關于標槍項目中鞭打動作應用的研究

□ 姚建明 向渝（中國民航飛行學院體育部 四川 廣漢 618307）

1 、引言

在進行某些體育項目的運動時，為了能夠高質量的完成動作，常需要雙臂或雙足具有較快的速度。學者們把這種在克服阻力或自體位移過程中，肢體各環(huán)節(jié)依次加速與制動，使末端環(huán)節(jié)產生極大速度的動作形式稱為“鞭打”。在體育運動中，很多項目中的身體動作都以這種“鞭打”形式展現(xiàn)出來，這被體育界認為是“鞭打動作”。上肢“鞭打動作”的應用如排球、羽毛球的揮臂擊球動作，投擲標槍的出手瞬間；下肢的“鞭打動作”應用如踢球、游泳中的打水動作等。這一詞匯解釋了難以理解的某個肢體動作，并且形象的描述了運動員做動作的感覺，并且動作質量的高低是決定成績優(yōu)劣的關鍵。因此，這一動作被譽為擲標槍的靈魂。

2 、“鞭打動作”在標槍項目中的作用分析

“鞭打動作”的力學原理與抽鞭子的力學原理較為相像。抽鞭子時，手臂帶動鞭子根部快速運動，然后迅速制動，使鞭子根部的動量向鞭梢傳導。因為鞭梢較輕，所獲得的運動速度較快，所以有了加速—制動—傳遞—高速這樣一個過程。其理論基礎可解釋為動量傳遞的結果，質量較大一端的動能通過制動向質量較小一方傳遞，使質量較小一端獲得快速的運動。人在運動中的“鞭打動作”是通過角動量在相鄰關節(jié)間的傳遞實現(xiàn)的。主要是利用肌肉收縮力，使遠端環(huán)節(jié)產生角加速度，而遠端環(huán)節(jié)力通過肌肉收縮作用于近端環(huán)節(jié)，使其制動，在制動的過程中，近端環(huán)節(jié)的角動量傳遞給了遠端，加上肌肉主動發(fā)力的過程，使得運動鏈末端環(huán)節(jié)產生極大的運動速度和打擊力量。

2.1 、影響標槍運動成績的因素分析

通過分析擲標槍的飛行軌跡發(fā)現(xiàn)其成績取決于三大因素，這三大因素就是標槍參數(shù)、標槍飛行初始條件和環(huán)境因素。其中，標槍參數(shù)是指標槍的重心、質量等；標槍出手時初始條件主要是指出手速度、出手角度等因素；環(huán)境因素是指投擲時的空氣阻力、氣候環(huán)境等。

在標槍的參數(shù)及環(huán)境因素不變的情況下，我們只研究標槍飛行的初始條件對標槍飛行距離的影響，因為投擲運動是一種斜拋物體運動，投擲距離可以簡單的用圖 1來表示。

圖1 斜拋物體運動軌跡

根據(jù)力學中斜拋物體方程式，可以計算出斜拋物體的理論飛行距離。

其中x是器械飛行距離，V表示器械出手的速度，θ表示器械出手角度，g代表重力加速度常量。

由此可以推知，決定x的因素有:V0、θ和器械的高度，而g為常量，且x與V0、θ成正比。要提高擲標槍的遠度，就要在一定范圍內、常量不變的情況下，提升器械的出手速度、出手角度以及高度這三個變量中的一個或幾個，而具體要通過提升哪一個變量來提高成績還需因人而異。如青少年標槍運動員，身高可能會提升，而出手速度也可通過專門性訓練來提高，出手角度也會隨著出手速度的提高而變化；而成年運動員的身高已基本固定，只能通過提高出手速度與角度的變化提升成績。因此不管在青少年運動員訓練以及成年運動員訓練中，標槍的出手速度對成績的好壞都會起著至關重要的作用。

2.2 、“鞭打動作”對標槍出手速度的作用

擲標槍是由多個動作組成的一個完整技術。由圖2可知，助跑、最后用力對于標槍出手速度的影響最大。

圖2 標槍運動基本過程

根據(jù)力學動量定理中：F T=M V（作用力×作用時間=質量×速度）可知，在質量不變的情況下，速度的大小決定于作用力與作用時間。

標槍完整的技術動作是沖量向動量的轉換，所以符合上述公式。所以在標槍重量固定的情況下，其出手速度快慢取決于助跑與最后用力。而最后用力的大小主要取決于正確的助跑技術與“鞭打動作”質量的高低。在最后用力階段的“鞭打動作”可以充分促進沖量向動量的轉化，是助跑與最后用力的催化劑，良好的“鞭打動作”可以使運動員獲得更大的出手速度。

2.3 、“鞭打動作”與超越器械的關系

標槍運動中的“超越器械”是在最后用力之前，身體經助跑以獲得較快速度，使得髖部的運動速度超越了肩部，器械處于身面，并且身體扭緊，形成下肢在前，上體在后的傾斜姿勢。它是標槍最后用力過程中瞬間所呈現(xiàn)的身體姿勢，是“鞭打動作”的先驅。為了得到更大的投擲速度，充分的超越器械動作和緊隨其后的“鞭打動作”需要完美的配合，兩者相輔相成。在超越器械過程中，肌肉會產生彈性勢能，而其能否迅速轉化為動能取決于肌肉收縮轉換的時間長短。其時間轉換越短，轉化動能的利用率越高。因此，運動員要經過長時間練習來盡量減少超越器械與“鞭打動作”之間的時間延誤，最好能做到零延誤。這樣才能通過超越器械與“鞭打動作”的配合獲得最大的出手速度。

3 、“鞭打動作”在標槍最后用力階段的技術分析

以左腳為支撐腳為例，在助跑最后階段的投擲步將要結束時，身體會依靠慣性繼續(xù)向前，當身體重心越過支撐點時要快速進行“鞭打動作”。此時右腳由腳跟迅速過度到腳掌，同時進行有力的蹬地。緊接著左腿主動地向前邁步，左腳著地時進入制動，形成身體左側的堅固支撐，這樣就創(chuàng)造了右腿繼續(xù)蹬轉送髖的有利條件。此時右腿繼續(xù)用力蹬伸，推動髖部超越肩部進一步向前移動，軀干部分以左側為軸迅速轉向投擲方向，使身體軀干部分肌肉拉緊，快速轉動，投擲臂要轉肩翻肘，正對投擲方向，形成“背弓”，如圖3。此時支撐腿繼續(xù)發(fā)力，挺胸向前，并向左腿轉移重心，但投擲臂盡量留在體后。胸部做牽引使投擲臂上臂帶前臂，肘部隨運動逐漸彎曲，當肘部彎曲接近約90度時，右腿迅速用力蹬伸，被拉長的胸腹部肌群迅速有力的收縮，右肩帶動投擲臂及手腕，依次做出“鞭打”動作。最后手指用力“撥槍”，使標槍從合理方向飛出。

圖3 最后用力圖解

圖4 最后用力時身體各環(huán)節(jié)運動情況

圖5 最后用力時身體各環(huán)節(jié)的速度變化

最后用力階段是以右腳為起始，依次通過腿——髖——軀干——肩——肘——手的連貫動作將標槍快速擲出。從圖4、5中不難看出，在最后用力階段，身體各部位的連接和速度的轉變符合生物力學“鞭打”原理：加速——制動——傳遞——高速。其中任何一個環(huán)節(jié)的加速無一例外的是通過前一環(huán)節(jié)的加速—制動來實現(xiàn)。這樣才能保證人體動量向標槍的有效轉移。

3.1 、“鞭打動作”的動量傳遞

人體“鞭打動作”是通過身體各環(huán)節(jié)間角動量的傳遞來獲得末端環(huán)節(jié)的最大動量。身體內部某些環(huán)節(jié)的制動可以使角動量在體內快速傳遞與轉移。“鞭打動作”中角動量的傳遞是通過相鄰環(huán)節(jié)相互作用力產生的沖量矩來實現(xiàn)的。

圖6 鞭打動作發(fā)力及關節(jié)角速度變化圖

圖6中F 1表示近端環(huán)節(jié)肌肉的收縮力，β1表示近端環(huán)節(jié)的角加速度。F 2表示遠端環(huán)節(jié)的肌肉收縮力，當其作用于遠端環(huán)節(jié)時，會對近端環(huán)節(jié)產生阻力使之制動，同時近端環(huán)節(jié)的動量向遠端環(huán)節(jié)傳遞，使遠端環(huán)節(jié)產生更大的角加速度β2。

根據(jù)上面的分析可知，在擲標槍的最后用力過程中（以右手為例），下肢左側強有力的支撐使身體形成制動，從而使身體減速，加快了身體軀干部分和標槍的快速轉動。根據(jù)動量守恒定律，在不受外力情況下，由人和標槍組成的“鞭打動作”的這個系統(tǒng)中的總動量是不會改變的，所以人體在系統(tǒng)中消耗動量越多，標槍所獲得的動量就越大，所受的作用力就越大，這是系統(tǒng)的內部動量傳遞。

3.2 、“鞭打動作”的正確發(fā)力順序

上肢“鞭打動作”的主要目的是使末端環(huán)節(jié)獲得最大速度。為了實現(xiàn)這一目的，身體各環(huán)節(jié)要盡力的向投擲方向運動，并且需要協(xié)調配合。所以，運動員在做“鞭打動作”時，各肢體的運動形式必然表現(xiàn)出一定的配合特征，即時序性。

根據(jù)“鞭打”原理，手臂動作由一系列相互獨立的動作組成，其力學原理要求是:加速——制動——傳遞——高速。“鞭打動作”的用力順序是在超越器械動作的基礎上，右腿迅速而有力的蹬地，從而推動髖關節(jié)向投擲方向轉動。從而使上臂做水平內收動作，在上臂外展90°時，肘關節(jié)會得到一個向前的運動速度。之后，肘關節(jié)伸展并制動，使腕關節(jié)得到一個向前的運動速度。在肘關節(jié)沒有完全伸展的時候，上臂開始做快速旋前動作，這一動作一樣會使腕關節(jié)得到一個向前的運動速度。最后，腕關節(jié)快速而連續(xù)的做屈曲動作，最終使器械所得到的向前速度在出手前達到最大。由此可見，運動員在做“鞭打動作”時身體各環(huán)節(jié)遵循“軀干向前擰轉→上臂內收→肘關節(jié)伸展→上臂內旋→腕關節(jié)運動”的活動順序。這個用力順序不僅可以使全身大部分肌肉參加工作，而且保證有較長的工作距離。需要注意的是，傳統(tǒng)理論認為，上肢關節(jié)活動遵循“大環(huán)節(jié)帶動小環(huán)節(jié)的依次加速運動”運動形式，即表現(xiàn)為“肩——肘——腕”的活動順序。但是傳統(tǒng)認識的運動順序原理在三維條件下是不正確的。環(huán)節(jié)運動的順序應該與支配關節(jié)的肌肉力矩大小有關，肌肉力矩大的運動形式先于肌肉力矩小的產生運動，即產生肩——肘——肩——腕的運動順序。

4 、啟示

本文通過研究“鞭打動作”在標槍項目中的作用，發(fā)現(xiàn)正確的“鞭打動作”可以提高擲標槍的出手速度，從而有效的提高擲標槍的成績。本文還對“鞭打動作”在最后用力階段進行了技術分析，闡述了“鞭打動作”身體各環(huán)節(jié)如何進行動量傳遞，以及身體各環(huán)節(jié)正確的發(fā)力順序。綜上所述得出以下啟示：擲標槍在最后用力時的超越器械與“鞭打動作”必須配合嫻熟，盡量減少兩者之間的時間延誤。且高質量的“鞭打動作”能夠成為標槍項目取得優(yōu)異成績的關鍵。希望本文能夠對該項目的運動員提高成績以及教練員教授技術發(fā)揮積極作用。

[1]徐增榮.投擲項目中鞭打動作技術分析[J].昌吉學院學報,2003,(2).

[2]張東兵.最后用力階段非投擲臂的擺姿對投擲成績影響的比較研究[J].武漢科技大學學報,2004,(2).

[3]賽慶彬.1987-1997年世界田徑投擲項目運動成績發(fā)展態(tài)勢及其致因初探[J].四川體育科學,2000,(89).

[4]王哲夫,尹向軍.標槍投擲中右腿與鞭打動作的關系[J].山東體育科技,2000,(1).

[5]姚麗鈺.淺談擲標槍項目中如何加大標槍的出手速度[J].蘇州大學體育學院學報,2010,(11).

[6]劉卉.上肢鞭打動作技術原理的生物力學研究[J].體育科學,2004,(24).

[7]楊淑萍.田徑投擲項目最后用力技術分析[J].青海師范大學學報,2005,(3).

[8]高賢蓉.試論投擲的原理的技術[J].成都體育學院學報,1999,(5).

[9]王洪恩.投擲項目最后用力順序探討[J].山東體育科技,2006,(28).

[10]傅澤民.小議鞭打動作在實心球投擲訓練中的合理運用[J].百花園地,2013,(5).

[11]侯超太.標槍最后用力技術的生物力學分析[J].才智,2014,(15).

[12]劉卉.上肢鞭打動作技術原理的生物力學研究[D].北京體育大學,2002.

[13]史俊芬.擲標槍運動最后用力階段人體的生物力學分析[D].太原理工大學,2003.

[14]張久超.散打鞭腿技術動作生物力學原理的分析[J].孝感學院學報,2010,(6).