運用運動生物力學研究鉛球運動的出手速度對運動成績的影響

李 恒

（西華師范大學 體育學院，四川 南充 637002）

運用運動生物力學研究鉛球運動的出手速度對運動成績的影響

李 恒

（西華師范大學 體育學院，四川 南充 637002）

使用高速攝像對運動員的五次推鉛球過程進行運動生物力學分析，運用力學分析和數學運算方法研究運動員推鉛球的實際運動過程，驗證鉛球出手速度的合理性.結果表明，運動員出手速度對鉛球的飛行距離有影響，實驗值滿足運動力學方程.

推鉛球；出手速度；運動學方程；生物力學

現代推鉛球技術中，鉛球的飛行距離主要由鉛球的出手角度、出手高度和出手速度決定.目前，圍繞鉛球運動的生物力學分析，研究者們進行了大量的理論、實驗研究.本文在前期的研究工作基礎上，在本院專業(yè)學生中選取了一組鉛球運動員進行了推鉛球實驗，運用運動生物力學分析研究其過程，分析出手速度對鉛球飛行距離的影響規(guī)律，對指導教學和訓練有著重要的意義.

1 鉛球運動過程中的生物力學分析

忽略空氣阻力，根據力學原理分析鉛球運動過程.如圖1所示，鉛球的運動過程分為兩個階段，第一階段為上拋階段，運動方程為：

圖1 鉛球運動軌跡圖

三式連解可得：

第二階段為平拋階段，運動方程為：

將（2）式代入（6）式得到

（7）式代入（5）式得到

由圖1可知，鉛球投擲距離為：

從（9）式中可以看出，鉛球的投擲距離s與鉛球的出手角度α、出手速度v0和運動員的身高l均有關系.

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

以我院田徑專業(yè)的一名女子運動員為研究對象，運動員身高160cm，體重52kg右手持球，采用背向滑步推鉛球技術.

2.2 研究方法

采用國產高速攝像機從投擲方向正側面進行平面定點定焦拍攝，拍攝頻率為300幀/秒，拍攝距離13m，機高1.3m，拍攝了運動員的五次推擲鉛球的過程，將拍攝的圖像進行了解析，得到相關的數據.

3 結果與分析

用高速攝像機定點拍攝，解析圖像獲得運動員推擲鉛球的出手角度和出手速度，見表1.表中列出的鉛球投擲距離為實際測量所得.

表1 運動員推鉛球的出手速度、出手角度和投擲距離的測量值

將表中的出手速度和出手角度的值逐一代入公式(9)中，運動員身高已知l=1.6m，得到運用運動生物力學方程計算的投擲距離的理論值s'，列入表2中.

表2 根據運動生物力學方程計算出的投擲距離理論值

圖2顯示的是投擲距離的理論值與測量值隨出手速度的變化關系（視五次投擲的出手角度相等）.

圖2 投擲距離與出手速度的關系

從圖中可以看出當出手角度和運動員身高一定時，投擲距離與出手速度呈正比，出手速度越快，投擲距離越大.由運動生物力學方程中的（9）式分析得到當出手角度和運動員身高一定時，出手速度與投擲距離的關系可以用如下公式表示：

式中，常數a，b，c與出手角度相關，常數d與運動員身高相關.（10）式表明當a，b，c，d為定值時，投擲距離隨出手速度的增加而增加，這一結論與實驗測得的結果一致.

4 結論

通過以上的分析和計算，可以得出以下結論：在推鉛球的過程中，當出手角度和運動員身高一定時，投擲距離與出手速度呈正比.因此，在實際的訓練過程中，當其他條件沒法更改時，調整出手速度是提高成績的一個有效方法.運動員要結合實際情況訓練以提高出手速度.

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