(qū)動力將會大大下降。保持鉛球在指尖出手能加長用力的杠桿（但是若手指缺乏足夠的力量，則放在指尖反會造成失?。?。左臂在最后用力中通過向上、向左、向下的擺動，起到協(xié)助身體完成左側(cè)支撐和加長推球手臂的用力距離的重要作用。髖部的柔韌性[7]。對推鉛球最后用力肌肉作功距離的影響明顯，髖腰部柔韌好表明腹內(nèi)斜肌，腹外斜肌的伸展性好，扭轉(zhuǎn)動作大，肌肉作功距離大，對球的用力距離大，會加大鉛球的出手速度，從而增大鉛球的拋擲距離。

結(jié)合運(yùn)動生物力學(xué)和鉛球?qū)ｍ?xiàng)理論可以進(jìn)一步得到驗(yàn)證，最后用力時的左腳蹬地將產(chǎn)生垂直和水平分力，水平分力指向側(cè)面，因而使運(yùn)動員向前的運(yùn)動減速。即在最后階段的力作用中，左腳阻礙了向前的運(yùn)動，同時有利于人與鉛球系統(tǒng)質(zhì)心的升高，從而產(chǎn)生垂直位移。在水平分力的作用下產(chǎn)生的水平位移與鉛球的遠(yuǎn)度成正相關(guān)，而垂直位移則與鉛球的遠(yuǎn)度成負(fù)相關(guān)[8]。

4 理論研究中忽略的問題

4.1 空氣阻力

根據(jù) Young（1985）的計(jì)算[9]，當(dāng)出手高度達(dá)到2 m，出手初速度14 m/ s時，無空氣阻力情況下投擲成績?yōu)?22.25 m，而在存在空氣阻力時要縮短 0.15 m，減少的比例為0.68 %。最佳角度為39.2°，空氣阻力使角度減少 0.13°，減少的幅度為 0.33%。得出結(jié)論，無空氣阻力時所得的理論值與有空氣阻力下的實(shí)際值相差不大。所以在研究鉛球運(yùn)動軌跡時，我們可以忽略空氣阻力的影響。但是在室外比賽中會遇到刮風(fēng)的情況，風(fēng)速達(dá)到一定程度會對鉛球的投擲距離產(chǎn)生很大的影響，此時的空氣阻力不能被忽略。

4.2 出手差

出手差是指運(yùn)動員在投擲時鉛球出手點(diǎn)投影距投擲圈內(nèi)沿的水平距離(LO)。當(dāng)投影在投擲圈內(nèi)沿的外面時，可得出L0為正,在圈內(nèi)面時，可得出L0 為負(fù)。抽取 11 名不同水平鉛球運(yùn)動員的技術(shù)參數(shù)資料統(tǒng)計(jì)整理結(jié)果顯示[10]。出手差的范圍是 - 0.19～0.18 m。從資料統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀運(yùn)動員出手差基本都為正值，較大時可以達(dá)到 0.18 m。

5 結(jié)論與建議

5.1 全面提高身體素質(zhì)，全面身體素質(zhì)訓(xùn)練的不斷提高是提高專項(xiàng)運(yùn)動成績最基礎(chǔ)的條件。

5.2 加強(qiáng)鉛球運(yùn)動員最后用力完整技術(shù)的節(jié)奏訓(xùn)練，注重整個動力鏈的傳遞，將全身的力量最后作用于手指，以提高鉛球最后的出手速度。

5.3 加強(qiáng)下肢力量訓(xùn)練，提高下肢的動作速度，改善下肢的靈活性和協(xié)調(diào)性，增加髖關(guān)節(jié)的力量、柔韌性和靈活性。建立穩(wěn)固的左側(cè)支撐，具有較大的作用距離，為鉛球的出手速度和拋擲距離創(chuàng)造條件。

5.4 利用組合訓(xùn)練，安排適合于運(yùn)動員的負(fù)荷、間歇、順序等，達(dá)到最佳的訓(xùn)練效果。

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G824.1

A

1674-151X（2010）07-019-02

（北京體育大學(xué)研究生院，北京 100084）

10.3969/j.issn.1674-151x.2010.07.009

在質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)中討論過斜拋運(yùn)動問題：將物體以一定的速度斜向上拋出，忽略空氣阻力，則仰角為多大時拋出的距離最遠(yuǎn)？在中學(xué)物理中的答案是45°[2]。而實(shí)際上，推鉛球最佳的拋擲不同，鉛球的拋擲點(diǎn)不是在地面上，而是離地有一段高度，體育運(yùn)動有關(guān)的指導(dǎo)書上給出最佳拋射角為38° ～ 42°[3]。我們上面所談到的最佳出手角度只是從理論上得到的理想結(jié)果，由于運(yùn)動員肌肉用力的方式不同，它的最佳出手角度不一定適用于得出的理論值。

投稿日期：2010-03-30

徐玉華，在讀碩士研究生。研究方向：運(yùn)動訓(xùn)練學(xué)。