世界优秀女子铅球运动员背向滑步推铅球技术的生物力学分析

温 杰，王 艺

（1.兴义民族师范学院 体育系，贵州 兴义 562400；2.北京体育大学 研究生院，北京 100084）

世界田径锦标赛是世界顶级的田径赛事，参赛运动员的运动水平代表了世界的最高水平。女子铅球作为我国的优势项目在2009年柏林世界田径锦标赛上获得了优异的成绩，我国运动员巩立娇获得了该项目的铜牌，李梅菊第七。笔者希望通过对本次比赛前八名运动员的运动学参数进行研究，以深入分析世界优秀运动员的技术特点。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以2009年柏林世界田径锦标赛女子铅球决赛前八名运动员为研究对象，运动员数据资料来自2009年德国田径协会发表的第十二届世锦赛生物力学研究报告（投掷项目）［1］。

1.2 研究方法

文献资料法。根据研究目的和内容的需要，收集国内外女子铅球运动发展和技术分析的有关数据和资料，并对相关信息进行归纳和综合，对与本研究有关的部分进行重点研读，为本文的撰写提供了详实的理论和实践依据。

数理统计法。运用Excel2003和SPSS17.0对收集的数据进行统计和运算，为研究提供可靠的数据支撑。

比较分析法。把奖牌获得者与4—8名选手运动学参数进行比较分析，同时也对个别运动员的技术动作进行分析，探究运动员的个人技术特点，为教练员指导训练提供参考。

2 结果与分析

2.1 运动员人体测量学参数与采用技术分析

2009年柏林世界田径锦标赛女子铅球决赛前八名选手中有六位在2008年北京奥运会进入决赛，反映了本次赛事的水准之高。在技术采用方面，八名选手中有7位采用“背向滑步推铅球技术”，只有俄罗斯运动员阿维德耶娃采用“退步推铅球技术”。人体测量学参数在不同的运动项目中有不同的要求，铅球属于体能主导类速度力量性项目，快速力量起决定性作用，因此运动员的肌肉质量、快速收缩能力和专项技术水平直接影响比赛的成绩［2］。重要的指标有身高、体重和克托莱指数。克托莱指数（W／H×1000）亦称“体重—身高指数”或“肥胖指数”，是人体测量复合指标之一，是反映人体发育匀称度的重要指标。不同运动项目对克托莱指数的要求也不一样。投掷项目对克托莱指数的要求较高，克托莱指数较大，则表明其肌肉质量和肌力优势较好［3］。

表1显示：2009年第十二届（柏林）世界田径锦标赛女子铅球八名运动员的平均身高为（1.81±0.08m），平均体重达到（91.5±17.10kg），克托莱指数平均为（504±81.25）。依张玉泉、张华新［4］的研究，我国优秀女子投掷运动员的克托莱指数为460.17±12.79，国外运动员这一参数为472.37±11.43，从选材的角度来看，新西兰运动员奥运会世锦赛双料冠军维利（612）和我国小将巩立娇（628）在这一指标上有着绝对的先天优势，古巴选手冈萨雷斯最低（419）。前八名选手中只有古巴运动员冈萨雷斯和俄罗斯运动员阿维德耶娃这一指数偏低，其他运动员皆具备世界一流运动员的身体形态条件。

表1 2009年世界田径锦标赛女子铅球运动员人体测量学参数

2.2 运动员滑步与最后用力阶段的位移参数变化

尽管奖牌获得者与4—8名的选手在滑步阶段和最后用力阶段的空间结构上没有明显的差别，但是从表2还是可以看出，滑步阶段的平均位移距离与最后用力阶段两脚之间的平均距离相比，前者低于后者。奖牌获得者这一比例平均为44.31%∶55.69%，其他运动员为45.65%∶54.35%。Bartonietz（1994）［5］研究认为：背向滑步推铅球滑步的长度和两脚开立宽度的平均百分比应为44%∶56%。显然奖牌获得者这一比例与之非常接近，其他运动员与此有一定差距。

然而，也有运动员偏离了这个比例结构，德国运动员克莱纳特这两个距离非常接近（1m∶1.03m），此外，还有古巴运动员冈萨雷斯（1.02m∶1.08m）。第五名俄罗斯运动员阿维德耶娃滑步阶段的位移距离还长于最后用力阶段两脚之间的距离（0.99m∶0.91m），这也可能与阿维德耶娃采用的退步推铅球技术有关。

表2 2009年世界田径锦标赛女子铅球决赛运动员滑步与最后用力阶段位移变化参数

2.3 运动员不同阶段身体重心速度参数变化

运动员身体重心的速度在整个推铅球过程中显得比较重要，身体重心速度的变化也是对技术诊断和技术评价的一项重要指标［6］。从表3可以发现：在滑步的开始阶段和过渡阶段奖牌获得者运动员的平均重心速度高于4—8名的运动员。在滑步阶段奖牌获得者与其他运动员相差无几，说明世界优秀女子铅球运动员在滑步阶段身体重心的平均速度处在同一水平。最后用力阶段奖牌获得者与4—8名运动员之间整体没有什么区别，说明过渡阶段运动员身体重心的速度是获得较大动量的关键，其任务主要是保持或适当增加铅球在滑步中获得的水平速度，并为最后用力形成合理的身体姿势。

从个体情况分析，本次比赛的季军我国新一代运动员巩立娇在滑步开始阶段重心的平均速度较低，仅为1.32m／s；另一位中国运动员李梅菊、俄罗斯运动员阿维德耶娃和古巴运动员冈萨雷斯的情况亦是如此。冠军维利（1.91m／s）、亚军克莱纳特（1.75m／s）和第四名米克内维奇（1.69m／s）在滑步开始阶段就保持了较高的身体重心速度。

在过渡阶段维利、巩立娇和李梅菊的身体重心平均速度逐步提高，巩立娇这一速度最高达到2.41m／s，说明在右脚蹬离地面瞬间水平速度的增加相应也增加了水平冲量，这样可以为过渡阶段和最后用力阶段奠定良好的基础［7］。其他运动员在此阶段重心的平均速度都有下降，阿维德耶娃下降的最快，下降了0.27m／s，速度损失较大，势必会影响到最后用力阶段身体重心和铅球的出手速度，这也是在训练中需要注意的问题。其原因一方面可能是由于运动员在整个滑步过程中有不同程度的腾空，身体腾空后再落地降低了身体重心的水平速度；另一方面可能是由于身体重心垂直速度的增加，造成了水平速度的下滑。

表3 2009年世界田径锦标赛女子铅球决赛运动员各运动环节身体重心的速度变化参数 m／s

2.4 运动员过渡阶段肩轴、髋轴角速度参数变化

根据空间动量矩转移原理，躯干绕额状轴的角速度变化量越大，越能有效提高投掷臂肩关节沿投掷方向的移动速度，通过上肢骨杠杆连动的传递作用，达到提高出手速度的目的［8］。从表4可以看出，在过渡阶段奖牌获得者肩轴平均角速度为783±40.42°／s，比4—8名运动员的756.6±61.83°／s高出26.4°／s左右，平均髋轴角速度要高于其他运动员49.4°／s左右，说明奖牌获得者在过渡阶段肩轴快速移动和髋轴的协调配合为最后用力阶段加快铅球的出手速度奠定了基础。从肩髋轴的角速度之差可以发现，奖牌获得者的肩髋轴角速度差要小于其他运动员，4—8名运动员平均髋轴角速度滞后，影响肩轴在最后用力阶段速度的发挥。

我国运动员巩立娇在过渡阶段肩轴的角速度较快和髋轴的角速度相对滞后形成了鲜明的对比，髋轴的角速度较低势必会影响最后用力的速度和竞技水平的发挥，阿维德耶娃、卡特和李梅菊存在同样的问题。亚军克莱纳特肩轴和髋轴的角速度差仅为98°／s，肩轴和髋轴的扭转角速度较快与合理的协调配合，为最后用力出手速度的提高提供了有利条件。

表4 2009年世界田径锦标赛优秀女子铅球决赛运动员过渡阶段肩髋轴角速度变化参数

2.5 最后用力阶段运动学参数变化

表5 2009年世界田径锦标赛女子铅球决赛运动员最后用力阶段相关参数

从左脚着地瞬间球心的速度来看，如表5所示：奖牌获得者的平均速度为2.79±0.27m／s，低于4—8名运动员的2.86±0.27m／s。奖牌获得者的最后用力阶段工作距离平均水平也低于4—8名运动员，但从速度增量和加速度方面分析，奖牌获得者的平均水平要高于其他运动员，可以反映出奖牌获得者虽然起投速度和工作距离低于4—8名选手的平均水平，但是奖牌获得者在较短的时间和一定的工作距离内获得较大的加速度（81.1±6.25m／s2）和速度增加量（86.17±2.34%），从而获得了较大的出手速度。也可以反映出4—8名运动员在最后用力阶段虽然有着较高的起投速度，但是在获得较长的工作距离的同时增加了工作时间，速度损失较大，影响了出手速度的发挥。

2.6 运动员出手瞬间运动学参数变化

铅球出手后做抛物线运动，决定它运动轨迹和投掷距离的主要有三个因素，即出手速度、出手角度和出手高度，获得较大的投掷距离必须考虑从投掷圈内沿到铅球出手点球重心投影的水平距离及落地点的水平距离及空气阻力的影响。

2.6.1 运动员出手瞬间出手高度变化

出手高度由运动员的人体测量学指标（身高和臂长）、铅球出手瞬间的重心位置、手臂在水平方向的角度和最后用力 加 速 技 术 决 定。据 STEPANEK（1989）［9］、LUHTANENETAL（1997 ）［10］、 LANKA（2000 ）［11］和LINTHORNE（2001）［12］的研究，优秀男子运动员的出手高度在2.20－2.35m之间，女性运动员由于相对身高较低，出手高度也就略低。

从表6可以看出：奖牌获得者的平均出手高度为2.03±0.10m，高于4—8名的平均水平，由于运动员身高各不相同，这并不能说明4—8名运动员的出手高度就一定低。出手高度与身高百分比可以反映运动员出手高度的合理性，奖牌获得者的平均水平要低于4—8名的选手，说明4—8名运动员在最后用力阶段随着躯干的扭转，身体各关节充分伸展，速度力量就能得到较大程度的发挥。

从个体分析，亚军克莱纳特和第八名冈萨雷斯在身体各环节没有充分伸展的情况下完成出手动作，造成工作距离偏小，速度增量不大，限制了出手速度的发挥。当然也跟自身的技术特点有关系，这种加大做功量只能是建立在各自技术特点的基础上才能达到最优组合。

2.6.2 运动员出手瞬间出手角度分析

出手角度作为影响铅球成绩的主要因素之一，也是科研人员争议较大的部分。从理论上讲，LICHTENBERG等（1978）［13］认为世界优秀铅球运动员的最佳出手角度在42°左右。实际上大多数优秀运动员的出手角度远远小于42°，在26°—45°之间，平均为37°。《田径运动高级教程》中，世界优秀运动员的出手角度在34°—38°之间［14］。

从表6可以发现：奖牌获得者平均出手角度为37.60±1.59°，4—8名选手出手角度略低，但均在合理的角度范围内。值得一提的是我国年轻小将巩立娇，她的出手角度较小，仅为35.7°。这与李厚林等［15］的研究结果相符合。克莱纳特的出手角度最高，达到39.6°。铅球的出手角度对投掷有较大的影响。文超在《田径运动高级教程》中也指出最佳出手角度不是不变的，在一定范围内随着出手速度的变化而变化［14］。理论上的最佳出手角度在实践应用中有其局限性，不能套用，应因人而异，让每位运动员找到一个能充分发挥身体机能的最佳角度，是科研人员研究的重点，也是难点。

2.6.3 运动员出手瞬间出手速度变化

据 BARTONIETZ（1994）［16］、LANKA（2000）［11］和ZATSIIORSKY（1990）［17］的研究，出手速度是影响投掷距离的主要因素。出手速度的获得涉及多个因素之间的相互作用、参与的环节和时序的组合。有关专家研究发现，铅球的出手速度与运动成绩的提高呈显著性相关（R＞0.99）。

表6 2009年世界田径锦标赛女子铅球决赛运动员出手瞬间运动学参数变化

从表6可以发现，奖牌获得者的平均出手速度达到13.50±0.08m／s，高于4—8名选手的13.14±0.12m／s，冠军维利的出手为13.6m／s，是所有选手中最高的。因而，在训练实践中，教练员所采用的身体素质训练和专项技术训练都围绕如何最大限度地提高出手速度进行。同时也可以发现：有些运动员的出手速度较高，但成绩略低，可见出手速度是运动员取得优异成绩的主导因素，但也有其他因素影响着运动成绩，这就需要科研人员进行更深入的研究，找出相互制约的机制，最大限度地提高运动成绩。

3 结论

优越的身体形态条件是成为世界一流铅球运动员的基础。大部分运动员滑步的长度和最后用力两脚开立的宽度的平均比例在44%∶56%的范围内。奖牌获得者在滑步开始阶段就具备了较高的身体重心速度，滑步和最后用力阶段与其他运动员没有太大区别。过渡阶段运动员身体重心的速度的增加是获得较大动量和优异成绩的关键，在此阶段优秀运动员的肩轴和髋轴平均角速度较高，且肩轴和髋轴角速度之差呈缩小趋势。出手高度与身高的百分比是反映投掷效果的重要因素之一，比例越大反映身体各环节伸展充分，速度力量得到最大程度的发挥；出手角度随着运动员自身技术特点变化而变化；出手速度是影响运动成绩的主导因素，而各因素之间的相互作用需要深入研究。

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