我國男子標槍優秀運動員最后用力中“延緩”動作的運動學研究

2007-12-31 00:00:00董海軍張桃臣郁成剛劉建國

體育學刊 2007年8期

摘要：對我國男子標槍優秀運動員15人32次試擲的最后用力技術進行研究，結果表明，我國運動員普遍存在著右肩，特別是右肘提前加速的現象。沒有“延緩”末端環節的用力，提前對標槍進行了加速，破壞了“滿弓”動作的形成和環節用力的順序等現象。關鍵詞：擲標槍；最后用力；“延緩”動作中圖分類號：G824.3文獻標識碼：A文章編號：1006-7116(2007)08-0106-05

國內外學者對擲標槍的最后用力進行了大量的研究，特別是三維高速攝影技術在科研中的運用，使得人們對于擲標槍最后用力的形式和實質都有了更進一步的認識。但對最后用力動作的理解還存在一些分歧，沒有一個人對擲標槍最后用力中是否存在“延緩”動作進行過論證和研究。大量研究表明現階段我國運動員一味追求動作的快速性而忽略了各環節依次用力的順序，存在著著右肘發力過早等用力不合理的現象。研究表明，我國男子標槍運動員在左腳著地前平均約0.8 s就開始加速發力，這時右髖加速還沒有達到峰值，影響力從髖到投擲臂的傳遞效果，違反了從近端環節向遠端環節傳遞的生物力學原理，不但破壞了“鞭打”的動量依次傳遞，而且使最后的用力動作提前進入[1]。歸根到底我國標槍運動員在“滿弓”形成以前并沒有做到“延緩”投擲臂的大臂和小臂的動作，從而才出現用力過早和用力順序不合理的現象。

1研究的對象和方法

1.1研究對象

以2004年參加奧運會選拔賽的12名、大獎賽總決賽8名、2005年第十屆全國運動會預選賽12名運動員，共計32人次的試擲作為研究對象。為了便于研究，我們將奧運會選拔賽用“a”、第十屆全國運動會男子預選賽用“s”、大獎賽總決賽用“z”表示。

1.2研究方法

1)三維運動分析。

采用“愛捷”運動錄像快速分析系統對影片進行解析，硬件采用EIMG-70型圖像儀，軟件采用人體模型DLT運動圖像測量分析系統（HBMDLTA），人體模型采用俄羅斯的扎齊奧爾斯基模型，按照模型關節點和附加點的方式進行圖像采集和數據處理，并采用低過濾波方法進行平滑。

2)近景動態立體攝影。

用兩部高速攝影機，拍攝頻率為50格/s，兩臺攝像機的主光軸相交于跑道中央縱軸線上，鏡頭中心距離地面1.20 m，主光軸的夾角約80°左右。一臺攝像機置于助跑道的右側與跑道垂直的位置，另一臺置于助跑道的右前方，拍攝運動員從“交叉步”結束到標槍出手的整個過程。

對所獲數據用office2003中的Microsoft-Excel進行整理。

2結果與分析

2.1完成最后用力各個階段所需時間

從表1可知，我國運動員最后用力的用時比世界優秀運動員多0.04 s，其中陳奇5次試擲和李榮祥4次試投的平均時間為0.31 s和0.33 s與世界優秀運動員較為接近。雖然張厚喜和劉小兵的用時為0.30 s和0.29 s要少與其他運動員，但我們從解析的技術圖片中可以看出，他們所用的時間少是不合理的，是在“滿弓”狀態沒有充分形成的情況下完成的，上肢在提前用力的情況下完成“鞭打”用力動作，造成了對標槍的工作距離縮短(只有3.35 m、3.45 m)和出手速度的減小。

2.2最后用力中的“延緩”動作

1)運動員上肢環節和標槍速度。

運動員上肢各個環節的速度反映了運動員在最后用力過程中加速的時機是否合理，直接反映出最后用力的質量，它是由用力過程中各個環節的加速組成，每一個環節的加速都有一定的時間和先后順序[2]。優秀運動員髖、肩、肘、腕和標槍的速度變化之間具有明顯的先后順序，即髖、肩、肘、腕和標槍的速度依次達到本環節的最高速度[3]。

運動員左腳著地后，在右髖的推動下，右肩開始加速[2]。從表2可知，我國運動員在左腳著地時右肩的速度為6.89 m/s，右肘、右腕、標槍的速度分別為6.44、6.85、6.94 m/s。標槍的速度超過了肩和肘、腕，腕速度超過了肘，從環節加速的理論上講是不合理的。從左腳著地到“滿弓”形成瞬間各環節的速度變化是很重要的，對于運動員來說此階段處于末端的環節即標槍和手腕有一定相對的減速，這就是本課題研究的重中之重——“延緩”末端用力的動作。對運動員此階段各環節速度變化的研究可以看出運動員是否“延緩”了對末端環節的用力，是否有“延緩”動作的出現[4]。

右肩的速度從左腳著地后開始上升，在“滿弓”形成瞬間前達到峰值，我國運動員右肩達到峰值8.33 m/s時，其它環節右肘、右腕、標槍的速度為9.06、8.35和8.07 m/s，右肘超過了右肩，這表明我國運動員普遍存在著右肘發力過早的現象，更不要說“延緩”末端的用力環節。如我國運動員劉彥紅、孫世鵬、高文緒等選手，其中劉彥紅(a)右肩速度達到峰值瞬間其右肘、右腕、標槍的速度已經上升為11.41、10.56、10.33 m/s。根據力學原理，在這一階段除右肩以外的上肢各環節速度出現如此高的速度是極為不合理的。李榮祥(a.1)在右肩達到峰值9.36 m/s瞬間，其右肘、右腕、標槍的速度分別為6.30、6.47、6.77 m/s就較為合理。這表明李榮祥做出了明顯的“延緩”用力動作。

從“滿弓”形成瞬間各環節速度可知我國運動員在此階段右肩的速度為7.68 m/s，右肘、右腕、和標槍的速度為11.53、10.70和10.98 m/s。右肩達到峰值的時機都在左腳著地后“滿弓”形成以前，平均為左腳著地后的0.06 s。由于在“滿弓”形成瞬間前“延緩”動作的出現，必然會引起上肢各環節速度的減小，這是形成良好“滿弓”狀態必不可少的條件。從右肩達到峰值瞬間到“滿弓”形成瞬間由于右肩速度的下降，使得右腕、標槍等末端環節更好的向后再次引伸并相對減速，使從下肢到上肢所形成的“弓”拉得更緊更大。如果在此時投擲臂主動發力，也只能是通過右肘的彎曲來完成，因為此時身體右側的各個關節處的肌肉已被充分拉緊，肘關節處于上翻狀態，肩關節已失去再加速的可能，而在右肘關節處彎曲又是肌肉正常的生理機制，肘關節的彎曲必然會引起投擲臂末端環節的加速，從而破壞了理想“滿弓”狀態的形成。從整個數據可知我國運動員有李榮祥等9人次的試擲中上肢環節速度較為合理，其余23人次的試擲都存在著環節加速不合理的現象。

右肘關節各個時相速度變化反映出運動員肘關節在最后用力中的用力情況[5]。從表2、圖1、圖2可知我國運動員在左腳著地瞬間右肘速度為6.44 m/s，“滿弓”形成瞬間為11.53 m/s，右肘速度的峰值出現在“滿弓”形成后0.23 s，在“滿弓”形成瞬間我國運動員孫世鵬(a.、s、z)3次試擲的右肘速度分別達到12.43、12.70、13.50 m/s，陳奇(a.1)和李榮祥(a.1)在此時只有10.09和10.94 m/s。從右肘速度出現峰值的時機看，孫世鵬基本上是在“滿弓”瞬間就已經達到，李榮祥和陳奇平均要比他晚出現0.02、0.01 s。這更進一步說明孫等選手在“滿弓”形成瞬間以前沒有做出“延緩”動作，并出現了右肘提前加速和用力的現象。從解析的技術圖片中也可以看出他的右肘關節在左腳著地后到“滿弓”形成瞬間彎屈得非常嚴重。我國運動員在右肘達到峰值12.41 m/s時，右肩、右腕、標槍的速度分別為6.85、13.19和13.77 m/s。此時右肩速度的減小是正常的，但標槍的速度反而高于右肘和右腕是不合理的[6]。

從圖中右肩的速度曲線可以看出李榮祥的峰值出現得較快也較明顯，其余3名運動員的較慢，到“滿弓”形成前達到峰值。從右肘的曲線來看，李榮祥是唯一一個從左腳著地到“滿弓”形成右肘速度小于標槍速度的運動員，其余幾名運動員在右肩沒有達到峰值時標槍速度就開始上升，超過了其他環節的速度。這也更進一步說明右肘提前用力的現象。從右腕的速度曲線來看劉小兵的右腕和標槍的速度同時達到峰值。李和陳在右腕達到峰值后并沒有急劇下降而保持到標槍出手。從標槍的曲線來看，李榮祥、陳奇在左腳著地到“滿弓”形成之間有一個共同的特點：標槍速度上升較為平緩并有一個小的波谷，波谷值低于左腳著地時和“滿弓”形成以前的標槍速度。圖2中孫和劉的標槍曲線從左腳著地開始就上升，并沒有出現波谷。這表明了圖1中的運動員做出了“延緩”用力的動作，圖2中運動員并沒有出現。從圖1、2還可以看出真正有實質的最后用力是從運動員左腳著地開始的。

2)運動員右肘角度特征的運動學分析。

“右肘角”在本文的定義為：右肘轉動中心與右肩轉動中心的連線和右肘轉動中心與右腕轉動中心的連線在右肘關節處所形成的夾角。它直接反映運動員投擲臂在用力過程中的伸展情況。由于持槍的動作造成了投擲臂的手腕和肘關節處于內旋的狀態，必然在肘關節處有一定的彎屈，但彎曲程度不會太大。

從表3可知，我國運動員在右腳著地瞬間右肘角和世界優秀運動員沒有差異，但我國選手李榮祥右肘角度達到166°，于學寶(s)劉小兵(a)卻只有128°、123°，這表明他們的手臂在右腳著地時就有了加速的趨勢，縮短了工作距離。由于右腿的蹬伸推動右髖向投擲方向轉動，而且左腳著地前右髖已經達到了峰值，右肩向投擲方向的轉動必然會帶動右肘關節加速翻轉，這勢必引起右肘角度的減小。我國運動員左腳著地時的右肘角為114°，世界優秀運動員為124°[7]，其中劉彥紅和孫世鵬下降得較多，達到65°和63°，這表明我國運動員普遍存在右肘彎曲過早提前用力的現象。特別是孫世鵬在左腳著地瞬間右肘角已下降到90°左右，孫等選手的屈肘現象非常嚴重，影響了投擲臂的“延緩”動作，同時也影響到完成超越器械的完成和“滿弓”形成的質量，造成降肘拉槍等動作，這主要是肘部彎曲過大和提前發力造成的。我國運動員李榮祥在這一階段表現得較好，平均只減小了4°，在左腳著地瞬間右肘角平均為161°，這有利于后面“延緩”動作和合理“滿弓”狀態的完成。運動員在左腳著地后到“滿弓”形成瞬間右肘角會進一步的減小，這主要是由于肘關節的上翻和胸部的上挺動作所引起的。在“滿弓”形成前運動員還應該盡量向后伸投擲臂，來完成對標槍和手腕的“延緩”達到最大“滿弓”的目的。在“滿弓”形成瞬間右肘角都會有進一步的減小，但這一階段的彎曲是被動的，它直接影響到“滿弓”的幅度和拉緊的程度。良好的“滿弓”狀態是完成鞭打用力的前提和保證，“滿弓”動作形成后，投擲臂仍然保持在體后，使肩關節和肘關節處于最大伸展的情形。由于肩關節的骨骼結構，使它的伸展程度受到了限制，因此，它的伸展程度主要取決于運動員的各自能力和肩韌帶的柔韌性好壞。無論怎樣，主動而過早的彎屈投擲臂是不應該的，對整個投擲成績起到消極作用[3]。我國運動員在器械出手瞬間右肘角平均為142°，世界優秀運動員平均為154°。這表明我國選手普遍存在著屈臂投槍的動作，也就是我們通常所說的拉槍，這不但縮短了投擲半徑，同時也減小了整個鞭打動作的幅度，降低了“滿弓”的作用[8]。“延緩”動作的生物力學原理必須結合鞭打動作來說明，鞭打是手部游離（或持物），上肢動作類似鞭子急速抽打的擺臂動作。在鞭打之前手向鞭打的反方向移動，右腿在左腿強有力的支撐下積極蹬伸，身體形成“滿弓”動作至使鞭打的肌群處于被拉長的狀態儲備彈性勢能[9]?！把泳彙眲幼鞯哪康恼茄舆t末端環節用力，符合上述力學原理。同時也符合力學相向運動的原理，由于下肢髖關節向投擲方向運動和末端環節——手的向后延伸，使得“弓”被拉得更緊，進而延長了工作距離和增大了鞭打用力的幅度。