甄文華王念包蕾

（北京體育大學(xué) 北京 100084）

近年來，我國女子鉛球運(yùn)動(dòng)員鞏立姣的成績不斷提高，曾經(jīng)在第11屆全運(yùn)會(huì)投出了20.35m的個(gè)人最好成績。在2017年倫敦世錦賽以19.94m成績奪得金牌，并在瑞士蘇黎世舉行的國際田聯(lián)鉆石聯(lián)賽獲得冠軍，以及在2018年國際田聯(lián)鉆石聯(lián)賽上海站以19.99m奪冠。盡管如此，但這幾次奪冠的成績均未突破20m，與個(gè)人最好成績還有一定差距，這在奧運(yùn)會(huì)上并不具備奪冠實(shí)力。對于影響優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的成績來說，除了在關(guān)鍵時(shí)刻心理因素的影響之外，更重要的是技術(shù)的發(fā)揮，穩(wěn)定的技術(shù)是獲得優(yōu)異運(yùn)動(dòng)成績的重要因素，當(dāng)然技術(shù)動(dòng)作存在問題，將會(huì)影響技術(shù)的穩(wěn)定性。本文應(yīng)用生物力學(xué)的測試方法，對鞏立姣的試投最后用力階段技術(shù)進(jìn)行分析，了解技術(shù)特點(diǎn)，分析影響其成績的關(guān)鍵因素，為提高成績提供參考。

1、研究對象與方法

1.1、研究對象

本研究對象為我國優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動(dòng)員鞏立姣（身高1.75m，體重110kg）。

1.2、數(shù)據(jù)采集

通過三維拍攝的方式獲取鞏立姣在2018年全國室內(nèi)田徑錦標(biāo)賽(北京體育大學(xué))比賽中，共計(jì)6次試投的技術(shù)錄像。6次試投中，最好成績?yōu)?9.53m，最低成績?yōu)?8.87m，平均成績19.10±0.26m。

采用兩臺(tái)常速高清攝像機(jī)對鞏立姣完整投擲動(dòng)作進(jìn)行拍攝。拍攝頻率為60Hz，快門速度1/1000s。一臺(tái)攝像機(jī)置于投擲方向的后方，另一臺(tái)攝像機(jī)置于投擲方向的右側(cè)，兩臺(tái)攝像機(jī)主光軸的夾角約90°。在比賽前用PEAK輻射型三維標(biāo)定框架對拍攝空間進(jìn)行標(biāo)定。另設(shè)4個(gè)地坐標(biāo)以建立大地坐標(biāo)系，X軸指向前（投擲方向），Y軸指向左，Z軸指向上，原點(diǎn)在投擲中心。攝像機(jī)擺放坐標(biāo)系方向如圖1。

圖1攝像機(jī)擺放示意圖

1.3、數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用視迅運(yùn)動(dòng)圖像解析系統(tǒng)（北京體育大學(xué)）獲得運(yùn)動(dòng)員身體和鉛球共24個(gè)解析點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)右腳落地、左腳落地或鉛球出手時(shí)刻對兩臺(tái)攝像機(jī)拍攝的解析坐標(biāo)進(jìn)行同步，并應(yīng)用DLT法計(jì)算解析點(diǎn)在大地坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。采用Butterworth低通濾波法對坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，截?cái)囝l率為10Hz。根據(jù)平滑后的三維坐標(biāo)進(jìn)一步計(jì)算研究需要的角度和速度指標(biāo)。本文將大腿與小腿間的夾角定義為膝角；軀干角定義為軀干長軸與水平面間的夾角；肩旋轉(zhuǎn)角定義為兩肩關(guān)節(jié)點(diǎn)連線繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的角度，髖旋轉(zhuǎn)角定義為兩髖關(guān)節(jié)點(diǎn)連線繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的角度，軀干扭轉(zhuǎn)角定義為肩旋轉(zhuǎn)角與髖旋轉(zhuǎn)角之間的差值，0°表示無差值，正值表示髖在投擲方向領(lǐng)先肩。

本文根據(jù)背向滑步技術(shù)特點(diǎn)，將鉛球出手前左腳著地到鉛球出手作為最后用力階段。

1.4/數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用皮爾森相關(guān)系數(shù)分析法分析鞏立姣各生物力學(xué)參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系，以探究影響鞏立姣鉛球投擲成績的技術(shù)因素。所有統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用SPSS23.0完成，顯著性水平定義為一類誤差不大于0.05。

2、結(jié)果

最后用力階段時(shí)長以及左腳著地時(shí)刻速度參數(shù)如表1所示。最后用力時(shí)間平均為0.23s。左腳著地時(shí)刻重心速度平均為為2.58m/s，鉛球速度平均為2.86m/s,右髖速度、右肩速度、右肘速度分別為1.75m/s，2.21m/s，1.40m/s。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，左腳著地時(shí)刻重心速度與左腳著地時(shí)刻鉛球速度呈顯著正相關(guān)（r=0.815,p=0.048），與左腳著地時(shí)刻右髖速度呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.845,p=0.034），與其余參數(shù)的相關(guān)性不顯著（p〉0.05）。

最后用力階段出手時(shí)刻速度參數(shù)如表2所示，重心、鉛球、右髖、右肩、右肘的平均速度分別為1.18m/s，12.49m/s，1.29m/s，4.29m/s，9.35m/s。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，出手時(shí)刻人體重心速度與最后用力階段時(shí)間呈顯著正相關(guān)（r=0.874,p=0.023）；出手時(shí)刻鉛球速度與最后用力時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.869,p=0.025）。出手時(shí)刻鉛球速度與出手時(shí)刻重心速度（r=-0.773,p=0.071），出手時(shí)刻右髖關(guān)節(jié)速度（r=-0.699,p=0.122），出手時(shí)刻右肩關(guān)節(jié)速度（r=0.711,p=0.113）以及出手時(shí)刻右肘關(guān)節(jié)速度（r=-0.605,p=0.203）無明顯相關(guān)關(guān)系。

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，最后用力階段時(shí)長與重心速度的變化幅度呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.867,p=0.025），與鉛球速度變化幅度之間為顯著正相關(guān)（r=0.850,p=0.032）。重心速度的變化幅度越小，鉛球速度的增長幅度越大（r=-0.882,p=0.020）,右肘速度變化幅度與鉛球速度變化幅度呈顯著正相關(guān)（r=0.881,p=0.020）。在最后用力階段，身體重心速度降低，鉛球速度增大，右髖速度減小，右肩速度增大，右肘速度增大。

3、分析

最后用力對運(yùn)動(dòng)員的投擲成績有著決定性作用，各環(huán)節(jié)配合的好壞會(huì)影響最后用力的時(shí)間，最后用力的時(shí)間對成績也有一定的影響。本研究中最后用力時(shí)間平均為0.23s,六次試投之間時(shí)間相差不大,最好成績試投最后用力時(shí)長最短。葛青[6]等，2012年對鞏立姣技術(shù)的研究中顯示，鞏立姣最后用力時(shí)間為0.26s，要短于世界優(yōu)秀女子運(yùn)動(dòng)員平均水平。李厚林[7]等人對第11屆全運(yùn)會(huì)上鞏立姣20.35m個(gè)人最好成績試投中的最后用力階段時(shí)長測量為0.22s。最后用力對運(yùn)動(dòng)員的投擲成績有著決定性作用，各環(huán)節(jié)配合的好壞會(huì)影響最后用力的時(shí)長，最后用力的時(shí)長對成績也有一定的影響，在一定的加速距離內(nèi)，加速時(shí)間短可以增大鉛球出手速度。

左腳著地時(shí)刻重心速度越大鉛球速度越大，這說明在最后用力階段初開始時(shí)，鞏立姣鉛球速度隨著重心速度的增大而增大。左腳著地時(shí)刻髖關(guān)節(jié)速度減小，重心速度增大說明左腿的及時(shí)制動(dòng)可以有效的增加人體以及鉛球在最后用力階段開始時(shí)的速度。從左腳著地時(shí)的速度來看，重心速度平均為2.58m/s，盡管前五次試投重心速度相差不大，但第六次速重心速度最大2.85m/s，明顯大于前五次，說明這一次速度保持效果好，更有利于最后用力的加速。身體重心速度大于髖、肩、肘的速度，這是合理的，因?yàn)樵谧竽_著地時(shí)，只是依靠右腳的蹬伸使身體向投擲方向側(cè)移，右臂還沒有給鉛球加速。鉛球速度平均為2.86m/s，最大速度為3.28m/s，鉛球速度大于重心速度，說明這一階段有提前對鉛球加速的現(xiàn)象。右髖速度平均為1.75m/s，第六次速度最小1.35m/s，說明此時(shí)髖還沒有積極轉(zhuǎn)動(dòng)，有利形成合理的最后用力姿勢。右肩速度平均為2.21m/s，第一次最大2.77m/s，第三次最小1.67m/s，兩次相差較大。第一次速度大是由于在左腳著地時(shí)右腿蹬伸使身體持續(xù)向投擲方向運(yùn)動(dòng)，第三次速度小可能是因?yàn)橛壹缦蛲稊S方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使軀干扭轉(zhuǎn)角減小，造成右肩速度大于右髖速度，這是不合理的。右肘速度平均為1.40m/s，右肘速度小于右肩速度，從環(huán)節(jié)的用力順序來說是合理的，因?yàn)榇藭r(shí)主要依靠右肩主動(dòng)用力將速度向右肘傳遞。此階段左腳著地時(shí)各環(huán)節(jié)速度變化由小到大依次為右肘—右髖—右肩—重心—鉛球，說明發(fā)力順序有不合理的問題。

從出手時(shí)刻的速度來看，重心速度平均為1.18m/s，比左腳著地時(shí)下降了1.4m/s，重心速度下降是因?yàn)樵诔鍪炙查g身體各環(huán)節(jié)的速度都已經(jīng)傳到鉛球，這時(shí)最后用力已經(jīng)結(jié)束，進(jìn)入維持身體平衡階段。鉛球速度平均為12.49m/s，由于各環(huán)節(jié)的速度都傳遞給鉛球，所以鉛球速度是最大的，此時(shí)鉛球速度越大，成績就越好。右髖速度平均為1.29m/s，比左腳著地時(shí)右髖速度降低0.46m/s；鉛球出手瞬間的右肩速度的大小反映了運(yùn)動(dòng)員對鉛球持續(xù)加速的能力，此時(shí)右肩速度平均為4.29m/s，比左腳著地時(shí)高2.08m/s左右，說明上肢環(huán)節(jié)對鉛球持續(xù)加速的能力較強(qiáng)[5]；右肘速度平均為9.35m/s，比左腳著地時(shí)高7.95m/s。這個(gè)階段出手時(shí)刻各環(huán)節(jié)速度變化由小到大依次為重心—右髖—右肩—右肘—鉛球。

表1 最后用力階段時(shí)長和左腳著地時(shí)速度參數(shù)

表2 最后用力階段出手時(shí)刻速度參數(shù)（單位:m/s）

在投擲項(xiàng)目中，各關(guān)節(jié)用力應(yīng)該符合人體生物力學(xué)原理，即關(guān)節(jié)活動(dòng)順序性原理。在推鉛球最后用力階段，需要表現(xiàn)出大的運(yùn)動(dòng)速度，盡管各關(guān)節(jié)的肌肉同時(shí)發(fā)力，但是其中髖關(guān)節(jié)首先產(chǎn)生活動(dòng)，依次是肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)，最后是腕關(guān)節(jié)。但在左腳著地時(shí)，有部分小關(guān)節(jié)的速度大于大關(guān)節(jié)，說明小關(guān)節(jié)提前加速造成的，違背了大關(guān)節(jié)帶動(dòng)小關(guān)節(jié)的活動(dòng)原理。正確的順序應(yīng)該是右髖—右肩—右肘—鉛球，雖然在最后出手時(shí)刻符合這個(gè)原理，但是由于左腳著地時(shí)的不合理順序，可能會(huì)使某個(gè)關(guān)節(jié)的速度下降以達(dá)到最后合理出手的目的。

4、結(jié)論與建議

最后用力階段，左腿支撐能力有所提高，但右肩提前加速，造成環(huán)節(jié)用力順序不合理，建議加強(qiáng)右髖運(yùn)動(dòng)速度，增大軀干扭轉(zhuǎn)幅度，完善最后用力技術(shù)。另外，鉛球運(yùn)動(dòng)員上臂最大水平外展角度、上臂最大外展角度和出手時(shí)外展角、手屈動(dòng)作開始時(shí)間以及出手時(shí)軀干姿態(tài)時(shí)影響鉛球出手速度的重要因素[8]，因此，在今后的研究中可對鞏立姣的上述參數(shù)進(jìn)行討論分析，并于國外女子優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行對比。