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，肢體各環節依次加速與制動，使末端環節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間的傳遞實現的。主要是利用肌肉收縮力，使遠端環節產生角加速度，而遠端環節力通過肌肉收縮作用于近端環節，使其制動，在制動的過程中，近端環節的角動量傳遞給了遠端，加上肌肉主動發力的過程，使得運動鏈末端環節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現其成績取決于三大因素，這三大因素就是標槍參數、標槍飛行初始條件和環境因素。其中，標槍參數是指標槍的重心、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；環境因素是指投擲時的空氣阻力、氣候環境等。

在標槍的參數及環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，這樣就創造了右腿繼續蹬轉送髖的有利條件。此時右腿繼續用力蹬伸，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。此時支撐腿繼續發力，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節運動情況

圖5 最后用力時身體各環節的速度變化

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。其中任何一個環節的加速無一例外的是通過前一環節的加速—制動來實現。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”是通過身體各環節間角動量的傳遞來獲得末端環節的最大動量。身體內部某些環節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節相互作用力產生的沖量矩來實現的。

圖6 鞭打動作發力及關節角速度變化圖

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

根據上面的分析可知，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”的這個系統中的總動量是不會改變的，所以人體在系統中消耗動量越多，標槍所獲得的動量就越大，所受的作用力就越大，這是系統的內部動量傳遞。

3.2 、“鞭打動作”的正確發力順序

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

根據“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，肘關節會得到一個向前的運動速度。之后，肘關節伸展并制動，使腕關節得到一個向前的運動速度。在肘關節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得到一個向前的運動速度。最后，腕關節快速而連續的做屈曲動作，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”時身體各環節遵循“軀干向前擰轉→上臂內收→肘關節伸展→上臂內旋→腕關節運動”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，傳統理論認為，上肢關節活動遵循“大環節帶動小環節的依次加速運動”運動形式，即表現為“肩——肘——腕”的活動順序。但是傳統認識的運動順序原理在三維條件下是不正確的。環節運動的順序應該與支配關節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，發現正確的“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”身體各環節如何進行動量傳遞，以及身體各環節正確的發力順序。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展態勢及其致因初探[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).