山東省優秀男子鉛球運動員旋轉推鉛球關節角度變化曲線特征分析

鄭 峰

(青島理工大學 體育教學部，山東 青島 266033)

目前主流的推鉛球技術有旋轉推鉛球與背向滑步推鉛球。旋轉技術為運動員提供了進一步提高成績的可能性，從而可以克服采用滑步技術出現的成績停滯不前的現象［1］。旋轉式推鉛球技術蘊藏著巨大的潛力。旋轉式推鉛球是以旋轉的方式穿過投擲圈，在投擲的最后時刻以直線方式投出。旋轉式推鉛球加速路線長，鉛球初速度大，動作連貫，且人體通過旋轉，為最后發力積累更多能量［2］。旋轉式推鉛球對旋轉技術的要求很高，如旋轉與用力的銜接，每次騰空后支撐腿的落地支撐等，空間和時間技術特征更為復雜，技術動作更不易掌握［3］。相對于對絕對力量要求較高的背向滑步推鉛球，旋轉式推鉛球更適合于體型小，靈活性高，絕對力量相對較弱，擅長于技術的中國運動員。

國內外研究運用三維錄像拍攝技術［2－6］，對運動員身體重心位置及速度的變化曲線，出手高度、速度，鉛球位移及速度變化，關節角度變化曲線等指標進行了研究。但大部分指標只是技術動作的一個外在表現，與發力方式關系不大，除了關節角度變化曲線指標。國內研究旋轉推鉛球關節角度變化的研究較少，只有隋新梅、韓媛媛、錢峰［7］運用三維圖像解析方法，對一名優秀運動員旋轉推鉛球技術中過渡階段的身體各主要關節角度變化進行運動學分析，通過了解在不同的時空中運動員各主要環節的角度變化，對其技術進行診斷。但是，并未對旋轉推鉛球關節角度曲線變化的基本特征進行總結。

關節角度曲線變化不僅與技術動作本身的要求有關，還與運動員的發力順序，發力時機有明顯的關系，本研究將對旋轉推鉛球關節角度曲線變化的基本特征進行總結，以期對本課題后續的肌電與足底壓力分析提供理論支持。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取2 名山東省優秀男子旋轉推鉛球運動員，在訓練過程中對其技術動作進行拍攝。拍攝地點為山東省田徑訓練館，拍攝時間為2012 年10 月。

序號 姓名 年齡 身高 體重 運動年限 運動等級1 李×× 23 1.88 120kg 10年 健將2 呂×× 20 1.83 110kg 8年 健將

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設置

使用2 臺高清攝像機沿動作地點呈圓周形放置(如圖1)，相機位置距離動作地點10 米。機身高1.2米，攝像機拍攝頻率為50 Hz，曝光時間1/250 s。使用Ariel 運動生物力學分析軟件進行錄像解析，數據提取，并運用低通濾波對原始數據進行濾波處理。

圖1 儀器擺放圖

要求每個運動員以85%最好成績投5 次，選取成績最好的3 次進行分析。

1.2.2 指標選取

肩髖夾角的變化曲線:肩橫軸與髖橫軸在水平面內所形成的夾角。

肩關節角度的變化曲線:肘關節、肩關節連線與肩關節、髖關節連線所構成的夾角。

髖關節角度的變化曲線:膝關節、髖關節連線與髖關節、肩關節之間連線在體前所形成夾角。

膝關節角度:髖關節、膝關節連線與膝關節、踝關節連線的夾角。

踝關節角度的變化曲線:膝關節、踝關節連線與踝關節、腳尖連線所構成的夾角。

階段用時:雙腿支撐階段，單腿支撐階段，騰空階段，過渡階段和最后用力階段占總時間的百分比。

1.2.3 統計學方法

使用SPSS13.0 統計軟件，對所獲得的數據進行統計學分析，均值±標準差。

2 結果與分析

將旋轉推鉛球整個技術動作分為:雙腿支撐階段，單腿支撐階段，騰空階段，過渡階段和最后用力階段五個階段。

圖2 技術階段圖

2.1 運動學時間指標

運動員雙腿支撐階段占40%，單腿支撐階段占31%，騰空階段占6.7%，過渡階段占8.9%，最后用力階段占13.4%。

表1 技術階段時間表

2.2 運動學角度指標

2.2.1 肩髖夾角在各技術階段的變化特征

肩髖夾角是反映身體扭轉程度的一個重要參數。從力學角度分析，肩髖夾角越小，運動員軀干向右側轉體的幅度越大，即身體扭轉的幅度增大，從而增加了預擺用力加速的距離。

雙腿支撐準備階段特征是:在旋轉開始前，肩髖夾角較小，隨著預擺開始，肩髖夾角逐漸增大，從右腳離地時刻開始減小。從圖3 可看出，靜止時，運動員肩髖角度為19 度。此角度較小，說明準備階段扭轉不充分。雙支撐階段往單支撐階段轉換的過程中，運動員的肩髖夾角都逐漸減小，說明上體旋轉快于下肢旋轉。但運動員在起始階段曲線較平穩，肩髖夾角突然增大至39 度，出現曲線的一個有分叉的峰值，說明運動員在預擺階段上體預擺不充分，與其下肢在預擺時跟隨上體旋轉過多有關系。在曲線下降階段，曲線先增大再減小，說明在從雙支撐向單支撐過度的時候，下肢轉動快于上體轉動，使肩髖夾角先增加再減小，使角度先達到了17°，但是這個角度偏小，與張俊投擲19.18 m時的22 度有較大差距，說明軀干旋轉不夠或者下肢旋轉過快。

單腿支撐階段是指雙腿支撐階段右腳離地之后，形成的左腿單獨支撐階段。運動員肩髖夾角由雙腿支撐階段最大扭緊時的38.6 度降到右腿離地時的8.10度，與優秀運動員從44 ～48 度到20 ～23 度變化的幅度接近。在右腳離地后，肩髖夾角下降，表明單支撐階段肩關節與髖關節的擰力逐漸釋放，于是鉛球獲得了一定的速度。

騰空階段是指從運動員左腳離地到右腳再次離地的階段。由表1 可知，運動員騰空階段所占比例較大，而騰空時間越長，速度損失越多。在騰空階段，肩髖夾角越大，越利于為接下來的過渡階段的二次扭轉形成較佳的身體姿勢，而本研究中運動員19 度的肩髖夾角偏小，不利于二次扭轉。

過渡階段，即右腳著地到左腳著地形成雙支撐的階段，是指連接前階段旋轉和最后用力階段的重要技術環節。在此階段，運動員肩髖夾角是先下降再上升，然后達到最大值，即肩髖處于最大的扭緊狀態，這樣能保持并適當增加鉛球在前期旋轉階段獲得的水平速度，有助于形成超越器械的最后用力姿勢。運動員肩髖夾角達到了75 度，說明運動員較好的完成了超越器械的動作。

最后用力階段是指運動員左腳著地至鉛球出手這個過程。此階段，運動員肩寬夾角呈下降趨勢，降到零點，說明最后用力時運動員的肩橫軸幾乎平行。

圖3 肩髖夾角變化曲線(注:X 軸中，1 ～38 為雙支撐階段，38 ～62 為單支撐階段，62 ～67 為騰空階段67 ～77 為過渡階段，77 ～90 為最后用力階段)

2.2.2 肩關節角度在各技術階段的變化特征

如圖4，曲線圖可以看出，雙支撐階段運動員左肩前段曲線起伏較大，后期下降;運動員左側肩關節角度大于右側肩關節角度。在單腿支撐階段，運動員的左肩角和右肩角均呈加大趨勢;在騰空階段，投擲時運動員的左肩角呈單峰;最后用力階段右肩關節曲線呈上升趨勢，在出手時刻達到最大值148 度。

2.2.3 髖關節角度在各技術階段的變化特征

在雙腿支撐階段，運動員的左髖角和右髖角值達149 度。在單腿支撐階段，運動員右髖角幅度加大，說明身體向左前傾加大，左髖角變化不大。在騰空階段，左髖角和右髖角都有明顯的下降。在過渡階段，運動員左髖角下降，右髖角上升，左髖角度下降說明，身體重心不穩定，但下降后立即回升，有利于身體平穩的向前加速。在最后用力階段，運動員左髖角和右髖角均呈上升趨勢，是下肢蹬伸的結果。

2.2.4 膝關節角度在各技術階段的變化特征

雙腿支撐階段，運動員左膝角稍大于右膝角，但在雙腿支撐階段結束時，右膝角角度急劇下降，左膝角下降比較平穩，大于右膝角。在單腿支撐階段，運動員右膝角度上升至最大值。

騰空階段，如圖所示，運動員的左膝角、右膝角角度呈下降趨勢，右膝角角度大于左膝角角度。

過渡階段，運動員的左膝角角度先減小再增大。左膝角度先減小，有利于縮短左腿的旋轉半徑，加快左腿角速度，進而縮短過渡時間。然而隨著身體左轉，左膝角角度又發生了變化，為了加快左腿著地，并形成堅固的左支撐，利于運動員重心向投擲方向移動，提高人體和鉛球的旋轉速度，左膝角逐漸加大，由膝關節屈轉為膝關節伸。

最后用力階段運動員的左膝角為166 度，上體稍有后仰，左腿支撐動作略顯松弛。

2.2.5 踝關節角度在技術階段的變化特征

雙支撐階段，運動員的右踝角角度呈上升趨勢，最后時刻右踝角大于左踝角。單支撐階段，運動員右踝角度從預擺階段的103 度升到單支撐階段的130 度，說明運動員蹬伸不夠充分。過渡階段，運動員的右踝角比單支撐階段有明顯的減小，運動員從112 度減小至52 度，說明著地后腳尖有外翻的動作。運動員右腳外翻。最后用力階段，踝角都明顯增大，說明蹬地發力。

3 結論

3.1 運動員肩髖夾角在各技術階段的變化特征是:雙支撐階段肩髖夾角由小變大再減小;單支撐階段呈明顯下降趨勢;騰空階段減小;過渡階段達最大值;最后用力階段減小。

3.2 運動員肩關節角度在各技術階段的變化特征是:雙支撐階段左肩前段曲線起伏較大，后期下降;單腿支撐階段左右呈加大趨勢;騰空階段，左肩角呈單峰;最后用力階段右肩角度上升，在出手時刻達到最大值148 度。

3.3 運動員髖關節角度在各技術階段的變化特征是:雙腿支撐階段髖角為149 度;單腿支撐階段右髖角幅度加大;騰空階段，左髖角和右髖角都明顯下降;過渡階段左髖角下降，右髖角上升;最后用力階段，左、右髖角均上升。

3.4 運動員膝關節角度在各技術階段的變化特征是:雙腿支撐階段左膝角大于右膝角，但在雙腿支撐階段結束時，右膝角急劇下降，左膝角比較平穩下降;單支撐階段右膝角度上升至最大值;騰空階段左、右膝角下降;過渡階段，左膝角度先減小再增大;最后用力階段左膝角為166 度。

3.5 運動員踝關節角度在各技術階段的變化特征是:雙腿支撐階段右踝角上升;單腿支撐階段右踝角度上升;過渡階段從112 度減小至52 度;最后用力階段明顯增大。

［1］張寶峰.對我國優秀女子鐵餅運動員肩、髖動作特征的研究.［J］中國體育科技，2000，36(5):26－28.

［2］文世林.男子鉛球運動員使用旋轉技術的實驗研究.［J］首都體育學院學報，2007，19(4):53－55.

［3］張懷金.胡金平.對男子旋轉推鉛球技術優點的研究.［J］山東教育學院學報，2003(3):105－106.

［4］Nicholas P.Lint home，Optimum release angle in the shot put，Journal of Sports Seienees，2001(19):359－372.

［5］劉建國.對我國優秀男子鉛球運動員選手最后用力技術的分析［J］，體育科學，2000，(11):84－85.

［6］Bartonietz，K..Rotational shot Put Technique:Biomechanical findings and recommendations for training.Track and Field Quarter Review.1994(3):18－29.

［7］隋新梅.體育科研［J］，張峻旋轉推鉛球過渡階段主要關節角度:變化特征分析，2012，(3):82－84.

［8］Kyriazis T.A.，Terzis G，Boudolos K.，et al.Muscular Power，Neuromuscular Activation，and Performance in Shot Put athletes At Preseason and at Competition Period［J］.The Journal of Strength and Conditioning Research，2009(6):1773－1779.

［9］白光斌.李玲背向滑步推鉛球技術的生物力學分析［J］.山東體育學院學報，2008，24(3):66－68.

［10］白光斌，龔銳.李梅菊背向滑步推鉛球技術動作的速度節奏分析［J］.山東體育學院學報，2007，23(5):94－95.

［11］馬志云.我國優秀男子鉛球運動員過渡技術的三維運動學分析［J］.山東體育學院學報，2008，24(4):68－71.