關(guān)于標(biāo)槍項(xiàng)目中鞭打動作應(yīng)用的研究

□ 姚建明 向渝（中國民航飛行學(xué)院體育部 四川 廣漢 618307）

1 、引言

在進(jìn)行某些體育項(xiàng)目的運(yùn)動時，為了能夠高質(zhì)量的完成動作，常需要雙臂或雙足具有較快的速度。學(xué)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(chǎn)生極大速度的動作形式稱為“鞭打”。在體育運(yùn)動中，很多項(xiàng)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(rèn)為是“鞭打動作”。上肢“鞭打動作”的應(yīng)用如排球、羽毛球的揮臂擊球動作，投擲標(biāo)槍的出手瞬間；下肢的“鞭打動作”應(yīng)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(yùn)動員做動作的感覺，并且動作質(zhì)量的高低是決定成績優(yōu)劣的關(guān)鍵。因此，這一動作被譽(yù)為擲標(biāo)槍的靈魂。

2 、“鞭打動作”在標(biāo)槍項(xiàng)目中的作用分析

“鞭打動作”的力學(xué)原理與抽鞭子的力學(xué)原理較為相像。抽鞭子時，手臂帶動鞭子根部快速運(yùn)動，然后迅速制動，使鞭子根部的動量向鞭梢傳導(dǎo)。因?yàn)楸奚逸^輕，所獲得的運(yùn)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(chǔ)可解釋為動量傳遞的結(jié)果，質(zhì)量較大一端的動能通過制動向質(zhì)量較小一方傳遞，使質(zhì)量較小一端獲得快速的運(yùn)動。人在運(yùn)動中的“鞭打動作”是通過角動量在相鄰關(guān)節(jié)間的傳遞實(shí)現(xiàn)的。主要是利用肌肉收縮力，使遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)產(chǎn)生角加速度，而遠(yuǎn)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(yuǎn)端，加上肌肉主動發(fā)力的過程，使得運(yùn)動鏈末端環(huán)節(jié)產(chǎn)生極大的運(yùn)動速度和打擊力量。

2.1 、影響標(biāo)槍運(yùn)動成績的因素分析

通過分析擲標(biāo)槍的飛行軌跡發(fā)現(xiàn)其成績?nèi)Q于三大因素，這三大因素就是標(biāo)槍參數(shù)、標(biāo)槍飛行初始條件和環(huán)境因素。其中，標(biāo)槍參數(shù)是指標(biāo)槍的重心、質(zhì)量等；標(biāo)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(biāo)槍的參數(shù)及環(huán)境因素不變的情況下，我們只研究標(biāo)槍飛行的初始條件對標(biāo)槍飛行距離的影響，因?yàn)橥稊S運(yùn)動是一種斜拋物體運(yùn)動，投擲距離可以簡單的用圖 1來表示。

圖1 斜拋物體運(yùn)動軌跡

根據(jù)力學(xué)中斜拋物體方程式，可以計(jì)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(biāo)槍的遠(yuǎn)度，就要在一定范圍內(nèi)、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(biāo)槍運(yùn)動員，身高可能會提升，而出手速度也可通過專門性訓(xùn)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(yùn)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(yùn)動員訓(xùn)練以及成年運(yùn)動員訓(xùn)練中，標(biāo)槍的出手速度對成績的好壞都會起著至關(guān)重要的作用。

2.2 、“鞭打動作”對標(biāo)槍出手速度的作用

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

圖2 標(biāo)槍運(yùn)動基本過程

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

標(biāo)槍完整的技術(shù)動作是沖量向動量的轉(zhuǎn)換，所以符合上述公式。所以在標(biāo)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(shù)與“鞭打動作”質(zhì)量的高低。在最后用力階段的“鞭打動作”可以充分促進(jìn)沖量向動量的轉(zhuǎn)化，是助跑與最后用力的催化劑，良好的“鞭打動作”可以使運(yùn)動員獲得更大的出手速度。

2.3 、“鞭打動作”與超越器械的關(guān)系

標(biāo)槍運(yùn)動中的“超越器械”是在最后用力之前，身體經(jīng)助跑以獲得較快速度，使得髖部的運(yùn)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(biāo)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(qū)。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(chǎn)生彈性勢能，而其能否迅速轉(zhuǎn)化為動能取決于肌肉收縮轉(zhuǎn)換的時間長短。其時間轉(zhuǎn)換越短，轉(zhuǎn)化動能的利用率越高。因此，運(yùn)動員要經(jīng)過長時間練習(xí)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(biāo)槍最后用力階段的技術(shù)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(jié)束時，身體會依靠慣性繼續(xù)向前，當(dāng)身體重心越過支撐點(diǎn)時要快速進(jìn)行“鞭打動作”。此時右腳由腳跟迅速過度到腳掌，同時進(jìn)行有力的蹬地。緊接著左腿主動地向前邁步，左腳著地時進(jìn)入制動，形成身體左側(cè)的堅(jiān)固支撐，這樣就創(chuàng)造了右腿繼續(xù)蹬轉(zhuǎn)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(jìn)一步向前移動，軀干部分以左側(cè)為軸迅速轉(zhuǎn)向投擲方向，使身體軀干部分肌肉拉緊，快速轉(zhuǎn)動，投擲臂要轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yùn)動逐漸彎曲，當(dāng)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(biāo)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(yùn)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(biāo)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(zhuǎn)變符合生物力學(xué)“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(shí)現(xiàn)。這樣才能保證人體動量向標(biāo)槍的有效轉(zhuǎn)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(nèi)部某些環(huán)節(jié)的制動可以使角動量在體內(nèi)快速傳遞與轉(zhuǎn)移?！氨薮騽幼鳌敝薪莿恿康膫鬟f是通過相鄰環(huán)節(jié)相互作用力產(chǎn)生的沖量矩來實(shí)現(xiàn)的。

圖6 鞭打動作發(fā)力及關(guān)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(yuǎn)端環(huán)節(jié)的肌肉收縮力，當(dāng)其作用于遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)時，會對近端環(huán)節(jié)產(chǎn)生阻力使之制動，同時近端環(huán)節(jié)的動量向遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)傳遞，使遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)產(chǎn)生更大的角加速度β2。

根據(jù)上面的分析可知，在擲標(biāo)槍的最后用力過程中（以右手為例），下肢左側(cè)強(qiáng)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(biāo)槍的快速轉(zhuǎn)動。根據(jù)動量守恒定律，在不受外力情況下，由人和標(biāo)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(biāo)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(nèi)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(shí)現(xiàn)這一目的，身體各環(huán)節(jié)要盡力的向投擲方向運(yùn)動，并且需要協(xié)調(diào)配合。所以，運(yùn)動員在做“鞭打動作”時，各肢體的運(yùn)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(dú)立的動作組成，其力學(xué)原理要求是:加速——制動——傳遞——高速?！氨薮騽幼鳌钡挠昧樞蚴窃诔狡餍祫幼鞯幕A(chǔ)上，右腿迅速而有力的蹬地，從而推動髖關(guān)節(jié)向投擲方向轉(zhuǎn)動。從而使上臂做水平內(nèi)收動作，在上臂外展90°時，肘關(guān)節(jié)會得到一個向前的運(yùn)動速度。之后，肘關(guān)節(jié)伸展并制動，使腕關(guān)節(jié)得到一個向前的運(yùn)動速度。在肘關(guān)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(guān)節(jié)得到一個向前的運(yùn)動速度。最后，腕關(guān)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(dá)到最大。由此可見，運(yùn)動員在做“鞭打動作”時身體各環(huán)節(jié)遵循“軀干向前擰轉(zhuǎn)→上臂內(nèi)收→肘關(guān)節(jié)伸展→上臂內(nèi)旋→腕關(guān)節(jié)運(yùn)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(rèn)為，上肢關(guān)節(jié)活動遵循“大環(huán)節(jié)帶動小環(huán)節(jié)的依次加速運(yùn)動”運(yùn)動形式，即表現(xiàn)為“肩——肘——腕”的活動順序。但是傳統(tǒng)認(rèn)識的運(yùn)動順序原理在三維條件下是不正確的。環(huán)節(jié)運(yùn)動的順序應(yīng)該與支配關(guān)節(jié)的肌肉力矩大小有關(guān)，肌肉力矩大的運(yùn)動形式先于肌肉力矩小的產(chǎn)生運(yùn)動，即產(chǎn)生肩——肘——肩——腕的運(yùn)動順序。

4 、啟示

本文通過研究“鞭打動作”在標(biāo)槍項(xiàng)目中的作用，發(fā)現(xiàn)正確的“鞭打動作”可以提高擲標(biāo)槍的出手速度，從而有效的提高擲標(biāo)槍的成績。本文還對“鞭打動作”在最后用力階段進(jìn)行了技術(shù)分析，闡述了“鞭打動作”身體各環(huán)節(jié)如何進(jìn)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(biāo)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(zhì)量的“鞭打動作”能夠成為標(biāo)槍項(xiàng)目取得優(yōu)異成績的關(guān)鍵。希望本文能夠?qū)υ擁?xiàng)目的運(yùn)動員提高成績以及教練員教授技術(shù)發(fā)揮積極作用。

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