我國優(yōu)秀女子鉛球運動員宋佳媛旋轉投擲技術的運動學研究

房碩 楊潔福

（北京體育大學中國田徑運動學院 北京 100084）

1、研究背景

近年來，在國際賽場上旋轉推鉛球技術已經(jīng)成為優(yōu)秀運動員們普遍使用的技術動作，但我國女子鉛球旋轉投擲技術發(fā)展緩慢。隨著宋佳媛使用旋轉投擲技術取得優(yōu)異成績獲取奧運會參賽資格，表明了我國女子鉛球旋轉投擲技術邁出了發(fā)展性的步伐。本研究對我國優(yōu)秀女子鉛球運動員宋佳媛旋轉推鉛球投擲技術進行研究分析，力求通過分析其技術特點和動作特征，發(fā)現(xiàn)其取得最好成績18.95m的部分關鍵因素，進一步推動我國旋轉推鉛球技術的實踐與發(fā)展。通過分析宋佳媛2021年全國田徑冠軍賽暨奧運會選拔賽技術動作特點找出其使用旋轉推鉛球投擲技術的優(yōu)勢所在，使旋轉投擲技術在國內(nèi)鉛球訓練中得到重視與普及，進而推廣鉛球旋轉技術在青少年與高校教學中廣泛學習并加以運用。

2、研究對象和方法

2.1、研究對象

本文以2021年浙江上虞全國田徑冠軍賽暨奧運會選拔賽女子鉛球決賽中宋佳媛的旋轉推鉛球技術為研究對象，通過分析宋佳媛本次比賽中兩次試投時的三維攝像資料，對宋佳媛兩次旋轉推鉛球技術進行研究。

表1 宋佳媛比賽基本情況一覽表

2.2、研究方法

（1）文獻資料法。

本文通過查閱有關書籍、雜志、學報；運用主要相關網(wǎng)絡文獻網(wǎng)站、數(shù)據(jù)庫平臺，其次還有互聯(lián)網(wǎng)各類門戶網(wǎng)站和搜索引擎進行查詢相關信息，為本文提供理論支持。

（2）三維錄像解析法。

在比賽場地使用兩臺索尼FDR-Ax700高速攝像機進行拍攝，攝像機位于投擲圈后側和出手側各10m處，右側機位主要為便于拍攝運動員技術動作，后側機位則為了看清運動員投擲技術各個階段的全過程，攝像機的放置位置確保能清晰拍攝運動員以及鉛球。攝像機主光軸高度為1.2m，拍攝頻率為100幀，兩相機主光軸夾角控制在60°-120°之間，方便進行三維動作采集，比賽過程中采用分段拍攝，對宋佳媛在比賽中的鉛球技術進行拍攝，每場比賽拍攝6次（本場比賽為3次試投），選取有效投次的2次最好成績。

本研究采用 Premiere專業(yè)軟件對宋佳媛比賽全過程進行剪輯，三維錄像視頻的剪輯需要同時導入右側方和后側方向的視頻。接下來在兩個視頻中，找到四個動作的同步幀數(shù)量，同步的幀數(shù)畫面可選擇宋佳媛預擺幅度最大前四幀（初始幀），至鉛球最后出手后再向后調(diào)動4幀（結束幀），完成后反復確認兩段視頻是否為同一運動員的同一動作。然后利用由銳動科技公司自主研發(fā)的FastMove3D視頻分析系統(tǒng)分析了視頻剪輯，解析頻率為6HZ，截斷頻率為10HZ，導入需要解析的三維正面和側面視頻，按要求，選擇21個身體的關鍵部位，同時并添加鉛球這一關鍵點，把鉛球這一關鍵點定位22號關鍵點，在對22個解析點進行逐個描點過程中要時刻關注解析點的運動軌跡，如有出現(xiàn)解析點明顯的偏移情況，應當進行合理的平滑處理，以此來減少解析過程中產(chǎn)生的誤差。完成22個解析點的描點工作后，導入“三維標定框架文件”進入解析界面，最終導出CSV原始數(shù)據(jù)就可以獲得所需要的三維數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)理分析法。

通過查閱2017年田徑世錦賽女子鉛球決賽生物力學分析相關數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，肩髖扭轉角角度、各關鍵階段速度、出手速度、出手角度、出手高度等數(shù)據(jù)指標對鉛球技術有較大影響，故選取部分相關解析數(shù)據(jù)并采用Excel 2010進行統(tǒng)計學分析處理，比較本次比賽中宋佳媛較好投次與較差投次中各項指標的強弱，并對研究結果進行對比分析。

3、結果與分析

3.1、旋轉推鉛球技術階段的劃分

兩次技術中，選手宋佳媛采用的是背向旋轉推鉛球技術，依據(jù)世界田徑聯(lián)合會（WA）對鉛球技術的分段要求，同時為了更好地研究宋佳媛兩次技術動作中不同階段的關鍵技術問題，將旋轉推鉛球技術分為5個階段。即雙支撐階段（雙支撐起轉到右腳離地）；單支撐階段（右腳離地到左腳離地）；騰空階段（左腳離地到右腳著地）；過渡階段（右腳著地到左腳著地）；最后用力階段（左腳著地到鉛球出手）。

3.2、宋佳媛肩髖扭轉角角度研究分析

肩髖扭轉角是指肩線和髖線之間的角度。肩髖扭轉角是評價運動員在進行旋轉推鉛球技術中軀干扭轉程度的重要指標。宋佳媛兩次旋轉投擲技術肩髖扭轉角角度參數(shù)如下表。可以看出宋佳媛兩次旋轉投擲技術過程中都在控制肩髖扭轉角度持續(xù)增大，髖橫軸始終領先于肩橫軸。左腳落地后，髖橫軸旋轉減慢，肩橫軸開始加速旋轉，肩髖扭轉角度逐漸減小，軀干扭緊打開，直至鉛球出手。

表2 宋佳媛肩髖扭轉角角度參數(shù)統(tǒng)計表

在一定范圍之內(nèi)，適當增加肩髖扭轉角度差值，可以使最后出手時挺胸用力更加充分。表3和表4為世界高水平女子鉛球運動員肩髖扭轉角角度參數(shù)。宋佳媛兩次旋轉投擲技術最后用力階段肩髖扭轉角度差值也只有51°和54°，與世界高水平運動員還有一定差距，但宋佳媛較好投次肩髖扭轉角度差值卻低于較差投次差值。由于旋轉投擲技術中在最后用力階段出手時，肩橫軸要配合髖橫軸轉動，尋找合適的出手時機與出手方向，造成了較好投次肩髖扭轉角度差值降低。

表3 世界高水平女子鉛球運動員（滑步）肩髖扭轉角角度參數(shù)統(tǒng)計表

表4 世界高水平女子鉛球運動員（旋轉）肩髖扭轉角角度參數(shù)統(tǒng)計表

3.3、宋佳媛雙支撐階段膝關節(jié)角度研究分析

膝關節(jié)角度是指髖關節(jié)中點和膝關節(jié)中點的連線與膝關節(jié)中點和踝關節(jié)中點的連線之間的夾角。從右腳發(fā)力蹬地，腳尖即將離開地面瞬間開始，分析支撐腿膝關節(jié)的角度。支撐腿膝關節(jié)角度與擺動腿擺動幅度有關，膝關節(jié)角度越大則擺動腿擺動幅度加大、擺動時間增加，旋轉速度減慢；反之，膝關節(jié)角度小則擺動腿擺動幅度減小，旋轉速度可以加快，獲得更好的運動成績。

表5 宋佳媛雙支撐階段支撐腿膝關節(jié)角度參數(shù)

根據(jù)兩次數(shù)據(jù)對比可以得出，支撐腿膝關節(jié)角度的大小對身體重心起伏有重要影響。膝關節(jié)角度越小，重心起伏則越小；反之，膝關節(jié)角度越大，重心起伏則越大。降低支撐腿膝關節(jié)角度，保持旋轉動作過程中身體重心穩(wěn)定性，提升技術動作整體流暢性，減少因重心起伏損失的動能。因此，較差投次中宋佳媛旋轉穩(wěn)定性相對較差是導致運動成績下降的原因之一。

3.4、宋佳媛最后用力階段研究分析

（1）出手高度。

鉛球的出手高度并不直接影響鉛球成績，決定出手高度的因素在于運動員的身高，鉛球出手高度與運動員身高呈正相關。根據(jù)拋物線原理，出手高度將會影響出手速度，出手高度越高，出手速度越快，從而提高運動員的成績。

表6 宋佳媛各關鍵階段出手高度技術參數(shù)

通過上表分析可得，宋佳媛較好投次的出手高度略低，但較好投次運動成績比較差投次運動成績高出0.91m，可以看出出手高度不是影響運動成績的主要因素。在兩次旋轉投擲技術中，較差投次中各關鍵階段的出手高度起伏變化較大，說明旋轉過程中技術穩(wěn)定性較差，各階段旋轉連貫性降低，鉛球速度沒有有效的保持，最后鉛球獲得的加速度減少，導致運動成績下降。

表7 世界高水平女子鉛球運動員（滑步）各關鍵階段出手高度技術參數(shù)

表8 世界高水平女子鉛球運動員（旋轉）各關鍵階段出手高度技術參數(shù)

世界高水平女子鉛球運動員各關鍵階段出手高度變化則較為平穩(wěn)。但可以看出，由于旋轉推鉛球技術的特點，滑步投擲技術最后出手高度明顯增高。通過下圖出手高度變化圖也可以看出旋轉投擲技術因為技術類型原因，需要維持旋轉技術穩(wěn)定，各階段出手高度基本保持平穩(wěn)，間接導致最后出手高度低于滑步投擲技術。宋佳媛兩次投擲技術出手高度均與滑步投擲技術相持平，身材高大的優(yōu)勢特點有效地解決了這一弊端，提高運動成績。

圖1 宋佳媛兩次旋轉投擲技術與世界高水平女子鉛球運動員的出手高度變化數(shù)值

（2）出手角度。

出手角度適當?shù)奶岣呖梢杂绊戇\動員的運動成績。而根據(jù)研究數(shù)據(jù)表明，運動員出手角度是影響鉛球初速度的一定因素，但并不是主要因素。出手角度太低則不能提高鉛球初速度，反之，會加大鉛球下墜速度，影響鉛球成績。只有在適當?shù)慕嵌认鲁鍪郑僭黾映鍪炙俣龋U球成績則會提高。宋佳媛出手角度處于世界優(yōu)秀女子鉛球運動員出手角度之間，較為合理。

表9 宋佳媛最后用力階段出手角度技術參數(shù)

表10 世界高水平女子鉛球運動員出手角度技術參數(shù)

（3）出手速度。

通過對宋佳媛兩次旋轉投擲技術的視頻數(shù)據(jù)進行分析，可以得出宋佳媛兩次旋轉投擲技術中各關鍵階段速度及最后用力階段出手速度等運動學參數(shù)。可以根據(jù)6個關鍵節(jié)點瞬時速度的變化準確看出運動員投擲技術動作過程中整體技術動作的穩(wěn)定性與連貫性，投擲技術動作是否為出手速度從雙支撐階段到最后用力階段的出手時刻提供了平穩(wěn)的加速度。

表11 宋佳媛各關鍵階段速度參數(shù)統(tǒng)計表

表12 宋佳媛最后用力階段關鍵數(shù)據(jù)參數(shù)統(tǒng)計表

宋佳媛較好投次旋轉投擲技術各關鍵階段速度呈穩(wěn)步上升趨勢，整體旋轉速度逐步增加來提高最后出手速度。而較差投次旋轉投擲技術則可以明顯看出左腳離地時加速過快導致旋轉投擲技術穩(wěn)定性下降，重心有所起伏，通過右腳落地時降低速度平穩(wěn)重心后，再進行二次加速后影響了整個旋轉投擲技術節(jié)奏，導致最后出手速度有所下降。這也間接說明旋轉投擲技術的穩(wěn)定性對于出手速度有較大影響。

表13 世界高水平女子鉛球運動員（滑步）各關鍵階段速度參數(shù)統(tǒng)計表

世界高水平女子鉛球運動員在最后用力階段（右腿蹬地）之前各階段速度起伏變化較小，使用旋轉投擲技術最后出手速度對比滑步投擲技術最后出手速度較高。且從左腿蹬地時速度到最后出手速度變化較大，獲得速度較多，滑步投擲技術速度變化均值為+1.80m/s，旋轉投擲技術速度變化均值為+2.76m/s。說明旋轉投擲技術對于出手速度的增加有顯著幫助，在最后用力階段加速能力更強，可以獲得更快的出手速度。

表14 世界高水平女子鉛球運動員（旋轉）各關鍵階段速度參數(shù)統(tǒng)計表

4、結論與建議

4.1、結論

（1）在一定范圍之內(nèi)，適當增加肩髖扭轉角角度，通過左膝膝關節(jié)積極彎曲，保持旋轉穩(wěn)定性，可以有效提升鉛球成績；

（2）宋佳媛身材高大的優(yōu)勢有效緩解旋轉投擲技術出手高度較低的缺點。兩次投擲技術出手角度合理，處于世界優(yōu)秀運動員出手角度 30°-40°之間；

（3）鉛球的做功距離與出手速度均為較好投次更佳。最后用力階段給予鉛球的加速度和出手速度與世界優(yōu)秀女子鉛球運動員還有一定差距；

（4）旋轉推鉛球技術擁有做功距離更長、出手速度更快的優(yōu)勢特點，十分切合我國鉛球運動員的技術特點因此旋轉推鉛球技術有利于我國鉛球運動員的成績提高；

（5）旋轉推鉛球發(fā)展緩慢的絕對因素不是先天因素，而是教練員對于技術掌握不全面，沒有完整訓練體系，運動員無法快速在比賽中取得好成績而被放棄的原因。

4.2、建議

（1）在下一步訓練中宋佳媛應注重出手速度提升方面的訓練。通過增強鉛球旋轉技術整體性的訓練。同時，加強膝關節(jié)力量訓練；

（2）旋轉推鉛球技術在我國具備十足的發(fā)展?jié)摿ΑＲ⒅厍嗌倌甑募夹g動作培養(yǎng)，在基層體校以及中小學推廣旋轉推鉛球技術，同時建立完整訓練體系；

（3）加強對于旋轉推鉛球技術的研究。以宋佳媛旋轉推鉛球技術為核心，探索研究出貼合國內(nèi)運動員的訓練體系。