我国女子优秀铅球运动员最后用力阶段技术的生物力学特征研究

摘 要: 以我国现役的3名优秀女子铅球运动员为研究对象,运用文献资料法、三维摄像和录像解析 法对其在萧山、苏州的田径大奖赛和石家庄全国田径锦标赛中最好成绩动作的技术进行解析 ,从时间、空间和时空三方面特征对最后用力阶段技术的运动学特征进行分析。 发现:1)李梅菊的右脚蹬转的不够积极,左脚的有效制动和积极蹬伸的能力欠缺;李玲 的主要用力点不突出,左侧肌群预先拉紧程度不够;李玲的左脚距抵趾板距离较大;巩立娇 的上体抬起和发力较早,出手角度偏低,但是出手速度大于其他两名队员。2)现役的三 名队员与前优秀铅球运动员相比,出手的高度没有差距,但是出手的速度仍有较大的差距。 3)在最后用力的过程中,铅球做功的距离和时间较短。

关键词:女子铅球;优秀运动员;最后用力阶段技术;运动学特征

中图分类号:G824.119 文献标识码:A 文章 编号:1007-3612(2010)09-0121-04

A Research on Kinematic Characteristics of Final Thrust Phase Te chnical of Excellent Female Shot Putters in China

YANG Ruipeng1,CHEN Xiaolong1,LI Jingang2

(1. Department of Physical Education, Xianyang Normal Univers ity, Xianyang 712000, Shaanxi China;2. Rui Quan Secondary School, Wein an 714000, Shaanxi China)

Abstract: the paper uses three elite female athletes as its subject and adopts the methodof literature review, threedimensional camera and video analysis to analyze th e techniques of the players with the highest scores in the Xiao shan, Shijiazhua ng, Suzhou, and the National Track and Field Grand Prix Championship. It analyz es kinematic characteristics in the last force stage from time, space and space time perspective. It finds that: 1) the right pedal turn of LI Meiju is notactive, braking and the effective kicking of left foot is inadequate; For Li Li ng, the main force point is not obvious; The left muscle pretension level is n ot enough; and the distance of left foot distance to the starting board is too f ar. For GONG Lijiao, the strengthening up and forcing of the upper body is to o earlier. The shot angle is relatively low but she shots faster than the othe r two players. 2) For the three players, there is no difference in their heigh t of shot, but there has a gap in the pace of shot. 3) In the course of the la st force, the distance and time of the shot is relatively short.

Key words: women's shot put; elite athlete; the final stage of the techn ical force; kinematic characteristics

1 研究对象与方法

1.1 研究对象 我国现役的3名优秀女子铅球运动员李梅菊、李玲和巩立娇在萧山、苏州和石家庄田径大奖 赛比赛中背向滑步技术最后用力阶段技术――“从左脚落地到铅球离手”[1]的运 动学特征为研究对象(表1)。

1.2 研究方法

1.2.1 三维摄像法 采用现场高速录像图像采集与计算机硬盘记录系统设备,对被试比赛技术图像进行了现 场采集。高速录像光学镜头为美国PULNIX公司生产的CCD高速扫描摄像头(TM-6710CL), 有效感光面积5.8mm×4.3mm;CCD感光元件尺度为9.0 μm×9.0 μm;有效图像相素为6 48 ( 长)×484(高),拍摄频率为120 p/s;暴光时间为1/1 000 s;高速采集卡为METEORII-CAMER A-LINK(加拿大),主光轴高度1.2 m,两摄像头距离拍摄点为10 m,主光轴间夹角约为90 °。赛前和赛后拍摄了艾捷三维立体框架坐标。

1.2.2 录像解析法 使用Ariel公司的APAS运动分析系统(美国)对李梅菊、李玲和巩立娇于2008年在萧山 和2007年在苏州的田径大奖赛及2007年在石家庄全国田径锦标赛比赛最好成绩动作进行录像 解 析,依据人体模型的标准和研究的需要选取20个关节点,用低通数字滤波法对原始数据进行 平滑处理,平滑系数为6,获取了所需参数原始数据指标。

1.2.3 数理统计法 运用excel2003对选取的指标与测试结

投稿日期:2009-12-14

作者简介:杨瑞鹏,讲师,硕士,研究方向体育教学与训练。

果进行了统计分析,计算出所选指标的平均值、标 准差,并对指标参数进行了相关性分析,指标显著性差异检验。

1.2.4 对比分析法 根据解析得出的所需数据,与我国前优秀 铅球运动员(隋新梅、黄志红等)技术动作参数和自身的技术动参数作对比与分析。

2 结果与分析

为了便于对最后用力阶段的技术进行诊断,本文从以下四个关键技术部分对最后用力阶 段技术进行运动学特征分析:第一部分指髋部侧移时的部分参数运动学特征分析;第二部分 指左侧支撑时的部分参数运动学特征分析;第三部分指出手时部分参数运动学特征分析;第 四部分指最后用力整个过程中铅球的做功距离和时间参数运动学特征分析。

2.1 髋部侧移时的部分参数运动学特征分析(表2) 髋部运动的技术特征指在最后用力阶段开始时,右膝和右踝的内转,右腿转蹬推动髋部 侧移特征。在这个阶段要求上体不主动抬起,头颈不主动扭转,从而使身体左侧肌群形成预 先拉紧,为最后用力创造良好的条件。通过对表1中3名运动员右髋运行距离、右髋速度和右 膝速度的平均值和各自右髋运行距离、右髋速度和右膝速度的平均值的比较发现:这三名运 动员共同特点是右髋运行距离大于左髋运行距离;左髋速度大于右髋速度;右膝速度大于右 髋速度,但是右膝速度和右髋速度均值的差值较小,尤其是李梅菊(差值为0.107 m/s), 所以其右腿蹬转不够积极。我们知道右腿用力顺序应该是自下而上的用力顺序,右脚应积极 蹬伸,使髋部前移并向投掷方向送转,实现左侧有关肌群的预先拉紧[3],但是根 据他们右髋 运行距离的对比发现:李玲左髋运行距离较短(0.352±0.09 m),因此,其主要用力 点不突出,身体左侧肌群预先拉紧程度不够,超越器械姿势不充分。

2.1.1 左侧支撑时的部分参数运动学特征分析(表3、表4) 在推铅球最后用力阶段,左侧支撑的好坏,对出手速度和出手高度将产生影响,良好的 左侧支撑可以使铅球在出手前获得足够的动能,并以适宜的角度、高度和速度将球推出。它 可以在尽可能小的瞬时水平速度的情况下获得必要的垂直速度,并获得较大的出手高度。因 此良好的左侧支撑是充分利用身高和臂长自身条件提高出手点以外的另一个必不可少条件。

对表3中分析可知:现役3名运动员左脚着地时左膝角的平均值为(148.440±7.362)°,3 名运动员的左膝缓冲角平均值为(147.215±7.451)°,相比较发现,左膝缓冲角比左膝角 小了1.215°,通 过对他们自身的比较发现:巩立娇左膝缓冲角增大了1.063°。与1997年八届全运会上隋 新梅(20.25 m)、黄志红(20.24 m)、李梅素(19.46 m)在左脚着地时左膝角分别为 132° 、146°、135°[4],其平均值为139°相比,发现现役三名队员左着时左膝角偏大 ,尤其是巩立娇,因此他们上体抬起和发力时机较早,尤其是巩立娇。

出手时3名运动员左膝角的平均值为(174.463±4.012)°,出手蹬地角的平均值为(67.33 2±4.002)°,李梅菊、李玲和巩立娇他们的蹬地角分别是(63.7 596±0.871、69.7 08 6±5.779、68.5 263±0.399)。隋新梅(20.25 m)、黄志红(20.24 m)、李梅素(1 9.46m)出手时左膝角分别为169°、151°、160°,平均值为160°,蹬地角分别为70°、65° 、75°,其平均值为70°。相比之下,除李梅菊的蹬地角较小外,其余两名现役队员与前优 秀运动员的蹬地角没有明显差异,出手时的左膝角度差值较大(约大了14°)。说明现役运 动员非常重视最 后出手时的左支撑,同时这样也可以获得理想的出手高度。

左脚距抵趾板距离对运动运的比赛成绩和左腿的稳固支撑以及蹬地发力有很大的影响, 稳固的左侧支撑,不仅能使滑步取得的预行速度保持良好的加速节奏。通过表2,清晰看到 除巩立娇外的两名队员左脚距抵趾板距离较大,尤其是李玲左脚距抵趾板距离(0.22 266 ±0.069)。因此在训练中应改进滑步技术。 左脚主动积极着地形成的有力制动,可以阻止上肢的向前运动,结合右腿的蹬伸,从而加快 最后用力时髋部、上体和铅球向前上方运动的速度。所以,这3名现役的运动员在以后训练 时还要改进滑步技术,使左脚能够触及抵趾板,形成更稳定的左侧支撑。

在左脚的着地制动以及左臂的快速制动的引导下,左侧各环节的速度发生了明显的变化。从 表4中看,从左脚着地到铅球出手,运动员左髋的速度从(2.578±0.267)m/s减少到(1.3 43±0.328)m/s;左膝速度从1.1834±0.468增加到到(1.653±0.378)m/s;左踝的速度 从(1.669±0.559)m/s增加到(2.655±0.418)m/s,这是由于左踝用力向上蹬伸的速度大 造成 的 ;左肩速度从(3.417±0.92)m/s减少到(1.711±0.911)m/s,而右肩的速度从(2.901± 0.26 5)m/s加速到(4.035±0.270)m/s,这是由于左肩的有效制动造成的。以上数据表明,由于 运 动员左侧肢体强有力的支撑用力、减速与制动效果加速了右侧肢体的运动,使人体获得了良 好的末节用力效果。但是巩立娇右肩的加速效果不是很好(从(3.122±0.379)m/s加速到( 4.032±0.345)m/s,提高了约0.92 m/s);李梅菊的左踝加速效果不是很好(从(2.199 ±0.017)m/s提高到(2.713±0.416)m/s,约0.514 m/s),但是李梅菊左膝速度却是减 小的,这可能是由于左脚的有效制动和积极蹬伸的能力欠佳造成的。因此,李梅菊的左踝用 力向上蹬伸不积极和膝关节速度减小造成了出手前没有达到理想的高度和加速效果。

出手右肩速度李梅菊4.0183.8494.3364.068±0.2474.035 ±0.270

李玲3.7253.924.3684.004±0.330 巩立娇4.2764.1833.6374.032±0.3451.1.2 出手时的相关参数运动学特征分析(表5)

投掷原理告 诉我们,与水平方向成一定角度的抛射体的水平飞行距离取决于其初速度(V0)、出手角度 (0)和出手高度(H),初速度是三个因素中最主要的因素,器械飞行的远度同器械出手 速度的平方成正比[5],是影响 推铅球成绩最重要的指标其中速度为第一要素、角度为第二要素、高度为第三要素。研究数 据很明显的说明了随着出手速度的增大,铅球运动的距离也相应的增大,它们之间属于正比 关系。前人通过相关分析后认为铅球速度的提高几乎与成绩提高成显著性(相关系数大于0 .99)[6],只要出手角度不要有太明显的变化,当增大出手速度时铅球运动距离 自然会增大,而且随着出手速度的相应增大,且距离差之间的增大还是一个呈单调递增的趋 势。

从表5看,我国现役的3名运动员出手速度平均值为(12.334±1.018)m/s,我国前优秀女 子 铅球运动员隋新梅(21.66 m)、黄志红(21.52m)出手速度分别为13.95 m/s、13.93m/ s,二届世锦赛前三名均值为13.76 m/s[7]。可见,现役的3名运动员出手速度与 世界优秀选 手有较大的差距,因此我国现役的这3名运动员迫切需要提高出手速度。他们之间相互比较 ,则巩立娇的出手速度明显大于李梅菊和李玲的出手速度。

出手角度平均值为(34.173±2.906)°,我国前优秀女子铅球运动员隋新梅(21.66 m) 、 黄志红(21.52 m)出手角度分别为39°、36.9°,均值为37.85°二届世锦赛前三名均 值为 37.9°,再通过他们自身出手角度均值的对比发现:巩立娇的出手角度偏低(32.830±2 .833)°,因此除巩立娇外的两名现役动员出手角度与世界优秀选手没有多大差距。

手高度平均值为(2.057±0.056)m,我国前优秀女子铅球运动员隋新梅(21.66 m)、黄 志红 (21.52 m)出手高度都为2.04 m,二届世锦赛前三名均值为2.06 m[8]。由于 出手高度主要 取决于出手瞬间人体的用力姿态(是否腾空)、运动员身材(身高)等因素,因此我们引入新的 参数,即出手的高度除身高来进行衡量,发现:李梅菊、李玲和巩立姣各自的比值平均值分 别是1.187±0.035、1.15±0.072、1.204±0.016,他们的均值为1.181±0.048, 而隋新梅 和黄志红的比值分别是1.20和1.165,平均为1.18,相比之后发现,我国这三名优秀运动 员除出手高度与我国前优秀选手相比没有差距。

2.1.3 铅球最后用力整个过程的做功距离和时间参数运动学特征分析(表6) 最后用力的技术要求是从最后用力开始到铅球出手瞬间尽可能延长铅球的做功距离和缩短完 成时间,铅球速度的80%在这个阶段获得[9]。从表6中可见,我国现役的3名运动员 最后用力 阶段铅球做功距离平均值为(1.575±0.108)m,我国前优秀女子铅球运动员隋新梅(20.2 5 m) 、黄志红(20.24 m)、李梅素(19.46 m)铅球做功距离分别为1.72、1.52、1.73 m, 均值 为1.65 m;最后用力阶段铅球做功时间平均值为0.219±0.013,我国前优秀女子铅球运 动员隋新 梅(20.25 m)、黄志红(20.24 m)、李梅素(19.46 m)铅球做功时间分别为0.27、0 .2 6、0.26 s,均值为0.263 s。与前优秀运动员相比较,我国现役的3名运动员最后用力阶段 铅球做功 距离过短,因此做功时间也要相对要短些。这3名运动员在今后的训练中应尽量在保持较短 的做功时间的前提下,延长铅球做功距离。而延长铅球做功距离的方法是:一是增加水平方 向上铅球的运行距离;二是增加垂直方向上铅球的位移量即铅球的高度差。这就要求运动员 既要尽量降低最后用力前铅球的高度,又要在铅球出手时身体充分伸展以增加出手高度。从 表14看,这3名运动员最后用力阶段铅球的水平距离平均值为(1.281±0.075)m,铅球的高 度差 0.945±0.930,通过他们相互对比发现,李玲的铅球水平运行距离短(0.846±0.018 m )和 铅球高度差小(0.846±0.018)。说明李玲身体向前性不好和铅球垂直位移小,影响了铅球 的 做功距离,这与滑步阶段和过渡阶段技术完成情况有很大的关系。需要说明的是出手高度差 的增加应该建立在不影响出手速度、出手高度和出手角度的情况下。 表6 最后用力阶段的做功距离和时间指标 (m或s)

4 结 论

在最后用力阶段我国这三名现役优秀运动员:

1) 左脚着地时:(1)李梅菊右膝速度和右髋速度的均值的差值较小(差值为0.107 m/ s),李玲左髋的运行距离较短(0.352±0.09)m。因此,李梅菊右脚蹬转的不够积极, 李 玲的主要用力点不突出,身体左侧肌群预先拉紧程度不够,超越器械姿势不充分;李梅菊的 左踝加速效果不是很好(2.199±0.017 m/s提高到2.713±0.416 m/s,约0.514 m/s) ,其 左膝速度却是减小的,这是由于左脚的有效制动和积极蹬伸的能力欠佳造成的;巩立娇右肩 的加速效果不是很好(从3.122±0.37 m/s 9加速到4.032±0.345 m/s,提高了约0.92m/s) ;除巩立娇(0.088±0.023 m)外的两名队员左脚距抵趾板距离较大,尤其是李玲。(2 )与 前优秀运动员相比他们的左膝角偏大,尤其是巩立娇,因此他们上体抬起和发力时机较早, 尤其是巩立娇。

2) 出手时:(1)我国现役的3名运动员左膝角的平均值偏大,说明现役运动员非常重 视出手时的左支撑;(2)除李梅菊的蹬地角较小外,其余两名现役队员与前优秀运动员的 蹬地角没有明显差异;(3)我国现役的3名运动员出手速度与世界优秀选手有较大的差距, 但是他们之间相互比较,则巩立娇的出手速度明显大于李梅菊和李玲的出手速度,除巩立娇 出手角度偏低(32.830±2.833)外的两名现役动员出手角度与世界优秀选手没有多大差 距。

3) 在最后用力的过程中,铅球做功的距离和时间较短。

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