鞭打動(dòng)作在標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

蔣慧宇，張偉

●運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與競賽●

鞭打動(dòng)作在標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

蔣慧宇，張偉

通過對(duì)擲標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)中鞭打技術(shù)動(dòng)作的研究分析，尋找鞭打技術(shù)動(dòng)作中存在的問題。運(yùn)用文獻(xiàn)資料法、邏輯分析法以及力學(xué)分析等研究方法，對(duì)鞭打動(dòng)作在擲標(biāo)槍最后用力過程進(jìn)行分析，尋找和解決提高運(yùn)動(dòng)成績的途徑，為今后的教學(xué)和訓(xùn)練提供有利的依據(jù)。

鞭打動(dòng)作；標(biāo)槍；超越機(jī)械

當(dāng)前眾多體育運(yùn)動(dòng)在開展過程中需要通過雙臂或雙腿等快節(jié)奏運(yùn)動(dòng)促進(jìn)動(dòng)作高質(zhì)量完成，從而獲得理想成績。各專家學(xué)者將運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中由于克服阻力或在本體位移過程中人肢體有節(jié)奏的加速和制動(dòng)從而在肢體末端產(chǎn)生較高速度方式稱作鞭打。結(jié)合標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)來看在出手瞬間動(dòng)作與踢球、游泳等打水動(dòng)作較為類似，且該動(dòng)作決定標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)過程，因此鞭打動(dòng)作被稱作標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)靈魂動(dòng)作。

1 標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)中鞭打動(dòng)作作用研究

從動(dòng)力學(xué)原理來看，鞭打動(dòng)作與抽鞭子過程較為類似。抽動(dòng)鞭子過程中，通過手臂關(guān)節(jié)動(dòng)作最終將力量傳遞至手部并間接轉(zhuǎn)移至鞭子，在此過程中動(dòng)量由鞭子根部逐漸向鞭梢傳遞，由于鞭梢質(zhì)量較輕，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知鞭梢會(huì)獲得較大速度，總結(jié)整個(gè)過程就是加速—制動(dòng)—傳遞—加速—高速，從本質(zhì)上看該過程是一個(gè)動(dòng)量傳遞過程，即質(zhì)量較大的物體使得自身獲得速度后通過制動(dòng)過程在一瞬間將動(dòng)量傳輸至質(zhì)量較小物體，從而使得質(zhì)量較小物體獲得較大瞬間速度。擲標(biāo)槍過程的鞭打動(dòng)作主要通過角動(dòng)量在人體關(guān)節(jié)傳遞，即通過人體手臂肌肉收縮產(chǎn)生角加速度，并造成遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)產(chǎn)生角加速度，通過肌肉收縮作用反作用于近端對(duì)其造成制動(dòng)。制動(dòng)過程中近端環(huán)節(jié)被降速，其角動(dòng)量傳輸至遠(yuǎn)端，從而使得末端產(chǎn)生較大的速度和力量。

1.1 擲標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)影響成績因素分析

通過擲標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)軌跡不難看出影響標(biāo)槍飛行軌跡和飛行速度的因素主要有標(biāo)槍參數(shù)、初始飛行條件、環(huán)境因素等。其中標(biāo)槍參數(shù)屬于標(biāo)槍固有特性，當(dāng)標(biāo)槍確定后其標(biāo)槍參數(shù)便不會(huì)發(fā)生變化，標(biāo)槍參數(shù)主要由其材料、重心、質(zhì)量分布等因素決定。初始飛行條件主要指出手角度及出手速度等，與人為因素關(guān)系較大。環(huán)境因素主要指擲標(biāo)槍是的空氣阻力及氣候環(huán)境等。本文研究鞭打動(dòng)作，因此假設(shè)標(biāo)槍參數(shù)和環(huán)境因素均保持不變，僅研究標(biāo)槍飛行初始條件。因此將初始飛行條件及距離以圖1方式描述出來：

圖1 標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)軌跡圖

如圖1所示標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)軌跡圖，根據(jù)拋體運(yùn)動(dòng)軌跡方程可將其飛行過程理論距離表示出來。

其中表示標(biāo)槍飛行距離，v表示標(biāo)槍出手速度，θ表示出手時(shí)標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)方向與水平面夾角，即出手角度。g表示重力加速度。由此可知S代表標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)成績，其影響因素主要有出手速度、出手角度以及標(biāo)槍高度。若要獲得良好標(biāo)槍成績必須在保證常量不變角度上提升出手速度、出手高度，并選擇合適出手角度。在實(shí)際操作過程中具體要提升哪種因素則因個(gè)人而定，例如對(duì)于青少年運(yùn)動(dòng)員而言，其身高會(huì)逐漸增長，因此可針對(duì)性練習(xí)出手速度，奠定出手技巧基礎(chǔ)，出手角度會(huì)隨著出手速度的變化而呈現(xiàn)一定范圍變化。對(duì)于成人運(yùn)動(dòng)員而言其身高基本不變，因此在訓(xùn)練中只能通過提升出手速度及選擇合適出手角度，由此可見出手速度是所有標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練重點(diǎn)，而鞭打動(dòng)作則是提升出手速度的有效方式，研究鞭打動(dòng)作在標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用對(duì)提升標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員成績有積極意義。

1.2 鞭打動(dòng)作對(duì)標(biāo)槍出手速度的作用

對(duì)擲標(biāo)槍進(jìn)行動(dòng)作分解可知整個(gè)過程由多個(gè)動(dòng)作組成，整個(gè)出手過程（見圖2）。由圖2可知所有影響因素中助跑以及最后時(shí)刻標(biāo)槍出手對(duì)于出手速度影響最大。

圖2 擲標(biāo)槍動(dòng)作分解圖

由動(dòng)量定理FT=MV（其中F表示作用力，T表示作用力時(shí)間，M表示標(biāo)槍質(zhì)量，表示標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)速度V）可知，在質(zhì)量不變基礎(chǔ)上，標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)速度大小取決于作用力F和作用時(shí)間T。

由于擲標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)過程可看作是沖量向動(dòng)量轉(zhuǎn)換過程，因此適用于動(dòng)量定理，上述公式成立。結(jié)合標(biāo)槍出手過程可知在保證標(biāo)槍質(zhì)量不變基礎(chǔ)上，其出手速度取決于助跑技術(shù)以及鞭打動(dòng)作，鞭打動(dòng)作通過與助跑技術(shù)有效結(jié)合可有效促進(jìn)沖量向動(dòng)量的轉(zhuǎn)化。助跑技術(shù)屬于訓(xùn)練基礎(chǔ)，且鞭打動(dòng)作是助跑技術(shù)的催化劑，因此通過科學(xué)有效的鞭打技術(shù)可以最大限度提升運(yùn)動(dòng)員出手速度。

1.3 鞭打動(dòng)作與超越機(jī)械的關(guān)系

投擲標(biāo)槍過程中的超越機(jī)械主要指在投擲前通過助跑獲得一個(gè)較快的出手速度，在此基礎(chǔ)上將身體扭緊形成一種下肢在前、上身在后的后傾姿勢，是投擲標(biāo)槍最后階段呈現(xiàn)出來的一種爆發(fā)前投擲姿勢，也是鞭打動(dòng)作的先驅(qū)動(dòng)作。為在投擲時(shí)獲得最大出手速度，需要將超越機(jī)械與先驅(qū)動(dòng)作有效結(jié)合起來。超越機(jī)械過程中通過肌肉收縮產(chǎn)生彈性勢能，該過程最終目的是將彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而轉(zhuǎn)化程度則取決于肌肉收縮轉(zhuǎn)換過程時(shí)間長短，時(shí)間越短則轉(zhuǎn)化率越高。因此運(yùn)動(dòng)員在一般訓(xùn)練中需要通過長時(shí)間練習(xí)提升機(jī)械超越與鞭打動(dòng)作間的延誤，并無限趨向于零延誤。只有這樣才能在發(fā)揮個(gè)人能力基礎(chǔ)上獲得最大出手速度。

2 標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)投擲階段技術(shù)分析

投擲標(biāo)槍最后階段，人體以左腳為地面支撐點(diǎn)，并在助跑最后階段身體在慣性作用下習(xí)慣性前傾，此時(shí)便呈現(xiàn)出以左腳支撐點(diǎn)為中心的弧形運(yùn)動(dòng)，人體呈現(xiàn)由超越機(jī)械的后仰向前傾姿勢轉(zhuǎn)變。人體中心由后向前，當(dāng)中心逐漸越過支撐點(diǎn)時(shí)便快速進(jìn)行鞭打動(dòng)作，此時(shí)腳步動(dòng)作逐漸轉(zhuǎn)移至右腳并由腳跟轉(zhuǎn)移至腳掌部分，該過程配合蹬地動(dòng)作便可促進(jìn)將肌肉彈性勢能轉(zhuǎn)化為出手時(shí)標(biāo)槍動(dòng)能。隨后左腿向前邁步促進(jìn)身體前傾，并在著地后借助于地面靜摩擦力為身體提供制動(dòng)，身體進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，左腳成為身體左側(cè)制動(dòng)支撐部位，該過程為右腿繼續(xù)蹬轉(zhuǎn)送髖部。配合左腿制動(dòng)作用右腿繼續(xù)用力蹬伸，促進(jìn)髖部逐漸超越肩部繼續(xù)向前移動(dòng)，此時(shí)人體軀干便以身體左側(cè)部位為旋轉(zhuǎn)軸迅速轉(zhuǎn)向標(biāo)槍投擲方向，從而使得軀干部位肌肉緊縮在快速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中投擲臂迅速轉(zhuǎn)向投擲方向，并逐漸對(duì)準(zhǔn)投擲方向，形成背弓。此時(shí)支撐部位仍舊處于持續(xù)發(fā)力狀態(tài)，身體前傾促進(jìn)重心逐漸轉(zhuǎn)移至左腿部位，保持投擲臂在身體后部便于最后投擲。胸部開始做牽引運(yùn)動(dòng)促進(jìn)投擲臂上臂帶前臂，手臂肘部在運(yùn)動(dòng)過程中逐漸形成彎曲狀，當(dāng)肘部與大臂所在之間呈現(xiàn)約900彎曲時(shí)，右腿瞬時(shí)用力蹬伸，胸部肌肉便在此過程中迅速收縮，右肩部位迅速運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)投擲臂及手腕部位，依次序做出鞭打動(dòng)作，并將動(dòng)量傳輸至手指部位用力撥動(dòng)標(biāo)槍，標(biāo)槍獲得初始動(dòng)能后速度迅速上升至最大值，并按照運(yùn)動(dòng)員投擲方向運(yùn)動(dòng)，在空中形成拋物線運(yùn)動(dòng)軌跡，自此整個(gè)標(biāo)槍投擲過程完成，標(biāo)槍最后落地距離與初始速度有重要聯(lián)系。最后用力時(shí)身體各環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)情況見圖3。

如圖3所示，運(yùn)動(dòng)員在投擲標(biāo)槍過程中其用力過程先以右腳為起始點(diǎn)，之后用力部位分別在腿部——髖部——身體軀干部位——肩部——肘部——手部幾個(gè)部位傳遞，以連貫動(dòng)作實(shí)現(xiàn)沖量向動(dòng)量轉(zhuǎn)換，并最終通過手部將標(biāo)槍投擲出去。身體各部位的連貫動(dòng)作及速度轉(zhuǎn)變與鞭打原理相符，即投擲過程可總結(jié)為助跑加速——制動(dòng)——傳遞——高速過程，該過程由眾多速度傳遞過程組成，且任一環(huán)節(jié)速度獲取均來自于前一環(huán)節(jié)加速及制動(dòng)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)人體產(chǎn)生沖量、將沖量轉(zhuǎn)換為動(dòng)量、將動(dòng)量轉(zhuǎn)換為標(biāo)槍的動(dòng)量，最終使得標(biāo)槍獲得較高出手速度。

3 鞭打動(dòng)作動(dòng)量傳遞

投擲標(biāo)槍過程中的鞭打動(dòng)作主要通過身體各環(huán)節(jié)角動(dòng)量傳遞使得末端部位獲得動(dòng)量積累，在此過程中身體各部位組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)某些環(huán)節(jié)制動(dòng)作用可促進(jìn)角動(dòng)量在各環(huán)節(jié)的有限傳遞，實(shí)現(xiàn)角動(dòng)量轉(zhuǎn)移，該過程可總結(jié)為鞭打動(dòng)作，在此過程中角動(dòng)量傳遞主要通過人體相鄰環(huán)節(jié)由于制動(dòng)作用力產(chǎn)生的沖量力矩來實(shí)現(xiàn)的。

圖4 鞭打動(dòng)作發(fā)力及關(guān)節(jié)角速度變化過程

鞭打動(dòng)作發(fā)力及關(guān)節(jié)角速度變化過程見圖4，在圖中通過F1表示近端肌肉收縮力，β1表示近端角加速度，F(xiàn)2表示遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)肌肉收縮力，該力在作用過程中會(huì)造成遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)受到阻力作用從而產(chǎn)生制動(dòng)作用。運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)量由近端環(huán)節(jié)向遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)傳遞，促進(jìn)遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)產(chǎn)生角加速度β2。

假設(shè)所有運(yùn)動(dòng)員投擲標(biāo)槍均為右手，通過以上分析結(jié)合圖解可知在投擲標(biāo)槍過程中其下肢左側(cè)作為支撐部為身體運(yùn)動(dòng)提供制動(dòng)作用，在降低身體運(yùn)動(dòng)速度的同時(shí)加速身體提升區(qū)干部為以及標(biāo)槍的迅速轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)合能量守恒定律可知在此過程中總能量不變，因此由人和標(biāo)槍組成的系統(tǒng)見能量轉(zhuǎn)換總值維持不變，即在人體消耗能量越多的情況下，標(biāo)槍獲得的能量越多，因此出手速度越高。

4 鞭打動(dòng)作正確發(fā)力順序

對(duì)標(biāo)槍投擲過程進(jìn)行研究，投擲過程中上肢鞭打作用主要目的是促進(jìn)末端獲得最大速度，因此在需要身體多個(gè)環(huán)節(jié)盡力向投擲方向快速運(yùn)動(dòng)，且保證身體各個(gè)部位有效配合，因此運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行鞭打動(dòng)作是必須遵循一定時(shí)序性，確保發(fā)揮各環(huán)節(jié)最佳作用。由鞭打作用原理可知，投擲標(biāo)槍時(shí)動(dòng)力學(xué)原理為跑加速—制動(dòng)—傳遞—高速，在此過程中鞭打動(dòng)作用力順序奠定在連貫超越動(dòng)作基礎(chǔ)上，通過右腿蹬伸動(dòng)作推動(dòng)髖關(guān)節(jié)由初始位置向投擲方向轉(zhuǎn)動(dòng)，促使上臂在此過程中做內(nèi)收動(dòng)作。上臂逐漸向外展開90°過程中肘關(guān)節(jié)會(huì)獲得一個(gè)向投擲方向的加速度，并在之后舒展開產(chǎn)生制動(dòng)作用，促進(jìn)腕關(guān)節(jié)獲得向投擲方向的速度。肘關(guān)節(jié)完全舒展前上臂部位開始做快速旋前運(yùn)動(dòng)，該動(dòng)作促使其自身獲得向投擲方向的運(yùn)動(dòng)速度，最后腕關(guān)節(jié)開始做連續(xù)快速屈曲動(dòng)作，促進(jìn)標(biāo)桿在出手前獲得最大速度。運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行鞭打動(dòng)作過程中身體環(huán)節(jié)遵循以下活動(dòng)順序過程：軀干前擰—內(nèi)收上臂—舒展肘關(guān)節(jié)—內(nèi)旋上臂—控制腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)過程，通過此用力順序可促進(jìn)身體各環(huán)節(jié)肌肉最大限度參與到投擲過程，并保證較長工作距離。在實(shí)際訓(xùn)練中，身體各環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)順序需與支配關(guān)節(jié)肌肉運(yùn)動(dòng)力矩有關(guān)，因此運(yùn)動(dòng)形式可總結(jié)為肩部—部—肩部—肘部順序。

5 小結(jié)

鞭打動(dòng)作是影響標(biāo)槍投擲出手速度最主要因素。

［1］徐增榮.投擲項(xiàng)目中鞭打動(dòng)作技術(shù)分析［J］.昌吉學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（2）.

［2］張東兵.最后用力階段非投擲臂的擺姿對(duì)投擲成績影響的比較研究［J］.武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（2）.

［3］賽慶彬.1987-1997年世界田徑投擲項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)成績發(fā)展態(tài)勢及其致因初探［J］.四川體育科學(xué)，2012（1）：（89）.

Application of Whiplash Movement in Javelin

JIANG Huiyu，ZHANG Wei

Through the research and analysis of the technique of whiplash movement in javelin throwing，this article found the existing problems in whiplash movement.By using theMethodsof literature，logic analysis and mechanical analysis，this paper analysed the application of whiplash action in the final process of javelin and tried to find and solve ways to improve athletic performance，which can provide the basis for teaching and training in the future as well.

whiplash movement；javelin；beyond mechanization

G80-05

：A

：1003-983X（2017）05-0430-03

2017-01-17

蔣慧宇（1991-），男，山西太原人，在讀碩士，研究方向:體育教育訓(xùn)練學(xué).

山西師范大學(xué)體育學(xué)院，山西臨汾 041000

Physical Education College of Shanxi Normal University，Linfen Shanxi，041000