中国优秀铁饼运动员苏欣悦铁饼投掷技术的运动生物力学分析

何 叶



中国优秀铁饼运动员苏欣悦铁饼投掷技术的运动生物力学分析

何 叶

乐山师范学院体育学院，四川乐山，614000。

本文运用文献资料、三维摄像解析法研究分析苏欣悦在2012年全国田径大奖赛肇庆站比赛的铁饼投掷动作，并与优秀运动员的平均值进行比价分析，找到技术动作的优点，为以后的技术训练提供理论指导，提高其铁饼投掷的成绩。研究结果表明在右脚着地到左脚着地阶段，苏欣悦的技术特点表现出非常快的特点，投掷臂在旋转过程中不太稳定，造成了一部分速度的损失，超越器械能力不够。

优秀铁饼运动员；苏欣悦；投掷技术；生物力学；分析

铁饼是中国田径传统的优秀项目之一，随着科技和生产力的不断发展使得铁饼的训练更加专业化和科学化，近几年涌现出了一大批优秀的青年运动员，苏欣悦便是其中的一个代表。本文的研究对象是中国女子田径运动员苏欣悦，她在近几年的比赛中都取得了不错的成绩，见表1。

表1 苏欣悦近5年的成绩表

以选手2017年个人最好成绩来计，可以排在今年世界第5。

本文采用三维摄像解析法对苏欣悦在2012年全国田径大奖赛肇庆站比赛的技术动作进行分析，与优秀运动员的平均值进行对比，分析出她铁饼投掷技术动作的优缺点，为以后她的技术训练提供理论指导。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

苏欣悦1991年11月生，身高180m，该运动员身体素质出色，技术能力较好。先后获得过2012年全国长投公开赛成都站第1名、2012年全国田径大奖赛肇庆站第3名。近几年的成绩也稳步提升。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 利用中国知网和万方数据库查阅近5年的文献，以铁饼投掷技术，女子，力学分析等关键词进行检索，对已有的研究文献和硕博士论文进行认真研读，了解目前研究进展，尤其是关注苏欣悦的比赛和训练情况。通过文献查阅，充分了解了我国女子铁饼运动员的技术特点，为本研究提供研究基础。

1.2.2 三维录像解析法 采用三维定点高速摄像对河北运动员苏欣悦在2012年全国田径大奖赛肇庆站决赛的第二投（60.32m）进行技术动作分析。研究使用高速摄像机（型号：Basler Abozfc），拍摄频率：100fpa，1号机主光轴与投掷圈的直径重合，2号机主光轴正对投掷圈的后半圆与1号机主光轴之间的夹角为90度。

通过摄像机拍下苏欣悦的铁饼投掷动作后，使用Ariel公司的APAS运动分析系统进行分析处理，通常采用松井秀治人体模型，确定适合的关节点，利用低通数字化滤波对原始数据进行平滑处理，截断频率为8Hz。

图1 现场拍摄示意图

2 研究结果与分析

2.1 技术阶段的划分和相关概念

本研究根据实际需要和所查阅的文献资料，将所要分析的铁饼技术划分为5个阶段：双支撑起转（预摆结束至R↑），预摆为旋转动作做准备，通过预摆获得一定的速度；单支撑旋转（R↑至L↑）；腾空阶段（L↑至R↓）；过渡阶段（R↓至L↓）；最后用力阶段（L↓至♂）[1]。注：R↑为右脚离地时刻；L↑为左脚离地时刻；R↓为右脚着地时刻；L↓为左脚着地时刻；♂为器械出手时刻。

肩髋角：肩横轴与髋横轴在水平面内所形成的夹角[2]。

拉引角：左肩与右肩的连线与右肩至铁饼的连线在体后构成的夹角[3]。

2.2 双支撑起转动作的技术特征及分析

这个阶段的技术特征要求运动员在规定的投掷圈内，左臂、左膝、左前脚掌同时积极主动转动，使身体重心移过左脚时，投掷的手臂在肩后面，通过自身旋转获得一定的加速度从而将铁饼投掷出去。运动员在投掷时的开始姿势要做到适当的宽站位，以便最大限度的增加转动半径，为加大转动惯量创造有利条件。通过数据收集整理得出此阶段苏欣悦的数据如表2和表3。

表2 双支撑起转的数据统计表

由表2 可以看出苏欣悦双腿支撑起旋时间为0.731s，短于优秀运动员0.473s，行程却只有3.672m这说明苏欣悦在双腿支撑起旋阶段用力时间过早，铁饼速度起伏大，起转速度稳定性不足。

表3 双支撑起转的数据统计表

在铁饼旋转技术的测量中，肩髋角、拉引角是常用的两个指标。其中肩髋角是肩轴与髋轴形成的扭转角，拉引角是躯干与投掷臂形成的角，反映肩胸臂打开状况，是判断运动员身体的“扭紧”状态[4]。由表2可以看出苏欣悦的肩髋角分别为89.2o和65.8o而世界优秀运动员Hellmann的肩髋角27.4o，Khristova为66.2o[3]。大量研究文献表明，这个阶段的肩髋角测量结果还需要结合不同运动员的运动习惯、技术风格、运动水平、运动技能等多方面的情况来分析获得的数据。苏欣悦的拉引角在右臂摆臂最大时刻为102.3o而右脚离地时刻为115.9o呈现出增大的情况，说明她在双支撑起转时，右手臂控制铁饼的能力稍差，铁饼没有很好的控制在身体后面。

2.3 单支撑旋转动作技术特征与分析

这个阶段的技术特征要求运动员右腿保持低平状态，大幅度的摆动；左腿转动的同时蹬地，达到左右腿协调配合完成动作，同时左臂控制旋转方向，使身体在转动中平稳的向前移动。通过转动使运动员和铁饼在此阶段能获得一定的加速度，形成人体充分扭紧状态为最后用力阶段做好准备，超越器械形成有利的用力预备姿势[5]。此阶段左脚作为支撑点，左脚左肩作为旋转轴，形成一个“动态平衡旋转轴”。

表4 单支撑旋转的数据统计表

该阶段的技术动作要求对苏欣悦不仅对技术要领掌握非常好，还要求她有很好的身体协调能力。根据运动生理学骨骼肌收缩原理可知，骨骼肌收缩可以维持身体姿势，通过关节传递动作完成各项运动，骨骼肌的肌力大小可以通过募集更多的运动单位来提高。由表4可知，苏欣悦在0.53s的时间内平均速度从4.25 m/s提高到7.90 m/s速度有了很大程度的提高，这说明该运动员在支撑阶段的加速能力比较强，可以获得一个较好的初速度，应该继续保持这种能力。

表5 单腿支撑旋转的数据统计表

由表5可知，苏欣悦在单腿支撑阶段右髋和右肩的数值均大于左髋和左肩，右髋的平均速度分别比优秀运动员小了0.346m/s而左髋比优秀运动员大了0.278m/s，右肩和左肩比优秀运动员分别大了0.813m/和0.474m/s.可以看出苏欣悦身体左右协调能力较好。但是右髋的速度小于优秀运动员，而左肩和左髋的速度大于优秀运动员，这就说明苏欣悦在单支撑旋转时，左肩的平均速度较大，这样就容易造成左肩打开的太早，而研究表明在左侧的肌肉如果没有充分拉长就没有办法储存较大的弹性势能，这与双支撑阶段上肢摆动过大有关系。

由表5中还能看出苏欣悦肩髋角的变化。她左脚离地时，肩髋角比优秀运动员大了4.0o，这说明苏欣悦在双支撑旋转结束时，下肢摆动角度不够，摆动腿摆动的力量不够，不积极。拉引角方面苏欣悦在右脚离地时刻到左脚离地时刻增加了27.7o，世界优秀运动员可以增加30o左右，说明苏欣悦在单支撑旋转阶段时，右手臂没有很好的控制在身后，她对铁饼的控制和超越能力还不够，这可能是她后面训练需要关注的关键点之一。

2.4 腾空阶段动作的技术特征与分析

腾空动作的技术特征要求左腿向下蹬伸，右腿抬高屈膝屈髋，右侧小腿外展外旋，向圆心方向摆动转扣，进入腾空。由于在短时间内，左腿蹬伸，右腿外摆，右侧髋关节不停转动，导致运动员的躯干和右臂拉得很紧，同时，当左腿内扣下压着地之前，左侧膝关节会急速向右侧膝关节靠拢，右脚掌在圆心附近着地标志腾空阶段结束。因此，前期单支撑转动的动作就决定了此阶段身体的结构，动作完成的质量。在腾空的瞬间，左腿应该积极靠向右腿，从而增加下肢转动的角速度，尽量减少身体重心上下起伏。由表5可以看出苏欣悦的腾空时间为0.15s而世界优秀运动员为0.10s，苏欣悦的腾空时间较长这是由于在单支撑阶段左肩打开过早右髋的动力不足从而造成人体腾空时间过长。

腾空时运动员处于无支撑状态，要求运动员具备很好的保持动态平衡和维持身体平衡的能力。由表5、表6可知苏欣悦在右脚着地时，拉引角为133.2o，比左脚离地时刻143.6o减少了10.4o，而优秀运动员可以减少了4.6o，这说明腾空阶段苏欣悦没有较好的保持上肢的牵拉状态。从肩髋关节运动的速度上来看苏欣悦的左右肩相差0.126m/s，优秀运动员相差0.898 m/s 左右髋相差1.004m/s，优秀运动员相差1.149 这说明苏欣悦的左右髋和左右肩的运动速度不如优秀运动员，相对扭转速度不足，身体扭转程度不紧。从右脚着地时刻右脚的髋关节和膝关节的角度数值都小于优秀运动员，这是因为苏欣悦身体重心姿势较低，右脚的主动着地的意识不足，这样就导致她腾空时间的延长。

表6 腾空阶段的数据统计表

2.5 过渡阶段的技术特征与分析

从右脚落地到左脚落地的转化阶段，称为过渡阶段。此阶段对于铁饼成绩的提高有重要作用，是不可忽视的阶段。在过渡阶段，运动员如果能高效完成动作，会有利于减少转动速度的损耗，提高旋转速度的利用率，为最后用力阶段动作的完成创造有利条件。苏欣悦在这一阶段的转换时间为0.16s，世界优秀运动员不洛娃，考斯坦转换时间分别为0.15s，0.17s。苏欣悦在速度转换时间上与世界优秀运动员相当，表现出了中国女子铁饼运动员转换速度快的技术特点，应继续保持这一特点，为后面技术动作的完成创造良好的条件。

表7 腾空转换阶段的数据分析

由表7中肩、髋平均速度来看，苏欣悦的左髋速度比右髋速度快0.470m/s，左肩速度比右肩速度快1.755m/s。优秀运动员左髋速度比右髋速度快1.270 m/s，左肩速度比右肩速度快1.055 m/s，因此，她的左、右髋的相对运动速度劣于优秀运动员，左、右肩的相对速度优于优秀运动员，这样的相对运动速度不利于形成超越器械的动作，也不利于延长人体做功的距离，从而不能很好的获得出手时的动能。

由表7中左脚着地时刻的肩髋角来看，苏欣悦在左脚着地时，肩髋角为35.9o，劣于优秀运动员的36.5o，这个数据说明她躯干的扭紧度不够。苏欣悦在这一时刻的拉引角为114.3o，优秀运动员为140o，苏欣悦在这一阶段上肢伸展幅度大于优秀运动员，这样就可能影响她右脚着地后的快速旋转，也就可能导致她左脚着地不稳。

2.6 最后用力动作的技术特征与分析

此阶段是投掷技术动作的主要阶段。最后用力动作与右脚单支撑旋转是紧密联系的，它包括右脚着地后的积极转动，左脚即将着地之前以及铁饼离手，要求右腿、右髋积极旋转的同时蹬地，腰部腹外斜肌、腹内斜肌用力收缩转动，左手臂努力摆向投掷方向，以胸部肌肉带动手臂产生强大的爆发力，从而投出铁饼，达到最佳效果。该阶段是出手前的最后一次加速阶段，决定了投掷远度的重要技术环节。

表8 最后用力转换阶段数据分析

由表8中的时间来看，苏欣悦最后用力时间为0.170s，查阅文献可知优秀运动员的合理时间为0.10s-0.20s，本研究获得的苏欣悦的数据与优秀运动员时间一致，说明她在最后用力阶段所用的时间合理，完成动作的速度快，有利提高成绩。

由表8中的铁饼行程来看，苏欣悦铁饼行程只有3.445m，与优秀运动员一致。出手高度只有1.495m小于优秀运动员1.518m。苏欣悦身高1.80m，臂长1.86m显示出很好的身体优势。从数据分析中可以看到，她在最后用力阶段没有发挥出身高，臂长的优势，在以后的训练中应该加强这方面的训练，极大的发挥她自身说明苏欣悦在这方面有很大的提升空间。出手的角度也是影响比赛成绩的一个很重要的因素。苏欣悦的出手角度（表7）32.8o小于优秀运动员36.9o。出手角度过小从而导致运动成绩的损失。从出手速度来看，苏欣悦为23.93m/s小于优秀运动员25.05m/s。这与苏欣悦在过渡阶段没有很好的完成超越器械的动作从而导致不能获得较好的出手时初速度。

表9 最后用力阶段速度参数的比较

由表9中的身体运动速度来看，苏欣悦右髋的速度测量值（3.163）和右肩的速度测量值（3.895）都优于优秀运动员，而左髋的速度测量值（1.968）和左肩的速度测量值（3.285）都小于优秀运动员，这样的结果导致她左侧身体运动速度比右侧慢，左髋、左肩产生肌力不够，无法迅速跟进，从而导致身体重心在最后出手时落在了支撑点的后面，不能有效完成缓冲，严重影响水平速度的增大。

由表9中两脚支撑距离来看，苏欣悦两脚支撑距离只有0.575m，小于优秀运动员的0.991m。两脚支撑距离小不仅会减小最后用力的距离，降低投掷成绩，还增大了脚与投掷圈前沿的距离。由于铁饼是通过投掷圈的圆心，以投掷圈前沿为起点丈量成绩的，所以这也将严重影响她的成绩测量值。

3 结 论

（1）苏欣悦双支撑起转时间为0.75s，短于优秀运动员0.473s，用力时间早，铁饼起转速度不稳定，起伏比较大。右脚离地时，由于拉引角和肩髋角加大，上肢伸展幅度大，躯干扭紧度不好，人体旋转半径小，旋转角动量不足。

（2）苏欣悦在单支撑旋转阶段旋转时间在0.53s的时间内平均速度从4.25 m/s提高到7.90 m/s速度有了很大程度的提高，这说明该运动员在支撑阶段的加速能力比较强，可以获得一个较好的初速度，应该继续保持这种能力。右髋的速度小于优秀运动员，而左肩和左髋的速度大于优秀运动员，说明苏欣悦在单支撑阶段左肩平均速度较大，打开时间太早，导致她左侧的肌肉没有时间充分拉长，这样就造成她超越器械的能力不足，这与双支撑阶段上肢摆动过大有很大的关系。

（3）苏欣悦在腾空阶段腾空时间为0.15s长于世界优秀运动员为0.10s，相对扭转速度不足，身体扭转程度不紧。从右脚着地时刻右脚的髋关节和膝关节的角度数值均小于优秀运动员，身体重心姿势较低，右脚的主动着地的意识不足，从而延长了腾空时间。

（4）苏欣悦在腾空转换阶段速度损失较大，上肢伸展幅度较大，运动速度慢，没有很好的将器械留在身体后面，躯干扭紧度不足。

（5）苏欣悦在最后用力阶段转换时间为0.170s与优秀运动员0.10s-0.20s相当。这个阶段，她两脚距离和铁饼行程较短，旋转半径不足，完成动作较快，出手的角度小，出手的高度低，同时，她在最后用力时右侧躯干速度高而左侧躯干速度低，这样就造成左侧相对速度较慢，用力不足，这都将影响她的比赛成绩。。

[1] 李建臣，肖 涛.我国优秀女子铁饼选手旋转阶段肩髋饼速度变化的三维动力学特征[J].广州体育学院学报，2003，32（05）：69~70.

[2] 申荣芳，李建臣.对我国女子铁饼优秀运动员的技术分析[J].广州体育学院学报，2002，22（02）：63~68.

[3] 田径项目奥运攻关课题组.国家田径集训队女子铁饼技术诊断[J].天津体育学院学报，2000，16（02）：35~38.

[4] 李健臣，冯国群，等.济南全运会前八名女子铁饼运动员投掷技术时空特征的三维运动学分析[J].北京体育大学学报，2012，35（05）：109~114.

[5] 张英波.掷铁饼：现代投掷技术与训练[M].北京：北京体育大学出版社，2003：22~26.

The Biomechanical Analysis of the Discus Throwing Technique of the Excellent Discus Thrower in China

He Ye

School of Sports, Leshan Normal College, Leshan Sichuan, 614000, China.

This paper USES literature, 3 d video analytic method analysis Su Xinyue in 2012 grand prix zhaoqing RACES of the country's discus throwing action, and with excellent athletes average price comparison analysis, find the advantages of technical action and determine, provide theoretical guidance for the technical training, improve the discus throwing.The results show that in the right leg to the left foot touchdown phase, the technical features of Su Xinyue showed very fast, the characteristics of throwing arm in the rotating process is not so stable, caused the loss of part of speed, beyond the equipment capacity is not enough.

Excellent discus thrower; Su Xinyue; Throwing technique; Biomechanical; Analysis

1007―6891（2017）05―0043―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2017.05.11

G804.6

A

2017-06-27

2017-07-19