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        我國優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動(dòng)員鞏立姣投擲技術(shù)最后用力階段的生物力學(xué)分析

        2018-08-02 09:36:48甄文華王念包蕾
        文體用品與科技 2018年15期

        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。

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