山东省优秀男子铅球运动员旋转推铅球关节角度变化曲线特征分析

郑 峰

(青岛理工大学 体育教学部，山东 青岛 266033)

目前主流的推铅球技术有旋转推铅球与背向滑步推铅球。旋转技术为运动员提供了进一步提高成绩的可能性，从而可以克服采用滑步技术出现的成绩停滞不前的现象［1］。旋转式推铅球技术蕴藏着巨大的潜力。旋转式推铅球是以旋转的方式穿过投掷圈，在投掷的最后时刻以直线方式投出。旋转式推铅球加速路线长，铅球初速度大，动作连贯，且人体通过旋转，为最后发力积累更多能量［2］。旋转式推铅球对旋转技术的要求很高，如旋转与用力的衔接，每次腾空后支撑腿的落地支撑等，空间和时间技术特征更为复杂，技术动作更不易掌握［3］。相对于对绝对力量要求较高的背向滑步推铅球，旋转式推铅球更适合于体型小，灵活性高，绝对力量相对较弱，擅长于技术的中国运动员。

国内外研究运用三维录像拍摄技术［2－6］，对运动员身体重心位置及速度的变化曲线，出手高度、速度，铅球位移及速度变化，关节角度变化曲线等指标进行了研究。但大部分指标只是技术动作的一个外在表现，与发力方式关系不大，除了关节角度变化曲线指标。国内研究旋转推铅球关节角度变化的研究较少，只有隋新梅、韩媛媛、钱峰［7］运用三维图像解析方法，对一名优秀运动员旋转推铅球技术中过渡阶段的身体各主要关节角度变化进行运动学分析，通过了解在不同的时空中运动员各主要环节的角度变化，对其技术进行诊断。但是，并未对旋转推铅球关节角度曲线变化的基本特征进行总结。

关节角度曲线变化不仅与技术动作本身的要求有关，还与运动员的发力顺序，发力时机有明显的关系，本研究将对旋转推铅球关节角度曲线变化的基本特征进行总结，以期对本课题后续的肌电与足底压力分析提供理论支持。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取2 名山东省优秀男子旋转推铅球运动员，在训练过程中对其技术动作进行拍摄。拍摄地点为山东省田径训练馆，拍摄时间为2012 年10 月。

序号 姓名 年龄 身高 体重 运动年限 运动等级1 李×× 23 1.88 120kg 10年 健将2 吕×× 20 1.83 110kg 8年 健将

1.2 研究方法

1.2.1 实验设置

使用2 台高清摄像机沿动作地点呈圆周形放置(如图1)，相机位置距离动作地点10 米。机身高1.2米，摄像机拍摄频率为50 Hz，曝光时间1/250 s。使用Ariel 运动生物力学分析软件进行录像解析，数据提取，并运用低通滤波对原始数据进行滤波处理。

图1 仪器摆放图

要求每个运动员以85%最好成绩投5 次，选取成绩最好的3 次进行分析。

1.2.2 指标选取

肩髋夹角的变化曲线:肩横轴与髋横轴在水平面内所形成的夹角。

肩关节角度的变化曲线:肘关节、肩关节连线与肩关节、髋关节连线所构成的夹角。

髋关节角度的变化曲线:膝关节、髋关节连线与髋关节、肩关节之间连线在体前所形成夹角。

膝关节角度:髋关节、膝关节连线与膝关节、踝关节连线的夹角。

踝关节角度的变化曲线:膝关节、踝关节连线与踝关节、脚尖连线所构成的夹角。

阶段用时:双腿支撑阶段，单腿支撑阶段，腾空阶段，过渡阶段和最后用力阶段占总时间的百分比。

1.2.3 统计学方法

使用SPSS13.0 统计软件，对所获得的数据进行统计学分析，均值±标准差。

2 结果与分析

将旋转推铅球整个技术动作分为:双腿支撑阶段，单腿支撑阶段，腾空阶段，过渡阶段和最后用力阶段五个阶段。

图2 技术阶段图

2.1 运动学时间指标

运动员双腿支撑阶段占40%，单腿支撑阶段占31%，腾空阶段占6.7%，过渡阶段占8.9%，最后用力阶段占13.4%。

表1 技术阶段时间表

2.2 运动学角度指标

2.2.1 肩髋夹角在各技术阶段的变化特征

肩髋夹角是反映身体扭转程度的一个重要参数。从力学角度分析，肩髋夹角越小，运动员躯干向右侧转体的幅度越大，即身体扭转的幅度增大，从而增加了预摆用力加速的距离。

双腿支撑准备阶段特征是:在旋转开始前，肩髋夹角较小，随着预摆开始，肩髋夹角逐渐增大，从右脚离地时刻开始减小。从图3 可看出，静止时，运动员肩髋角度为19 度。此角度较小，说明准备阶段扭转不充分。双支撑阶段往单支撑阶段转换的过程中，运动员的肩髋夹角都逐渐减小，说明上体旋转快于下肢旋转。但运动员在起始阶段曲线较平稳，肩髋夹角突然增大至39 度，出现曲线的一个有分叉的峰值，说明运动员在预摆阶段上体预摆不充分，与其下肢在预摆时跟随上体旋转过多有关系。在曲线下降阶段，曲线先增大再减小，说明在从双支撑向单支撑过度的时候，下肢转动快于上体转动，使肩髋夹角先增加再减小，使角度先达到了17°，但是这个角度偏小，与张俊投掷19.18 m时的22 度有较大差距，说明躯干旋转不够或者下肢旋转过快。

单腿支撑阶段是指双腿支撑阶段右脚离地之后，形成的左腿单独支撑阶段。运动员肩髋夹角由双腿支撑阶段最大扭紧时的38.6 度降到右腿离地时的8.10度，与优秀运动员从44 ～48 度到20 ～23 度变化的幅度接近。在右脚离地后，肩髋夹角下降，表明单支撑阶段肩关节与髋关节的拧力逐渐释放，于是铅球获得了一定的速度。

腾空阶段是指从运动员左脚离地到右脚再次离地的阶段。由表1 可知，运动员腾空阶段所占比例较大，而腾空时间越长，速度损失越多。在腾空阶段，肩髋夹角越大，越利于为接下来的过渡阶段的二次扭转形成较佳的身体姿势，而本研究中运动员19 度的肩髋夹角偏小，不利于二次扭转。

过渡阶段，即右脚着地到左脚着地形成双支撑的阶段，是指连接前阶段旋转和最后用力阶段的重要技术环节。在此阶段，运动员肩髋夹角是先下降再上升，然后达到最大值，即肩髋处于最大的扭紧状态，这样能保持并适当增加铅球在前期旋转阶段获得的水平速度，有助于形成超越器械的最后用力姿势。运动员肩髋夹角达到了75 度，说明运动员较好的完成了超越器械的动作。

最后用力阶段是指运动员左脚着地至铅球出手这个过程。此阶段，运动员肩宽夹角呈下降趋势，降到零点，说明最后用力时运动员的肩横轴几乎平行。

图3 肩髋夹角变化曲线(注:X 轴中，1 ～38 为双支撑阶段，38 ～62 为单支撑阶段，62 ～67 为腾空阶段67 ～77 为过渡阶段，77 ～90 为最后用力阶段)

2.2.2 肩关节角度在各技术阶段的变化特征

如图4，曲线图可以看出，双支撑阶段运动员左肩前段曲线起伏较大，后期下降;运动员左侧肩关节角度大于右侧肩关节角度。在单腿支撑阶段，运动员的左肩角和右肩角均呈加大趋势;在腾空阶段，投掷时运动员的左肩角呈单峰;最后用力阶段右肩关节曲线呈上升趋势，在出手时刻达到最大值148 度。

2.2.3 髋关节角度在各技术阶段的变化特征

在双腿支撑阶段，运动员的左髋角和右髋角值达149 度。在单腿支撑阶段，运动员右髋角幅度加大，说明身体向左前倾加大，左髋角变化不大。在腾空阶段，左髋角和右髋角都有明显的下降。在过渡阶段，运动员左髋角下降，右髋角上升，左髋角度下降说明，身体重心不稳定，但下降后立即回升，有利于身体平稳的向前加速。在最后用力阶段，运动员左髋角和右髋角均呈上升趋势，是下肢蹬伸的结果。

2.2.4 膝关节角度在各技术阶段的变化特征

双腿支撑阶段，运动员左膝角稍大于右膝角，但在双腿支撑阶段结束时，右膝角角度急剧下降，左膝角下降比较平稳，大于右膝角。在单腿支撑阶段，运动员右膝角度上升至最大值。

腾空阶段，如图所示，运动员的左膝角、右膝角角度呈下降趋势，右膝角角度大于左膝角角度。

过渡阶段，运动员的左膝角角度先减小再增大。左膝角度先减小，有利于缩短左腿的旋转半径，加快左腿角速度，进而缩短过渡时间。然而随着身体左转，左膝角角度又发生了变化，为了加快左腿着地，并形成坚固的左支撑，利于运动员重心向投掷方向移动，提高人体和铅球的旋转速度，左膝角逐渐加大，由膝关节屈转为膝关节伸。

最后用力阶段运动员的左膝角为166 度，上体稍有后仰，左腿支撑动作略显松弛。

2.2.5 踝关节角度在技术阶段的变化特征

双支撑阶段，运动员的右踝角角度呈上升趋势，最后时刻右踝角大于左踝角。单支撑阶段，运动员右踝角度从预摆阶段的103 度升到单支撑阶段的130 度，说明运动员蹬伸不够充分。过渡阶段，运动员的右踝角比单支撑阶段有明显的减小，运动员从112 度减小至52 度，说明着地后脚尖有外翻的动作。运动员右脚外翻。最后用力阶段，踝角都明显增大，说明蹬地发力。

3 结论

3.1 运动员肩髋夹角在各技术阶段的变化特征是:双支撑阶段肩髋夹角由小变大再减小;单支撑阶段呈明显下降趋势;腾空阶段减小;过渡阶段达最大值;最后用力阶段减小。

3.2 运动员肩关节角度在各技术阶段的变化特征是:双支撑阶段左肩前段曲线起伏较大，后期下降;单腿支撑阶段左右呈加大趋势;腾空阶段，左肩角呈单峰;最后用力阶段右肩角度上升，在出手时刻达到最大值148 度。

3.3 运动员髋关节角度在各技术阶段的变化特征是:双腿支撑阶段髋角为149 度;单腿支撑阶段右髋角幅度加大;腾空阶段，左髋角和右髋角都明显下降;过渡阶段左髋角下降，右髋角上升;最后用力阶段，左、右髋角均上升。

3.4 运动员膝关节角度在各技术阶段的变化特征是:双腿支撑阶段左膝角大于右膝角，但在双腿支撑阶段结束时，右膝角急剧下降，左膝角比较平稳下降;单支撑阶段右膝角度上升至最大值;腾空阶段左、右膝角下降;过渡阶段，左膝角度先减小再增大;最后用力阶段左膝角为166 度。

3.5 运动员踝关节角度在各技术阶段的变化特征是:双腿支撑阶段右踝角上升;单腿支撑阶段右踝角度上升;过渡阶段从112 度减小至52 度;最后用力阶段明显增大。

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