中國優秀鐵餅運動員蘇欣悅鐵餅投擲技術的運動生物力學分析

何 葉

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中國優秀鐵餅運動員蘇欣悅鐵餅投擲技術的運動生物力學分析

何 葉

樂山師范學院體育學院，四川樂山，614000。

本文運用文獻資料、三維攝像解析法研究分析蘇欣悅在2012年全國田徑大獎賽肇慶站比賽的鐵餅投擲動作，并與優秀運動員的平均值進行比價分析，找到技術動作的優點，為以后的技術訓練提供理論指導，提高其鐵餅投擲的成績。研究結果表明在右腳著地到左腳著地階段，蘇欣悅的技術特點表現出非常快的特點，投擲臂在旋轉過程中不太穩定，造成了一部分速度的損失，超越器械能力不夠。

優秀鐵餅運動員；蘇欣悅；投擲技術；生物力學；分析

鐵餅是中國田徑傳統的優秀項目之一，隨著科技和生產力的不斷發展使得鐵餅的訓練更加專業化和科學化，近幾年涌現出了一大批優秀的青年運動員，蘇欣悅便是其中的一個代表。本文的研究對象是中國女子田徑運動員蘇欣悅，她在近幾年的比賽中都取得了不錯的成績，見表1。

表1 蘇欣悅近5年的成績表

以選手2017年個人最好成績來計，可以排在今年世界第5。

本文采用三維攝像解析法對蘇欣悅在2012年全國田徑大獎賽肇慶站比賽的技術動作進行分析，與優秀運動員的平均值進行對比，分析出她鐵餅投擲技術動作的優缺點，為以后她的技術訓練提供理論指導。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

蘇欣悅1991年11月生，身高180m，該運動員身體素質出色，技術能力較好。先后獲得過2012年全國長投公開賽成都站第1名、2012年全國田徑大獎賽肇慶站第3名。近幾年的成績也穩步提升。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法 利用中國知網和萬方數據庫查閱近5年的文獻，以鐵餅投擲技術，女子，力學分析等關鍵詞進行檢索，對已有的研究文獻和碩博士論文進行認真研讀，了解目前研究進展，尤其是關注蘇欣悅的比賽和訓練情況。通過文獻查閱，充分了解了我國女子鐵餅運動員的技術特點，為本研究提供研究基礎。

1.2.2 三維錄像解析法 采用三維定點高速攝像對河北運動員蘇欣悅在2012年全國田徑大獎賽肇慶站決賽的第二投（60.32m）進行技術動作分析。研究使用高速攝像機（型號：Basler Abozfc），拍攝頻率：100fpa，1號機主光軸與投擲圈的直徑重合，2號機主光軸正對投擲圈的后半圓與1號機主光軸之間的夾角為90度。

通過攝像機拍下蘇欣悅的鐵餅投擲動作后，使用Ariel公司的APAS運動分析系統進行分析處理，通常采用松井秀治人體模型，確定適合的關節點，利用低通數字化濾波對原始數據進行平滑處理，截斷頻率為8Hz。

圖1 現場拍攝示意圖

2 研究結果與分析

2.1 技術階段的劃分和相關概念

本研究根據實際需要和所查閱的文獻資料，將所要分析的鐵餅技術劃分為5個階段：雙支撐起轉（預擺結束至R↑），預擺為旋轉動作做準備，通過預擺獲得一定的速度；單支撐旋轉（R↑至L↑）；騰空階段（L↑至R↓）；過渡階段（R↓至L↓）；最后用力階段（L↓至♂）[1]。注：R↑為右腳離地時刻；L↑為左腳離地時刻；R↓為右腳著地時刻；L↓為左腳著地時刻；♂為器械出手時刻。

肩髖角：肩橫軸與髖橫軸在水平面內所形成的夾角[2]。

拉引角：左肩與右肩的連線與右肩至鐵餅的連線在體后構成的夾角[3]。

2.2 雙支撐起轉動作的技術特征及分析

這個階段的技術特征要求運動員在規定的投擲圈內，左臂、左膝、左前腳掌同時積極主動轉動，使身體重心移過左腳時，投擲的手臂在肩后面，通過自身旋轉獲得一定的加速度從而將鐵餅投擲出去。運動員在投擲時的開始姿勢要做到適當的寬站位，以便最大限度的增加轉動半徑，為加大轉動慣量創造有利條件。通過數據收集整理得出此階段蘇欣悅的數據如表2和表3。

表2 雙支撐起轉的數據統計表

由表2 可以看出蘇欣悅雙腿支撐起旋時間為0.731s，短于優秀運動員0.473s，行程卻只有3.672m這說明蘇欣悅在雙腿支撐起旋階段用力時間過早，鐵餅速度起伏大，起轉速度穩定性不足。

表3 雙支撐起轉的數據統計表

在鐵餅旋轉技術的測量中，肩髖角、拉引角是常用的兩個指標。其中肩髖角是肩軸與髖軸形成的扭轉角，拉引角是軀干與投擲臂形成的角，反映肩胸臂打開狀況，是判斷運動員身體的“扭緊”狀態[4]。由表2可以看出蘇欣悅的肩髖角分別為89.2o和65.8o而世界優秀運動員Hellmann的肩髖角27.4o，Khristova為66.2o[3]。大量研究文獻表明，這個階段的肩髖角測量結果還需要結合不同運動員的運動習慣、技術風格、運動水平、運動技能等多方面的情況來分析獲得的數據。蘇欣悅的拉引角在右臂擺臂最大時刻為102.3o而右腳離地時刻為115.9o呈現出增大的情況，說明她在雙支撐起轉時，右手臂控制鐵餅的能力稍差，鐵餅沒有很好的控制在身體后面。

2.3 單支撐旋轉動作技術特征與分析

這個階段的技術特征要求運動員右腿保持低平狀態，大幅度的擺動；左腿轉動的同時蹬地，達到左右腿協調配合完成動作，同時左臂控制旋轉方向，使身體在轉動中平穩的向前移動。通過轉動使運動員和鐵餅在此階段能獲得一定的加速度，形成人體充分扭緊狀態為最后用力階段做好準備，超越器械形成有利的用力預備姿勢[5]。此階段左腳作為支撐點，左腳左肩作為旋轉軸，形成一個“動態平衡旋轉軸”。

表4 單支撐旋轉的數據統計表

該階段的技術動作要求對蘇欣悅不僅對技術要領掌握非常好，還要求她有很好的身體協調能力。根據運動生理學骨骼肌收縮原理可知，骨骼肌收縮可以維持身體姿勢，通過關節傳遞動作完成各項運動，骨骼肌的肌力大小可以通過募集更多的運動單位來提高。由表4可知，蘇欣悅在0.53s的時間內平均速度從4.25 m/s提高到7.90 m/s速度有了很大程度的提高，這說明該運動員在支撐階段的加速能力比較強，可以獲得一個較好的初速度，應該繼續保持這種能力。

表5 單腿支撐旋轉的數據統計表

由表5可知，蘇欣悅在單腿支撐階段右髖和右肩的數值均大于左髖和左肩，右髖的平均速度分別比優秀運動員小了0.346m/s而左髖比優秀運動員大了0.278m/s，右肩和左肩比優秀運動員分別大了0.813m/和0.474m/s.可以看出蘇欣悅身體左右協調能力較好。但是右髖的速度小于優秀運動員，而左肩和左髖的速度大于優秀運動員，這就說明蘇欣悅在單支撐旋轉時，左肩的平均速度較大，這樣就容易造成左肩打開的太早，而研究表明在左側的肌肉如果沒有充分拉長就沒有辦法儲存較大的彈性勢能，這與雙支撐階段上肢擺動過大有關系。

由表5中還能看出蘇欣悅肩髖角的變化。她左腳離地時，肩髖角比優秀運動員大了4.0o，這說明蘇欣悅在雙支撐旋轉結束時，下肢擺動角度不夠，擺動腿擺動的力量不夠，不積極。拉引角方面蘇欣悅在右腳離地時刻到左腳離地時刻增加了27.7o，世界優秀運動員可以增加30o左右，說明蘇欣悅在單支撐旋轉階段時，右手臂沒有很好的控制在身后，她對鐵餅的控制和超越能力還不夠，這可能是她后面訓練需要關注的關鍵點之一。

2.4 騰空階段動作的技術特征與分析

騰空動作的技術特征要求左腿向下蹬伸，右腿抬高屈膝屈髖，右側小腿外展外旋，向圓心方向擺動轉扣，進入騰空。由于在短時間內，左腿蹬伸，右腿外擺，右側髖關節不停轉動，導致運動員的軀干和右臂拉得很緊，同時，當左腿內扣下壓著地之前，左側膝關節會急速向右側膝關節靠攏，右腳掌在圓心附近著地標志騰空階段結束。因此，前期單支撐轉動的動作就決定了此階段身體的結構，動作完成的質量。在騰空的瞬間，左腿應該積極靠向右腿，從而增加下肢轉動的角速度，盡量減少身體重心上下起伏。由表5可以看出蘇欣悅的騰空時間為0.15s而世界優秀運動員為0.10s，蘇欣悅的騰空時間較長這是由于在單支撐階段左肩打開過早右髖的動力不足從而造成人體騰空時間過長。

騰空時運動員處于無支撐狀態，要求運動員具備很好的保持動態平衡和維持身體平衡的能力。由表5、表6可知蘇欣悅在右腳著地時，拉引角為133.2o，比左腳離地時刻143.6o減少了10.4o，而優秀運動員可以減少了4.6o，這說明騰空階段蘇欣悅沒有較好的保持上肢的牽拉狀態。從肩髖關節運動的速度上來看蘇欣悅的左右肩相差0.126m/s，優秀運動員相差0.898 m/s 左右髖相差1.004m/s，優秀運動員相差1.149 這說明蘇欣悅的左右髖和左右肩的運動速度不如優秀運動員，相對扭轉速度不足，身體扭轉程度不緊。從右腳著地時刻右腳的髖關節和膝關節的角度數值都小于優秀運動員，這是因為蘇欣悅身體重心姿勢較低，右腳的主動著地的意識不足，這樣就導致她騰空時間的延長。

表6 騰空階段的數據統計表

2.5 過渡階段的技術特征與分析

從右腳落地到左腳落地的轉化階段，稱為過渡階段。此階段對于鐵餅成績的提高有重要作用，是不可忽視的階段。在過渡階段，運動員如果能高效完成動作，會有利于減少轉動速度的損耗，提高旋轉速度的利用率，為最后用力階段動作的完成創造有利條件。蘇欣悅在這一階段的轉換時間為0.16s，世界優秀運動員不洛娃，考斯坦轉換時間分別為0.15s，0.17s。蘇欣悅在速度轉換時間上與世界優秀運動員相當，表現出了中國女子鐵餅運動員轉換速度快的技術特點，應繼續保持這一特點，為后面技術動作的完成創造良好的條件。

表7 騰空轉換階段的數據分析

由表7中肩、髖平均速度來看，蘇欣悅的左髖速度比右髖速度快0.470m/s，左肩速度比右肩速度快1.755m/s。優秀運動員左髖速度比右髖速度快1.270 m/s，左肩速度比右肩速度快1.055 m/s，因此，她的左、右髖的相對運動速度劣于優秀運動員，左、右肩的相對速度優于優秀運動員，這樣的相對運動速度不利于形成超越器械的動作，也不利于延長人體做功的距離，從而不能很好的獲得出手時的動能。

由表7中左腳著地時刻的肩髖角來看，蘇欣悅在左腳著地時，肩髖角為35.9o，劣于優秀運動員的36.5o，這個數據說明她軀干的扭緊度不夠。蘇欣悅在這一時刻的拉引角為114.3o，優秀運動員為140o，蘇欣悅在這一階段上肢伸展幅度大于優秀運動員，這樣就可能影響她右腳著地后的快速旋轉，也就可能導致她左腳著地不穩。

2.6 最后用力動作的技術特征與分析

此階段是投擲技術動作的主要階段。最后用力動作與右腳單支撐旋轉是緊密聯系的，它包括右腳著地后的積極轉動，左腳即將著地之前以及鐵餅離手，要求右腿、右髖積極旋轉的同時蹬地，腰部腹外斜肌、腹內斜肌用力收縮轉動，左手臂努力擺向投擲方向，以胸部肌肉帶動手臂產生強大的爆發力，從而投出鐵餅，達到最佳效果。該階段是出手前的最后一次加速階段，決定了投擲遠度的重要技術環節。

表8 最后用力轉換階段數據分析

由表8中的時間來看，蘇欣悅最后用力時間為0.170s，查閱文獻可知優秀運動員的合理時間為0.10s-0.20s，本研究獲得的蘇欣悅的數據與優秀運動員時間一致，說明她在最后用力階段所用的時間合理，完成動作的速度快，有利提高成績。

由表8中的鐵餅行程來看，蘇欣悅鐵餅行程只有3.445m，與優秀運動員一致。出手高度只有1.495m小于優秀運動員1.518m。蘇欣悅身高1.80m，臂長1.86m顯示出很好的身體優勢。從數據分析中可以看到，她在最后用力階段沒有發揮出身高，臂長的優勢，在以后的訓練中應該加強這方面的訓練，極大的發揮她自身說明蘇欣悅在這方面有很大的提升空間。出手的角度也是影響比賽成績的一個很重要的因素。蘇欣悅的出手角度（表7）32.8o小于優秀運動員36.9o。出手角度過小從而導致運動成績的損失。從出手速度來看，蘇欣悅為23.93m/s小于優秀運動員25.05m/s。這與蘇欣悅在過渡階段沒有很好的完成超越器械的動作從而導致不能獲得較好的出手時初速度。

表9 最后用力階段速度參數的比較

由表9中的身體運動速度來看，蘇欣悅右髖的速度測量值（3.163）和右肩的速度測量值（3.895）都優于優秀運動員，而左髖的速度測量值（1.968）和左肩的速度測量值（3.285）都小于優秀運動員，這樣的結果導致她左側身體運動速度比右側慢，左髖、左肩產生肌力不夠，無法迅速跟進，從而導致身體重心在最后出手時落在了支撐點的后面，不能有效完成緩沖，嚴重影響水平速度的增大。

由表9中兩腳支撐距離來看，蘇欣悅兩腳支撐距離只有0.575m，小于優秀運動員的0.991m。兩腳支撐距離小不僅會減小最后用力的距離，降低投擲成績，還增大了腳與投擲圈前沿的距離。由于鐵餅是通過投擲圈的圓心，以投擲圈前沿為起點丈量成績的，所以這也將嚴重影響她的成績測量值。

3 結 論

（1）蘇欣悅雙支撐起轉時間為0.75s，短于優秀運動員0.473s，用力時間早，鐵餅起轉速度不穩定，起伏比較大。右腳離地時，由于拉引角和肩髖角加大，上肢伸展幅度大，軀干扭緊度不好，人體旋轉半徑小，旋轉角動量不足。

（2）蘇欣悅在單支撐旋轉階段旋轉時間在0.53s的時間內平均速度從4.25 m/s提高到7.90 m/s速度有了很大程度的提高，這說明該運動員在支撐階段的加速能力比較強，可以獲得一個較好的初速度，應該繼續保持這種能力。右髖的速度小于優秀運動員，而左肩和左髖的速度大于優秀運動員，說明蘇欣悅在單支撐階段左肩平均速度較大，打開時間太早，導致她左側的肌肉沒有時間充分拉長，這樣就造成她超越器械的能力不足，這與雙支撐階段上肢擺動過大有很大的關系。

（3）蘇欣悅在騰空階段騰空時間為0.15s長于世界優秀運動員為0.10s，相對扭轉速度不足，身體扭轉程度不緊。從右腳著地時刻右腳的髖關節和膝關節的角度數值均小于優秀運動員，身體重心姿勢較低，右腳的主動著地的意識不足，從而延長了騰空時間。

（4）蘇欣悅在騰空轉換階段速度損失較大，上肢伸展幅度較大，運動速度慢，沒有很好的將器械留在身體后面，軀干扭緊度不足。

（5）蘇欣悅在最后用力階段轉換時間為0.170s與優秀運動員0.10s-0.20s相當。這個階段，她兩腳距離和鐵餅行程較短，旋轉半徑不足，完成動作較快，出手的角度小，出手的高度低，同時，她在最后用力時右側軀干速度高而左側軀干速度低，這樣就造成左側相對速度較慢，用力不足，這都將影響她的比賽成績。。

[1] 李建臣，肖 濤.我國優秀女子鐵餅選手旋轉階段肩髖餅速度變化的三維動力學特征[J].廣州體育學院學報，2003，32（05）：69~70.

[2] 申榮芳，李建臣.對我國女子鐵餅優秀運動員的技術分析[J].廣州體育學院學報，2002，22（02）：63~68.

[3] 田徑項目奧運攻關課題組.國家田徑集訓隊女子鐵餅技術診斷[J].天津體育學院學報，2000，16（02）：35~38.

[4] 李健臣，馮國群，等.濟南全運會前八名女子鐵餅運動員投擲技術時空特征的三維運動學分析[J].北京體育大學學報，2012，35（05）：109~114.

[5] 張英波.擲鐵餅：現代投擲技術與訓練[M].北京：北京體育大學出版社，2003：22~26.

The Biomechanical Analysis of the Discus Throwing Technique of the Excellent Discus Thrower in China

He Ye

School of Sports, Leshan Normal College, Leshan Sichuan, 614000, China.

This paper USES literature, 3 d video analytic method analysis Su Xinyue in 2012 grand prix zhaoqing RACES of the country's discus throwing action, and with excellent athletes average price comparison analysis, find the advantages of technical action and determine, provide theoretical guidance for the technical training, improve the discus throwing.The results show that in the right leg to the left foot touchdown phase, the technical features of Su Xinyue showed very fast, the characteristics of throwing arm in the rotating process is not so stable, caused the loss of part of speed, beyond the equipment capacity is not enough.

Excellent discus thrower; Su Xinyue; Throwing technique; Biomechanical; Analysis

1007―6891（2017）05―0043―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2017.05.11

G804.6

A

2017-06-27

2017-07-19