關(guān)于標(biāo)槍項(xiàng)目中鞭打動(dòng)作應(yīng)用的研究

□ 姚建明 向渝（中國民航飛行學(xué)院體育部 四川 廣漢 618307）

1 、引言

在進(jìn)行某些體育項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了能夠高質(zhì)量的完成動(dòng)作，常需要雙臂或雙足具有較快的速度。學(xué)者們把這種在克服阻力或自體位移過程中，肢體各環(huán)節(jié)依次加速與制動(dòng)，使末端環(huán)節(jié)產(chǎn)生極大速度的動(dòng)作形式稱為“鞭打”。在體育運(yùn)動(dòng)中，很多項(xiàng)目中的身體動(dòng)作都以這種“鞭打”形式展現(xiàn)出來，這被體育界認(rèn)為是“鞭打動(dòng)作”。上肢“鞭打動(dòng)作”的應(yīng)用如排球、羽毛球的揮臂擊球動(dòng)作，投擲標(biāo)槍的出手瞬間；下肢的“鞭打動(dòng)作”應(yīng)用如踢球、游泳中的打水動(dòng)作等。這一詞匯解釋了難以理解的某個(gè)肢體動(dòng)作，并且形象的描述了運(yùn)動(dòng)員做動(dòng)作的感覺，并且動(dòng)作質(zhì)量的高低是決定成績(jī)優(yōu)劣的關(guān)鍵。因此，這一動(dòng)作被譽(yù)為擲標(biāo)槍的靈魂。

2 、“鞭打動(dòng)作”在標(biāo)槍項(xiàng)目中的作用分析

“鞭打動(dòng)作”的力學(xué)原理與抽鞭子的力學(xué)原理較為相像。抽鞭子時(shí)，手臂帶動(dòng)鞭子根部快速運(yùn)動(dòng)，然后迅速制動(dòng)，使鞭子根部的動(dòng)量向鞭梢傳導(dǎo)。因?yàn)楸奚逸^輕，所獲得的運(yùn)動(dòng)速度較快，所以有了加速—制動(dòng)—傳遞—高速這樣一個(gè)過程。其理論基礎(chǔ)可解釋為動(dòng)量傳遞的結(jié)果，質(zhì)量較大一端的動(dòng)能通過制動(dòng)向質(zhì)量較小一方傳遞，使質(zhì)量較小一端獲得快速的運(yùn)動(dòng)。人在運(yùn)動(dòng)中的“鞭打動(dòng)作”是通過角動(dòng)量在相鄰關(guān)節(jié)間的傳遞實(shí)現(xiàn)的。主要是利用肌肉收縮力，使遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)產(chǎn)生角加速度，而遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)力通過肌肉收縮作用于近端環(huán)節(jié)，使其制動(dòng)，在制動(dòng)的過程中，近端環(huán)節(jié)的角動(dòng)量傳遞給了遠(yuǎn)端，加上肌肉主動(dòng)發(fā)力的過程，使得運(yùn)動(dòng)鏈末端環(huán)節(jié)產(chǎn)生極大的運(yùn)動(dòng)速度和打擊力量。

2.1 、影響標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)成績(jī)的因素分析

通過分析擲標(biāo)槍的飛行軌跡發(fā)現(xiàn)其成績(jī)?nèi)Q于三大因素，這三大因素就是標(biāo)槍參數(shù)、標(biāo)槍飛行初始條件和環(huán)境因素。其中，標(biāo)槍參數(shù)是指標(biāo)槍的重心、質(zhì)量等；標(biāo)槍出手時(shí)初始條件主要是指出手速度、出手角度等因素；環(huán)境因素是指投擲時(shí)的空氣阻力、氣候環(huán)境等。

在標(biāo)槍的參數(shù)及環(huán)境因素不變的情況下，我們只研究標(biāo)槍飛行的初始條件對(duì)標(biāo)槍飛行距離的影響，因?yàn)橥稊S運(yùn)動(dòng)是一種斜拋物體運(yùn)動(dòng)，投擲距離可以簡(jiǎn)單的用圖 1來表示。

圖1 斜拋物體運(yùn)動(dòng)軌跡

根據(jù)力學(xué)中斜拋物體方程式，可以計(jì)算出斜拋物體的理論飛行距離。

其中x是器械飛行距離，V表示器械出手的速度，θ表示器械出手角度，g代表重力加速度常量。

由此可以推知，決定x的因素有:V0、θ和器械的高度，而g為常量，且x與V0、θ成正比。要提高擲標(biāo)槍的遠(yuǎn)度，就要在一定范圍內(nèi)、常量不變的情況下，提升器械的出手速度、出手角度以及高度這三個(gè)變量中的一個(gè)或幾個(gè)，而具體要通過提升哪一個(gè)變量來提高成績(jī)還需因人而異。如青少年標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員，身高可能會(huì)提升，而出手速度也可通過專門性訓(xùn)練來提高，出手角度也會(huì)隨著出手速度的提高而變化；而成年運(yùn)動(dòng)員的身高已基本固定，只能通過提高出手速度與角度的變化提升成績(jī)。因此不管在青少年運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練以及成年運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練中，標(biāo)槍的出手速度對(duì)成績(jī)的好壞都會(huì)起著至關(guān)重要的作用。

2.2 、“鞭打動(dòng)作”對(duì)標(biāo)槍出手速度的作用

擲標(biāo)槍是由多個(gè)動(dòng)作組成的一個(gè)完整技術(shù)。由圖2可知，助跑、最后用力對(duì)于標(biāo)槍出手速度的影響最大。

圖2 標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)基本過程

根據(jù)力學(xué)動(dòng)量定理中：F T=M V（作用力×作用時(shí)間=質(zhì)量×速度）可知，在質(zhì)量不變的情況下，速度的大小決定于作用力與作用時(shí)間。

標(biāo)槍完整的技術(shù)動(dòng)作是沖量向動(dòng)量的轉(zhuǎn)換，所以符合上述公式。所以在標(biāo)槍重量固定的情況下，其出手速度快慢取決于助跑與最后用力。而最后用力的大小主要取決于正確的助跑技術(shù)與“鞭打動(dòng)作”質(zhì)量的高低。在最后用力階段的“鞭打動(dòng)作”可以充分促進(jìn)沖量向動(dòng)量的轉(zhuǎn)化，是助跑與最后用力的催化劑，良好的“鞭打動(dòng)作”可以使運(yùn)動(dòng)員獲得更大的出手速度。

2.3 、“鞭打動(dòng)作”與超越器械的關(guān)系

標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)中的“超越器械”是在最后用力之前，身體經(jīng)助跑以獲得較快速度，使得髖部的運(yùn)動(dòng)速度超越了肩部，器械處于身面，并且身體扭緊，形成下肢在前，上體在后的傾斜姿勢(shì)。它是標(biāo)槍最后用力過程中瞬間所呈現(xiàn)的身體姿勢(shì)，是“鞭打動(dòng)作”的先驅(qū)。為了得到更大的投擲速度，充分的超越器械動(dòng)作和緊隨其后的“鞭打動(dòng)作”需要完美的配合，兩者相輔相成。在超越器械過程中，肌肉會(huì)產(chǎn)生彈性勢(shì)能，而其能否迅速轉(zhuǎn)化為動(dòng)能取決于肌肉收縮轉(zhuǎn)換的時(shí)間長(zhǎng)短。其時(shí)間轉(zhuǎn)換越短，轉(zhuǎn)化動(dòng)能的利用率越高。因此，運(yùn)動(dòng)員要經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間練習(xí)來盡量減少超越器械與“鞭打動(dòng)作”之間的時(shí)間延誤，最好能做到零延誤。這樣才能通過超越器械與“鞭打動(dòng)作”的配合獲得最大的出手速度。

3 、“鞭打動(dòng)作”在標(biāo)槍最后用力階段的技術(shù)分析

以左腳為支撐腳為例，在助跑最后階段的投擲步將要結(jié)束時(shí)，身體會(huì)依靠慣性繼續(xù)向前，當(dāng)身體重心越過支撐點(diǎn)時(shí)要快速進(jìn)行“鞭打動(dòng)作”。此時(shí)右腳由腳跟迅速過度到腳掌，同時(shí)進(jìn)行有力的蹬地。緊接著左腿主動(dòng)地向前邁步，左腳著地時(shí)進(jìn)入制動(dòng)，形成身體左側(cè)的堅(jiān)固支撐，這樣就創(chuàng)造了右腿繼續(xù)蹬轉(zhuǎn)送髖的有利條件。此時(shí)右腿繼續(xù)用力蹬伸，推動(dòng)髖部超越肩部進(jìn)一步向前移動(dòng)，軀干部分以左側(cè)為軸迅速轉(zhuǎn)向投擲方向，使身體軀干部分肌肉拉緊，快速轉(zhuǎn)動(dòng)，投擲臂要轉(zhuǎn)肩翻肘，正對(duì)投擲方向，形成“背弓”，如圖3。此時(shí)支撐腿繼續(xù)發(fā)力，挺胸向前，并向左腿轉(zhuǎn)移重心，但投擲臂盡量留在體后。胸部做牽引使投擲臂上臂帶前臂，肘部隨運(yùn)動(dòng)逐漸彎曲，當(dāng)肘部彎曲接近約90度時(shí)，右腿迅速用力蹬伸，被拉長(zhǎng)的胸腹部肌群迅速有力的收縮，右肩帶動(dòng)投擲臂及手腕，依次做出“鞭打”動(dòng)作。最后手指用力“撥槍”，使標(biāo)槍從合理方向飛出。

圖3 最后用力圖解

圖4 最后用力時(shí)身體各環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)情況

圖5 最后用力時(shí)身體各環(huán)節(jié)的速度變化

最后用力階段是以右腳為起始，依次通過腿——髖——軀干——肩——肘——手的連貫動(dòng)作將標(biāo)槍快速擲出。從圖4、5中不難看出，在最后用力階段，身體各部位的連接和速度的轉(zhuǎn)變符合生物力學(xué)“鞭打”原理：加速——制動(dòng)——傳遞——高速。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的加速無一例外的是通過前一環(huán)節(jié)的加速—制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。這樣才能保證人體動(dòng)量向標(biāo)槍的有效轉(zhuǎn)移。

3.1 、“鞭打動(dòng)作”的動(dòng)量傳遞

人體“鞭打動(dòng)作”是通過身體各環(huán)節(jié)間角動(dòng)量的傳遞來獲得末端環(huán)節(jié)的最大動(dòng)量。身體內(nèi)部某些環(huán)節(jié)的制動(dòng)可以使角動(dòng)量在體內(nèi)快速傳遞與轉(zhuǎn)移?！氨薮騽?dòng)作”中角動(dòng)量的傳遞是通過相鄰環(huán)節(jié)相互作用力產(chǎn)生的沖量矩來實(shí)現(xiàn)的。

圖6 鞭打動(dòng)作發(fā)力及關(guān)節(jié)角速度變化圖

圖6中F 1表示近端環(huán)節(jié)肌肉的收縮力，β1表示近端環(huán)節(jié)的角加速度。F 2表示遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)的肌肉收縮力，當(dāng)其作用于遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)時(shí)，會(huì)對(duì)近端環(huán)節(jié)產(chǎn)生阻力使之制動(dòng)，同時(shí)近端環(huán)節(jié)的動(dòng)量向遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)傳遞，使遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)產(chǎn)生更大的角加速度β2。

根據(jù)上面的分析可知，在擲標(biāo)槍的最后用力過程中（以右手為例），下肢左側(cè)強(qiáng)有力的支撐使身體形成制動(dòng)，從而使身體減速，加快了身體軀干部分和標(biāo)槍的快速轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，在不受外力情況下，由人和標(biāo)槍組成的“鞭打動(dòng)作”的這個(gè)系統(tǒng)中的總動(dòng)量是不會(huì)改變的，所以人體在系統(tǒng)中消耗動(dòng)量越多，標(biāo)槍所獲得的動(dòng)量就越大，所受的作用力就越大，這是系統(tǒng)的內(nèi)部動(dòng)量傳遞。

3.2 、“鞭打動(dòng)作”的正確發(fā)力順序

上肢“鞭打動(dòng)作”的主要目的是使末端環(huán)節(jié)獲得最大速度。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，身體各環(huán)節(jié)要盡力的向投擲方向運(yùn)動(dòng)，并且需要協(xié)調(diào)配合。所以，運(yùn)動(dòng)員在做“鞭打動(dòng)作”時(shí)，各肢體的運(yùn)動(dòng)形式必然表現(xiàn)出一定的配合特征，即時(shí)序性。

根據(jù)“鞭打”原理，手臂動(dòng)作由一系列相互獨(dú)立的動(dòng)作組成，其力學(xué)原理要求是:加速——制動(dòng)——傳遞——高速?！氨薮騽?dòng)作”的用力順序是在超越器械動(dòng)作的基礎(chǔ)上，右腿迅速而有力的蹬地，從而推動(dòng)髖關(guān)節(jié)向投擲方向轉(zhuǎn)動(dòng)。從而使上臂做水平內(nèi)收動(dòng)作，在上臂外展90°時(shí)，肘關(guān)節(jié)會(huì)得到一個(gè)向前的運(yùn)動(dòng)速度。之后，肘關(guān)節(jié)伸展并制動(dòng)，使腕關(guān)節(jié)得到一個(gè)向前的運(yùn)動(dòng)速度。在肘關(guān)節(jié)沒有完全伸展的時(shí)候，上臂開始做快速旋前動(dòng)作，這一動(dòng)作一樣會(huì)使腕關(guān)節(jié)得到一個(gè)向前的運(yùn)動(dòng)速度。最后，腕關(guān)節(jié)快速而連續(xù)的做屈曲動(dòng)作，最終使器械所得到的向前速度在出手前達(dá)到最大。由此可見，運(yùn)動(dòng)員在做“鞭打動(dòng)作”時(shí)身體各環(huán)節(jié)遵循“軀干向前擰轉(zhuǎn)→上臂內(nèi)收→肘關(guān)節(jié)伸展→上臂內(nèi)旋→腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)”的活動(dòng)順序。這個(gè)用力順序不僅可以使全身大部分肌肉參加工作，而且保證有較長(zhǎng)的工作距離。需要注意的是，傳統(tǒng)理論認(rèn)為，上肢關(guān)節(jié)活動(dòng)遵循“大環(huán)節(jié)帶動(dòng)小環(huán)節(jié)的依次加速運(yùn)動(dòng)”運(yùn)動(dòng)形式，即表現(xiàn)為“肩——肘——腕”的活動(dòng)順序。但是傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)的運(yùn)動(dòng)順序原理在三維條件下是不正確的。環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)的順序應(yīng)該與支配關(guān)節(jié)的肌肉力矩大小有關(guān)，肌肉力矩大的運(yùn)動(dòng)形式先于肌肉力矩小的產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，即產(chǎn)生肩——肘——肩——腕的運(yùn)動(dòng)順序。

4 、啟示

本文通過研究“鞭打動(dòng)作”在標(biāo)槍項(xiàng)目中的作用，發(fā)現(xiàn)正確的“鞭打動(dòng)作”可以提高擲標(biāo)槍的出手速度，從而有效的提高擲標(biāo)槍的成績(jī)。本文還對(duì)“鞭打動(dòng)作”在最后用力階段進(jìn)行了技術(shù)分析，闡述了“鞭打動(dòng)作”身體各環(huán)節(jié)如何進(jìn)行動(dòng)量傳遞，以及身體各環(huán)節(jié)正確的發(fā)力順序。綜上所述得出以下啟示：擲標(biāo)槍在最后用力時(shí)的超越器械與“鞭打動(dòng)作”必須配合嫻熟，盡量減少兩者之間的時(shí)間延誤。且高質(zhì)量的“鞭打動(dòng)作”能夠成為標(biāo)槍項(xiàng)目取得優(yōu)異成績(jī)的關(guān)鍵。希望本文能夠?qū)υ擁?xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員提高成績(jī)以及教練員教授技術(shù)發(fā)揮積極作用。

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