林輝杰，梁海丹，嚴(yán)波濤，許崇高，張 勇

1 前言

女子鐵餅歷來是我國備戰(zhàn)奧運會的一個重點項目。自從2011年大邱世界田徑錦標(biāo)賽我國運動員李艷鳳在該項目中摘取桂冠后，對我國運動員在世界大賽上該項目中的表現(xiàn)又多了一份期待。對國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員擲鐵餅技術(shù)特征的比較，有助于掌握與克服我國與國外運動員技術(shù)的優(yōu)勢與劣勢，為我國運動員備戰(zhàn)世界大賽提供科學(xué)訓(xùn)練依據(jù)。目前，對于我國優(yōu)秀女子鐵餅運動員擲鐵餅技術(shù)運動學(xué)特征的研究還是較多的，但是，由于條件的限制，對于國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員技術(shù)直接比較的文獻還未曾發(fā)現(xiàn)。在本研究中，將我國重點運動員李艷鳳（2011年大邱世界錦標(biāo)賽冠軍）、譚建（2011年大邱世界錦標(biāo)賽第6名）與多名國外優(yōu)秀女子鐵餅運動員技術(shù)的運動學(xué)特征進行比較，旨在探索我國運動員技術(shù)的優(yōu)、缺點以及國外運動員的技術(shù)特點，從而揭示優(yōu)秀女子鐵餅運動員的一些重要技術(shù)特征，為我國女子鐵餅運動員的科學(xué)訓(xùn)練提供參考。

2 研究對象與方法

2.1 測試對象

本研究選取了2名國內(nèi)與5名國外優(yōu)秀女子鐵餅運動員作為研究樣本，這些運動員個人最好成績均在奧運會A標(biāo)（62m）之上，本次測量成績（2011年國際田徑鉆石聯(lián)賽上海站）均在奧運會B標(biāo)（59.5m）之上，基本上代表了目前世界女子鐵餅項目的最高水平（表1）。

表1 本研究測試對象基本情況一覽表Table 1 Basic Informations of Subjects

2.2 研究方法

2.2.1 時相的劃分

本研究將鐵餅技術(shù)分為5個時相，分別為第1雙支撐階段、第1單支撐階段、騰空階段、第2單支撐階段（過渡階段）以及第2雙支撐階段（最后用力階段）。以右手持餅為例，第1雙支撐階段是指從預(yù)擺結(jié)束至右腳離地時刻；第1單支撐階段是指從右腳離地至左腳離地時刻；騰空階段是指從左腳離地至右腳著地時刻；第2單支撐階段是指從右腳著地至左腳著地時刻；第2雙支撐是指從左腳著地至鐵餅出手時刻。

2.2.2 三維定點攝像

在2011年國際田徑聯(lián)合會鉆石聯(lián)賽上海站中，對女子鐵餅運動員技術(shù)進行三維定點拍攝。采用2臺casio fh25高速攝像機進行拍攝，其拍攝測量的有效性能夠滿足研究的需要［3］。圖1顯示，攝像機分別置于鐵餅場地的正后方、右側(cè)面（投擲方向為前），主光軸的夾角約為90°。攝像機的拍攝頻率設(shè)置為120fps，架機高度約為1.2m左右，取景范圍約為44m，機身置于約25m的距離；拍攝快門設(shè)置為1／1 500s。在比賽后，采用輻射式三維標(biāo)定框架對拍攝空間進行標(biāo)定，框架的型號為F－24。

圖1 擲鐵餅動作拍攝中攝像機位置示意圖Figure1. Camera Locations in Measurement of Discus Throwing

2.2.3 錄像解析

采用SIMI運動解析系統(tǒng)，對所拍攝的視頻進行三維解析。選擇左右側(cè)手、肘、肩、髖、膝、踝、腳尖以及頭、肩軸中點、髖軸中點以及鐵餅點等20個點進行解析。人體以及環(huán)節(jié)重心等人體慣性參數(shù)依據(jù)dempster人體參數(shù)模型計算獲得，采用數(shù)字濾波進行噪音處理，截止頻率選擇為8Hz。

2.2.4 技術(shù)指標(biāo)

真空距離：鐵餅飛行的真空距離是去除了流體的影響后鐵餅在理論上飛行的距離，計算公式［9］如下：

公式中，SR為出手速度，hR為出手高度，θR為出手角度，g取9.8m／s2。

滑行距離：飛行距離（比賽成績）與真空距離的差值；

出手速度：鐵餅離手瞬間的速度；

出手角度：鐵餅離手瞬間的速度與水平面的夾角；

出手高度：鐵餅離手瞬間離地面的高度；

階段時間：完成鐵餅技術(shù)各階段所需的時間；

階段鐵餅速度的變化量：階段終點與起點時刻中鐵餅速度的差值；

階段人體重心速度的變化量：階段終點與起點時刻中人體重心速度的差值；

階段鐵餅移動距離：階段終點與起點時刻中鐵餅移動的路程；

階段人體重心移動距離：階段終點與起點時刻中人體重心移動的路程。

2.2.5 數(shù)理統(tǒng)計

采用SPSS軟件對指標(biāo)數(shù)據(jù)進行描述性統(tǒng)計。采用單個樣本均數(shù)檢驗的方法了解國內(nèi)單個優(yōu)秀運動員相關(guān)指標(biāo)數(shù)值在國外運動員中所處的位置，這有利于更加明確我國運動員與國外運動員相關(guān)指標(biāo)的差異程度。

3 結(jié)果

3.1 國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員出手參數(shù)及成績比較

圖2顯示，鐵餅項目的運動成績由鐵餅的損失距離與飛行距離決定，飛行距離又由出手速度、出手角度、出手高度以及滑行距離決定。從理論上講，出手速度與出手高度越高，滑行的距離越遠(yuǎn)，出手角度最佳化，鐵餅飛行的距離也越遠(yuǎn)［9］。表2顯示，李艷鳳的出手速度為24.6m／s，明顯高于國外5名優(yōu)秀女子鐵餅運動員的均值；譚建為23.72m／s，與國外優(yōu)秀運動員的均值無顯著性差異。這說明，我國這2名運動員在出手速度上不存在劣勢。

表2顯示，譚建的出手高度與出手角度分別為1.39m和33.92°，明顯低于李艷鳳（1.55m；35.26°）和國外優(yōu)秀運動員的平均水平（1.56m；38.41°）。這顯示，譚建的出手高度與出手角度偏低，這對鐵餅飛行的距離會有一定程度的影響。譚建的出手速度相對較高，她在最后用力階段過度注重發(fā)力，沒有將出手角度和出手高度相關(guān)的技術(shù)完成好。這提示，在今后的訓(xùn)練中，需要優(yōu)化出手速度、出手角度與出手高度的組合。

表2 本研究國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員出手參數(shù)及成績一覽表Table 2 Release Parameters and Performances of Discus Throwing Technique in Domestic Women Elite Discus Thrower and Overseas

圖2 鐵餅技術(shù)比賽成績決定因素示意圖［9］Figure 2. Main Factors of Discus Throwing Technique

與第1名佩爾科維奇相比，李艷鳳的出手速度與其（24.66m／s）基本相同，出手高度略高（1.55m∶1.49 m）。然而，佩爾科維奇的真空成績（63.03m）要高出李艷鳳（60.98m）2m多。這顯示，李艷鳳在出手角度的優(yōu)化程度上不如佩爾科維奇。如果李艷鳳具有佩爾科維奇的出手角度，那么，她的真空距離將增加至62.77m。然而，Viitasalo等（2007）認(rèn)為，鐵餅的出手速度與出手角度不是相互獨立的，而是存在相互影響的，出手角度的增加有可能使出手速度降低。因此，需要對李艷鳳的最佳出手角度進行評估，然后再做調(diào)整。Leigh等（2010）［11］的研究認(rèn)為，優(yōu)秀鐵餅運動員具有個性化的最佳出手角度，它與鐵餅出手速度與出手角度的個體化關(guān)系有關(guān)。要確定這個最佳值，就必須了解個體鐵餅出手速度與出手角度之間的關(guān)系。

3.2 國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員的階段時間比較

鐵餅技術(shù)的階段時間在一定程度上能夠反映技術(shù)效果。優(yōu)秀運動員鐵餅技術(shù)的階段時間應(yīng)該存在一個最佳值，適合自身動作節(jié)奏的需要，過長的階段時間將會影響階段動作之間銜接的效果［1］，過短的階段時間將使人體不能充分完成階段中的動作［1，2］。

表3顯示，李艷鳳在第1單支撐與第2單支撐中的時間為0.35s和0.12s，明顯小于國外的平均水平（0.47s和0.19s）。這顯示，李艷鳳在兩個單支撐階段中用時較短。以往的研究［1，2］中也發(fā)現(xiàn)，李艷鳳第1單支撐的時間明顯偏少。在單支撐階段中，較少的時間有助于階段之間的高效銜接［5］。李艷鳳在第1單支撐耗時少是她自身技術(shù)的一個特點。然而，Vassilios（2006）［13］認(rèn)為，過渡與最后用力階段時間基本上是等分的（49.5%與50.5%），這有助于運動員在過渡階段中獲得最后用力的最佳條件，從而產(chǎn)生較高的出手速度。李艷鳳過渡階段與最后用力階段的時間比例為36%與64%，這顯示出她在過渡階段用時較短，將影響其最后用力階段動作的完成質(zhì)量。

表3 國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員各技術(shù)階段持續(xù)時間一覽表Table 3 Time of Discus Throwing Technique Phases between Domestic Women Elite Discus Thrower and Overseas （s）

譚建在第2雙支撐的絕對時間（0.15s）明顯低于李艷鳳（0.21s）和國外優(yōu)秀運動員的平均水平（0.20s）。這顯示，譚建在第2雙支撐階段的時間較少。在第2雙支撐階段中，人體從地面反作用力中獲得的大部分能量向鐵餅轉(zhuǎn)移［8］，而且使鐵餅具備一個最佳的出手角度與高度。在這個階段中，適度較長的時間有利于充分完成相應(yīng)的動作，促進能量的轉(zhuǎn)移以及最佳出手角度與高度的形成。譚建在此階段中用時較短，在一定程度上造成了其較低的出手高度與角度。

3.3 國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員各階段鐵餅速度變化比較

圖3顯示，鐵餅出手速度是運動成績的一個非常重要的決定因素，它取決于各技術(shù)階段中餅速的增量。圖3顯示，國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員鐵餅速度增量在各技術(shù)階段中的均值分別為4.23m／s、2.91m／s、－0.49m／s、1.91m／s以及14.86m／s。Hay和 Yu（1995）［9］通過對15名優(yōu)秀女子鐵餅運動員各階段速度增量與運動成績進行相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，在騰空階段鐵餅速度的增量與運動成績成較高程度的正相關(guān)（r＝0.76），在第2雙支撐階段具有中等程度的正相關(guān)（r＝0.49），在第2單支撐階段呈現(xiàn)低度的負(fù)相關(guān)（r＝－0.31）。

圖3 本研究國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員各階段鐵餅速度增量比較示意圖Figure 3. Increment of Discus Velocity of Discus Throwing Technique Phases between Domestic Women Elite Discus Thrower and Overseas

圖3顯示，在騰空階段中李艷鳳的鐵餅速度增量為正值，而譚建與國外運動員的平均水平均為負(fù)值。這說明，李艷鳳在騰空階段中的技術(shù)較好，使鐵餅的速度有所提高，而譚建在這個階段的技術(shù)有待改善。在騰空階段中，人體不再受到外力的作用，依靠通過改變?nèi)梭w的轉(zhuǎn)動慣量，增加鐵餅速度。在騰空開始前，手臂伸展，兩腳分開，“人－餅”系統(tǒng)具有相對較大的轉(zhuǎn)動慣量；在騰空結(jié)束前，兩腳并攏，系統(tǒng)具有相對較小的轉(zhuǎn)動慣量，這使此系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動速度增加［9］。

我國2名運動員（李艷鳳：1.75m／s；譚建：4.06m／s）在第2單支撐階段明顯高于國外平均水平（－0.08m／s）。這顯示，我國2名運動員在第2單支撐階段餅速增量較多。這個階段中，較大的鐵餅速度增加量對鐵餅的出手速度具有一定程度的負(fù)面作用。此時，較大的鐵餅速度增量暗示著運動員有急于發(fā)力的現(xiàn)象，這將導(dǎo)致軀干與手臂未能充分的伸展，為高質(zhì)量地完成最后用力階段技術(shù)做好充分的準(zhǔn)備。

在第2雙支撐階段中，我國運動員明顯低于國外平均水平（李艷鳳：14.43m／s；譚建：12.84m／s；國外：17.30 m／s）。這顯示，我國運動員在第2雙支撐階段餅速增量較少，此階段是獲得鐵餅速度的最主要階段，大概占出手速度的70%［7］。此階段中，較少的鐵餅速度增加量將會使出手速度降低。在銜接階段中，沒有形成較好的最后用力技術(shù)的條件對此有一定程度的影響。

3.4 國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員各階段人體重心速度變化比較

鐵餅速度的增加依靠人體的動量向鐵餅的轉(zhuǎn)移，這個轉(zhuǎn)移的過程主要產(chǎn)生在第2雙支撐階段［4，8］。從力學(xué)原理上可知，人體重心速度的變化量在一定程度上可以體現(xiàn)動量傳遞的效果［4］。圖4顯示，在第2雙支撐階段，人體重心速度的變化量的均值為－0.81m／s，李艷鳳為－0.61 m／s，國外優(yōu)秀運動員平均水平為－0.98m／s，譚建為－0.85m／s，并且李艷鳳的重心速度下降量明顯低于國外優(yōu)秀運動員平均水平。由此認(rèn)為，國外優(yōu)秀運動員在第2雙支撐階段，“人－餅”系統(tǒng)的動量傳遞程度要優(yōu)于我國運動員，特別是李艷鳳。這也體現(xiàn)了國外優(yōu)秀運動員在這個階段中較大的餅速增量與人體重心速度較大的下降幅度有一定程度的關(guān)聯(lián)。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，在最后用力階段，國外優(yōu)秀運動員餅速增加較大是由于她們較強的身體素質(zhì)，特別是爆發(fā)力。在本研究中顯示，在第2單支撐階段為第2雙支撐階段動作的準(zhǔn)備以及在第2雙支撐階段中人體動量的轉(zhuǎn)移程度也是她們在此階段中較高餅速增量的兩個因素，這對于指導(dǎo)我國女子鐵餅運動員的技術(shù)具有實際的意義。

圖4 本研究國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員各階段人體重心速度增量比較示意圖Figure 4. Increment of Whole Body Center of Gravity Velocity of Discus Throwing Technique Phases between Domestic Women Elite Discus Thrower and Overseas

第2雙支撐階段人體重心速度的下降量與之前階段中人體重心的加速有關(guān)，在進入此階段前具有較高的人體重心速度，有利于增加人體至鐵餅的能量傳遞量。人體重心的加速主要是在第1雙支撐與單支撐階段［8］。圖4顯示，我國2名優(yōu)秀運動員在第1單支撐階段中人體重心速度的增加量明顯小于國外平均水平，其中，李艷鳳為1.25 m／s，國外平均水平為1.82m／s，譚建為0.90m／s。這顯示，國外優(yōu)秀運動員在第1單支撐階段中人體重心較大程度的加速，使其在進入最后用力階段時具備相對較高的人體重心速度，這促進其人體重心速度在最后用力階段中較大程度的下降。Yu等（2002）［14］對優(yōu)秀女子鐵餅運動員擲鐵餅動作中地面反作用力與運動成績的關(guān)系的研究認(rèn)為，在第1單支撐階段中，人體受到的向前地面反作用力，通過提高“人－餅”系統(tǒng)的速度以及提供騰空階段必須的垂直速度，提高運動成績。從這個角度考慮，我國運動員應(yīng)該適當(dāng)加強第2單支撐技術(shù)的訓(xùn)練。

3.5 國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員鐵餅移動距離比較

表4顯示，在第1雙支撐階段，我國2名優(yōu)秀運動員鐵餅的移動距離（李艷鳳2.23m；譚建2.24m）明顯高于國外的平均水平（1.72m）。這顯示，我國運動員具有較長的鐵餅移動距離。第1雙支撐是獲得鐵餅速度的另一個重要階段，大約25%的鐵餅速度是在這個階段中獲得［7］。從力學(xué)理論上看，鐵餅移動距離長有利于人體對鐵餅做更多的功，使鐵餅速度增加的幅度更大。在這些方面上，我國2名運動員優(yōu)于國外優(yōu)秀運動員。

表4顯示，李艷鳳與譚建在騰空階段中，鐵餅的移動距離分別為0.96m與0.88m，明顯高于國外優(yōu)秀運動員平均水平（0.60m）。這顯示，我國運動員在騰空階段具有大幅度擺餅的特點。以往的研究［2，5］中也發(fā)現(xiàn)，我國優(yōu)秀運動員在騰空階段鐵餅移動的距離較大。在此階段中，運動員大幅度的擺餅有利于在過渡階段形成大幅度最后用力條件［5］。

表4 本研究國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員鐵餅移動距離一覽表Table 4 Distance of Discus Displacement in Domestic Women Elite Discus Thrower and Overseas （m）

在第2雙支撐階段中譚建的鐵餅速度增加量最低，而且顯著性低于國外平均水平。表4顯示，譚建在此階段鐵餅移動距離也是最低（2.67m），與國外平均水平（3.00 m）具有明顯的差異。鐵餅移動的距離越長，越有利于人體在鐵餅上做更多的功，從而能夠較大幅度地提高餅速。譚建在第2雙支撐階段較低的鐵餅移動距離在一定程度上影響了該階段鐵餅速度的增加量。

3.6 國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員的人體重心移動距離比較

在第1單支撐階段，國外優(yōu)秀運動員的人體重心速度增加量明顯高于我國的2名優(yōu)秀運動員。表5顯示，國外優(yōu)秀運動員在第1單支撐階段中人體重心移動距離均值為0.63m，明顯高于李艷鳳（0.55m）與譚建（0.49m）。這提示，國外優(yōu)秀運動員通過增加人體重心的移動距離，增加對人體重心的做功，提高人體重心速度的增加量。此外，旋轉(zhuǎn)式投鐵餅技術(shù)中鐵餅的運動包括了其隨人體的平動與轉(zhuǎn)動。這顯示出，國外運動員在第1單支撐時比較強調(diào)“人－餅”系統(tǒng)的平動。有研究表明，在第1單支撐階段作用于左腳上的地面反作用力向前分量與運動成績有較大的關(guān)聯(lián)。

表5顯示，我國2名優(yōu)秀運動員在第2單支撐階段中人體重心的移動距離（李艷鳳0.25m；譚建0.35m）明顯小于國外優(yōu)秀運動員平均水平（0.45m）。在第2單支撐階段，國外優(yōu)秀運動員傾向于在右腳著地時身體前傾，適度的側(cè)移，使左腳落于右腳的后方，為最后用力動作形成一個穩(wěn)固的支撐。然而，我國運動員著重快速、穩(wěn)健地過渡，身體重心移動較少。

表5 本研究國內(nèi)、外優(yōu)秀女子鐵餅運動員人體重心移動距離一覽表Table 5 Distance of Whole Body Center of Gravity Displacement in Domestic Women Elite Discus Thrower and Overseas （m）

在第2雙支撐階段中，譚建的鐵餅移動距離較短，在一定程度上導(dǎo)致其在該階段較低的鐵餅速度增加量。然而，鐵餅的移動距離由鐵餅隨人體的平動與轉(zhuǎn)動的距離所決定。表5顯示，譚建在該階段的人體重心移動距離最低（0.28m），明顯小于國外優(yōu)秀運動員的平均水平（0.37 m）與李艷鳳（0.42m）。這說明，譚建在此階段中，鐵餅移動距離較低，在一定程度上是由于人體重心移動距離較低所引起的，這限制了鐵餅隨人體平動的距離。

表5顯示，在擲鐵餅過程中，李艷鳳與譚建人體重心的移動距離為1.85m和1.75m，均明顯小于國外優(yōu)秀運動員的平均水平（2.02m），并且差異主要體現(xiàn)在兩個單支撐階段，這顯示出我國與國外優(yōu)秀運動員不同的技術(shù)風(fēng)格。在單支撐階段中，人體只有一個支撐點，姿態(tài)穩(wěn)定性是比較差的，這時，較少的身體重心的移動，容易控制人體的穩(wěn)定性，有利于技術(shù)的順利完成。然而，從另一個角度思考，這時人體受到外在的約束減少了，姿態(tài)的靈活性提高了，這樣可以通過利用更多的肢體環(huán)節(jié)及更廣范圍上的運動來提高技術(shù)效果。我國2名優(yōu)秀運動員的技術(shù)比較穩(wěn)健，在單支撐階段軀干等肢體的動作較少，控制了人體重心的移動距離，穩(wěn)定的發(fā)揮自身的技術(shù)。然而，國外優(yōu)秀運動員在單支撐階段利用了更多的肢體環(huán)節(jié)以及更大范圍的運動，盡可能獲得最大的技術(shù)效果。

4 結(jié)論

1.我國2名優(yōu)秀女子運動員在出手速度上不存在劣勢，然而，在出手速度、出手角度與出手高度三者組合的優(yōu)化程度上不如國外優(yōu)秀運動員。建議在今后的訓(xùn)練中，對我國優(yōu)秀運動員出手參數(shù)的個性化關(guān)系進行診斷，然后據(jù)此在訓(xùn)練中對其進行監(jiān)控。

2.李艷鳳顯示出第1單支撐階段時間較短的特點，有利于技術(shù)階段間高效銜接，然而，在第2單支撐階段時間較短，影響最后用力動作有利條件的形成。譚建在第2雙支撐階段的時間明顯較短，這對此階段中出手高度與角度等關(guān)鍵指標(biāo)有一定程度的影響。

3.我國2名運動員在第2單支撐階段鐵餅增速較多，顯示出提前發(fā)力的跡象，不利于較高出手速度的獲得；在第2雙支撐階段鐵餅增速較少，同樣對出手速度也會產(chǎn)生負(fù)面的影響。

4.我國2名運動員在最后第2雙支撐階段人體重心速度降幅較少，這在一定程度上反映了我國運動員在這個階段中“人－餅”系統(tǒng)的能量傳遞較少，從而在一定程度上導(dǎo)致了她們較低的鐵餅速度增量；在第1雙支撐階段人體重心增量較少，這對第2雙支撐階段人體重心速度的下降量有一定程度的影響。

5.我國2名運動員在第1雙支撐與騰空階段中鐵餅移動距離較長，體現(xiàn)了我國運動員鐵餅擺幅較大，有利于鐵餅出手速度的增加。譚建在第2雙支撐階段鐵餅的移動距離偏低，這在一定程度上影響了其此階段中鐵餅速度的增加。

6.旋轉(zhuǎn)式擲鐵餅技術(shù)中鐵餅的運動包括了其隨人體的轉(zhuǎn)動與平動，人體重心位移的變化反映了人體的平動情況。國外優(yōu)秀運動員在擲鐵餅動作中人體的平動范圍較大，特別是在兩個雙支撐階段，這有利于提高第1單支撐階段的人體重心速度的增加，也有利于在第2雙支撐階段為最用力動作做好充分的準(zhǔn)備。譚建在最后用力階段較短的鐵餅移動距離受到了此時較短的人體重心移動距離的影響。

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