我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段關鍵技術的運動學分析

張曉東 曲淑華

摘 要：為改進和完善我國男子標槍運動員投擲技術，并縮小與世界優(yōu)秀運動員的差距，運用文獻資料法、訪談法、錄像分析法、數理統計法及對比分析法，對2018年全國田徑錦標賽男子標槍前8名運動員最后用力階段投擲技術進行分析。通過定量與定性分析最后用力階段關鍵技術指標，采用單一樣本T檢驗對比分析國內外優(yōu)秀男子標槍運動員技術差異，進一步討論我國男子標槍運動員技術的合理性與不足。結論：出手速度是影響擲標槍投擲遠度最重要的出手參數，最后用力階段標槍加速效果及身體制動效果對出手速度影響較大。2018年全國田徑錦標賽男子標槍前8名運動員出手速度與投擲成績呈顯著正相關關系，但與世界水平相比差距較大，出手速度較慢是我國男子標槍成績落后的一個重要原因;我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段制動腿著地時軀干后傾角對投擲成績影響較大，與世界水平相比差異不大，但肩髖扭轉角及投擲臂肘關節(jié)角度與國外優(yōu)秀運動員相比均有較大差異;我國優(yōu)秀男子標槍運動員整體上存在上肢提前發(fā)力的現象，不利于動量的有效傳遞，且不同水平運動員之間各環(huán)節(jié)用力狀態(tài)及發(fā)力時機有較大差異，成績好者各環(huán)節(jié)之間動量傳遞更合理有效;我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段制動腿制動效果不理想，屈膝緩沖較大，且屈膝緩沖后的積極蹬伸不充分，減弱了最后用力效果。

關鍵詞：男子標槍;最后用力階段;出手速度;關鍵技術;運動學

盡管我國男子標槍曾出現過申毛毛、張連標、李榮祥、趙慶剛等優(yōu)秀運動員，并多次取得過亞運會冠軍、打破亞洲記錄，但在奧運會、世錦賽等世界大賽上未取得過優(yōu)異成績;當前，我國男子標槍成績有所衰退，2018年亞運會上我國男子標槍運動員劉啟臻獲得銀牌，成績?yōu)?2.22 m，與冠軍相差近6 m，我國男子標槍項目甚至失去了亞洲霸主地位。相對于我國女子標槍項目而言，我國男子標槍項目與世界水平差距更大，與之相關的研究較少。

標槍作為體能主導類快速力量性項目，運動員專項素質是其獲得較好投擲成績的基礎，如何將下肢、軀干及上肢的速度、力量銜接，并協調作用到標槍的縱軸，這取決于合理有效的技術，因此合理有效的技術是充分發(fā)揮運動員專項素質的保障;有較多研究指出，運動員投擲成績與出手速度呈高度正相關關系，出手速度是提高投擲成績的關鍵因素[1-3]，而運動員70%以上的出手速度是依靠最后用力階段獲得的[4]。因此，本研究對2018年全國田徑錦標賽男子標槍比賽前8名運動員最后用力階段投擲技術進行分析，探究當前我國男子標槍運動員投擲技術特征，并通過與國外優(yōu)秀男子標槍運動員投擲技術對比，分析其合理性與不足，為我國男子標槍運動員投擲技術的改進和完善提供客觀參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以2018年全國田徑錦標賽男子標槍比賽前8名運動員（見表1）最后用力階段投擲技術為研究對象。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法 以“男子標槍”“技術”“生物力學”“javelin”“Biomechanics”“throwing technique”為關鍵詞對中國知網、web of science、EBSCO相關文獻進行查找，就有關中外男子標槍運動員最后用力投擲技術的文獻進行重點閱讀;通過北京體育大學圖書館、國際田聯官網、中國田徑協會官網查閱相關信息，為本研究提供了豐富的理論參考。

1.2.2 訪談法 針對男子標槍運動員投擲技術，主要對呂鋼、孫福海、丁鵬林、徐德妹等標槍教練員進行訪談，并通過咨詢運動生物力學專家，獲取投擲技術三維錄像解析相關信息。

1.2.3 錄像分析法 采用兩臺JVC高速攝像機對2018年全國田徑錦標賽男子標槍比賽前8名運動員最后用力階段進行拍攝，其中一臺攝像機位于助跑道右前方，另一臺攝像機位于助跑道側后方，兩臺攝像機主光軸夾角在60°～120°之間，拍攝頻率為60幀/s，快門速度為1/1 000 s;應用懸掛式三維標定框架對拍攝空間進行標定，并設5個地坐標建立大地坐標系，攝像機擺放位置、三維標定空間及大地坐標如圖1、圖2所示。

根據本研究需要，主要對2018年全國田徑錦標賽男子標槍比賽前8名運動員最后用力階段技術進行分析，即最后一步左腳著地瞬間至出手瞬間，借助北京體育大學運動生物力學實驗室視訊運動圖像解析系統對其進行解析，對獲得的坐標數據進行低通濾波平滑處理，截斷頻率為10 Hz。

1.2.4 數理統計法 運用Qualisys Track Manager、Excel對獲得的坐標數據進行統計計算，獲得技術指標數據;應用SPSS20.0對我國優(yōu)秀女子標槍運動員技術指標進行統計學分析。

1.2.5 對比分析法 通過查閱文獻獲取國外優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段技術指標，對比分析2018年全國田徑錦標賽男子標槍比賽前8名運動員最后用力階段技術指標，進一步探究我國男子標槍運動員技術的合理性與不足。

2 結果與分析

2.1 最后用力階段特征時刻的界定以及技術動作的運動學界定

運動員投擲步最后一步左腳著地制動支撐標志著最后用力階段的開始（研究對象均以右側為優(yōu)勢側），為了更好地對男子標槍運動員最后用力階段進行定量研究，選取最后用力階段左腳著地時刻（t1）、左膝關節(jié)最大緩沖時刻（t2）、出手時刻（t3）三個特征時刻（圖3），并對其相關技術指標進行分析。

最后用力階段的主要目的是對標槍進行最后的加速，并獲得最佳出手狀態(tài)，該階段的技術動作直接影響最終出手參數，即出手速度、出手高度和出手時的相關角度。標槍作為長投類項目，器械飛行軌跡類似拋物線，其投擲遠度是由出手參數決定的，在理想條件下，投擲遠度取決于出手速度、出手高度和出手角度，其關系如下公式所示;而在實際情況中，由于標槍器械本身及空氣作用，標槍出手時的位置狀態(tài)也會對投擲遠度產生一定影響。

綜觀前人對標槍投擲技術的探究，始終圍繞最終出手參數及其影響因素，其中，以運動員擲標槍出手速度及其相關技術指標研究最多。在諸多研究中，運動員出手速度被認為是影響投擲遠度最重要的出手參數，有研究表明，運動員投擲成績與其出手速度的相關性為0.89[3]，在一定條件下，出手速度每增加1 m/s，其投擲遠度相應增加5 m[6];而最后用力階段標槍器械的加速效果及身體制動效果對出手速度的影響較大，因此，本研究對出手速度、影響最后用力器械加速的技術指標及身體制動效果的技術指標著重分析，為更好地對運動員技術動作進行量化研究，對相關技術動作的運動學指標進行界定（圖4）。

肩髖扭轉角：是指肩軸與髖軸之間的夾角，通常以左肩關節(jié)點與右肩關節(jié)點的連線和左髖關節(jié)點與右髖關節(jié)點的連線之間的夾角表示（圖4，A）。

軀干后傾角：是指肩軸中點與髖軸中點的連線與垂直面的夾角（圖4，B）。

投擲臂肘關節(jié)角：是指右肩關節(jié)點與右肘關節(jié)點的連線和右肘關節(jié)點與右腕關節(jié)點的連線之間的夾角（圖4，C）。

拉引角：是指投擲臂上臂與軀干之間形成的夾角，通常以右肘關節(jié)點與右肩關節(jié)點的連線和右肩關節(jié)點與右髖關節(jié)點的連線之間的夾角來表示[7]（圖4，D）。

左膝關節(jié)角：左髖關節(jié)點與左膝關節(jié)點的連線和左膝關節(jié)點與左踝關節(jié)點的連線之間的夾角（圖4，E）。

2.2 我國優(yōu)秀男子標槍運動員出手速度分析

出手速度是指運動員擲標槍出手瞬間標槍重心的速度，出手速度一直被認為是影響投擲成績的重要因素[8]。2018年全國田徑錦標賽男子標槍前8名運動員成績?yōu)椋?6.24±3.44）m（表2），出手速度為（25.86±1.54）m/s，其中，我國優(yōu)秀男子標槍運動員馬群出手速度最快，達到28.77 m/s，其投擲成績?yōu)?1.31 m，而第8名運動員孫建軍的出手速度最慢，僅有24.15 m/s，前三名運動員的出手速度均在26 m/s以上，而其他運動員出手速度在24～26 m/s之間;經Pearson相關分析，我國優(yōu)秀男子標槍運動員出手速度與其投擲成績之間呈顯著正相關關系（r=0.842，P=0.009），從投擲成績、出手速度及其二者相關性來看，出手速度越快，其投擲成績越好;國內有研究認為我國優(yōu)秀男子標槍運動員出手速度與投擲成績呈顯著相關關系（r=07565，P<0.01）[9]，而國外相關研究也認為出手速度和投擲成績之間有顯著正相關關系[10-12]，本研究結果與國內外相關研究結果基本一致。

從諸多研究結果來看，投擲成績與出手速度有明顯正相關關系，運動員出手速度對投擲成績影響較大，為進一步探究我國男子標槍運動員出手速度，在查閱國內外相關文獻的基礎上獲得國外優(yōu)秀男子標槍運動員投擲成績及其出手速度參數，對國內外優(yōu)秀男子標槍運動員出手速度進行單一樣本T檢驗。本研究選取第7屆世錦賽男子標槍比賽前7名運動員的出手速度[3]作為對比對象，第7屆世錦賽男子標槍前7名運動員的平均成績?yōu)椋?6.46±2.32）m，出手速度均值為（29.00±0.63）m/s（表3），經單一樣本T檢驗，國內外優(yōu)秀男子標槍運動員出手速度具有顯著性差異（P

2.3 我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段器械加速效果影響因素探析

出手速度作為最重要的出手參數，是運動員通過一系列技術動作將動量銜接傳遞而獲得的，分析運動員的出手速度，不能只著眼于出手速度本身的高低，也要探究運動員技術動作的合理性與有效性，有研究表明在最后用力階段，國內優(yōu)秀男子運動員標槍速度增加80%左右，而世界優(yōu)秀運動員的標槍速度增加了90%以上[13]，在最后用力階段，運動員對標槍的做功距離、動量的有效傳遞等都會對標槍的加速效果產生直接影響，進而影響出手速度。

2.3.1 最后用力階段影響標槍加速距離的指標探析

從理論上講，肩髖扭轉角角度越大，有利于增加標槍最后用力做功距離[14-15]、加大力矩，同時拉伸運動員軀干肌群及投擲臂肌群，使軀干及投擲臂肌肉得到預先拉長，從而增加了肌肉的彈性勢能，為最后用力階段標槍的加速提供更大的作用力，最終增加出手速度，提高投擲成績[5，16]。我國優(yōu)秀男子標槍運動員肩髖扭轉角t1（42.58±13.86）差異較大，最大值達到65.52°，而最小值僅有28.63°;經Pearson相關分析，我國優(yōu)秀男子標槍運動員肩髖扭轉角t1與投擲成績沒有顯著相關關系（P>0.05，表4），這與前人研究有所差異;另外，我國優(yōu)秀男子標槍運動員與國外優(yōu)秀男子標槍運動員（（86.46±2.32）m，表5）的肩髖扭轉角t1（（21.57±10.60）°） [3]具有顯著性差異（P<0.01）。從統計結果來看，肩髖扭轉角t1并不是越大，其投擲成績就越好，原因可能是過大的肩髖扭轉角導致最后用力時間延長，影響了動作的連貫性，同時對動量自下而上的有效傳遞產生不利影響，進而影響最后用力效果。

最后用力階段過程中，一定范圍內的軀干后傾角不僅體現出髖軸超越肩軸的程度，同時也反映出身體超越器械的程度及助跑速度的利用效率，適宜的軀干后傾角能延展肢體，加大最后用力的做功距離[7，12，18-19]，為標槍的最后發(fā)力提供良好條件，提高標槍出手速度[20-22]。經Pearson相關性分析，我國優(yōu)秀男子標槍運動員軀干后傾角t1與其投擲成績呈顯著正相關關系（r=0.724，P=0.042，表4），有研究表明，最后用力階段制動腿著地時，軀干后傾角應在（20～25）°左右，既不會延長其用力時間，又加大了最后用力距離[16]，這也與本研究結果基本一致;運用單一樣本T檢驗對比分析國內外優(yōu)秀男子標槍運動員軀干后傾角[7，17]，國內外優(yōu)秀男子標槍運動員軀干后傾角均無顯著性差異（P=0.586，P=0.159）。

投擲臂肘關節(jié)角度及拉引角的大小代表投擲臂伸展情況，也是衡量最后用力過程中“滿弓”程度的重要指標[7，18，21]，若投擲臂肘關節(jié)角度較小，不僅縮短最后用力做功距離，同時投擲臂的屈肌始終處于緊張狀態(tài)，容易導致投擲臂的提前用力，破壞動量傳遞的時序性[23]，對最后用力的做功距離產生影響。對我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段制動腿著地時投擲臂肘關節(jié)角及拉引角進行分析，投擲臂肘關節(jié)角（P=0.116）、拉引角（P=0.154）與其投擲成績均無顯著相關關系;通過單一樣本T檢驗進一步對比分析國內外優(yōu)秀男子標槍運動員投擲臂肘關節(jié)角及拉引角發(fā)現，國內外優(yōu)秀男子標槍運動員投擲臂肘關節(jié)角具有顯著性差異（P=0.012），國外優(yōu)秀運動員投擲臂肘關節(jié)角明顯大于國內運動員;而拉引角沒有顯著性差異（P=0351;P=0.377）。盡管本研究中運動員投擲臂肘關節(jié)角、拉引角與其成績沒有顯著相關性，但較多研究認為二者對增加最后用力距離，進而提高出手速度具有重大意義[13-15]。

2.3.2 最后用力階段投擲側各關節(jié)速度指標探析

運動員獲得的動量在制動腿制動下向上肢及器械有序傳遞，從而使器械有較高的出手速度，而動量的傳遞需要通過機體各個環(huán)節(jié)的協調用力來完成最后用力的“鞭打”，前一環(huán)節(jié)獲得和產生的動量向上傳遞，下一環(huán)節(jié)在獲得上一環(huán)節(jié)動量的基礎上，自身收縮發(fā)力，將動量繼續(xù)進一步傳遞，最終傳遞至標槍上，加快了標槍的出手速度，在這一階段中，各個環(huán)節(jié)的用力狀態(tài)及發(fā)力時機是動量有效傳遞的保障[9，13，23-26]。

我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段t1、t2、t3時刻的右髖關節(jié)速度、右肩關節(jié)速度和右肘關節(jié)速度如表6所示，最后用力階段左腳著地后右髖關節(jié)速度始終處于下降狀態(tài)，且在t1-t2階段下降幅度達到554%，一定程度上反映身體的制動效果，另外有較多研究認為，右腳著地后右腿屈膝緩沖，隨后的快速蹬伸加快了右髖關節(jié)的速度，并使右髖關節(jié)速度在左腳著地前達到最大值，因此，左腳著地后運動員右髖關節(jié)速度呈下降趨勢;在左腳著地時（t1），動量仍處于自下而上的傳遞過程，右肘關節(jié)速度應低于右肩關節(jié)速度，但結果顯示，我國優(yōu)秀男子標槍運動員右肘關節(jié)速度要高于右肩關節(jié)速度，表明我國優(yōu)秀男子標槍運動員存在上肢提前發(fā)力的情況，可能原因在于投擲臂肘關節(jié)角度較小，投擲臂屈肌緊張造成提前發(fā)力，這不利于動量的有效傳遞，削弱了動量的累加效應。

為進一步探究我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段投擲側各環(huán)節(jié)用力狀態(tài)及發(fā)力時機，對2018年全國田徑錦標賽男子標槍比賽第1名劉啟臻及第8名孫建軍的投擲側各關節(jié)速度進行探討。由圖5可看出，劉啟臻在右腳著地后右腿屈膝緩沖，右髖關節(jié)速度略有下降，隨著右腿的快速蹬伸，右髖關節(jié)速度增大，并在左腳著地前達到最大值;另外，隨著動量的傳遞，右肩關節(jié)速度在右髖關節(jié)速度達到最大值時開始增大，而右肘關節(jié)速度在右肩關節(jié)速度最大值時迅速增加，且右肘關節(jié)速度提升幅度較大，這與前人研究結果基本一致，即動量在各個環(huán)節(jié)之間有序傳遞，通過動量的有效傳遞及累加，最終獲得較大的出手速度。而從圖6可看出，孫建軍在右腳著地后，右腿屈膝緩沖，右髖關節(jié)速度降低，隨著右腿的蹬伸，右髖關節(jié)速度增加，但其右髖關節(jié)速度最大值出現在左腳著地時（t1），同時，其右肩關節(jié)加速時刻遠早于右髖關節(jié)速度達到最大值的時刻，且其在左腳著地后一段時間內右肩關節(jié)加速停止;而其右肘關節(jié)在左腳著地后迅速加速，加速時機要早于右肩關節(jié)，這對于動量的傳遞和有效累加都產生不利影響，從兩人右肘關節(jié)速度最大值可看出二者動量傳遞的差異，劉啟臻右肘關節(jié)速度最大值超過16 m/s，而孫建軍右肘關節(jié)速度最大值甚至低于12 m/s，充分體現出各個環(huán)節(jié)發(fā)力時機及動量有效傳遞對最后用力效果的影響。

2.4 我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段身體制動效果影響因素探析

運動員在助跑、投擲步、最后用力階段獲得的動量集中到標槍的縱軸上，才能獲得更好的投擲效果，而最后用力階段身體的制動對動量的有效傳遞及集中具有重要作用[12-13]，最后用力階段身體的制動主要依靠左腿膝關節(jié)，左膝關節(jié)角度越大，身體制動效果越好。最后用力階段制動腿的有力制動使上體和標槍加速向前，有效地把助跑的速度轉化為標槍的出手速度，同時制動腿被動的屈膝緩沖將部分動能轉化為肌肉的彈性勢能，經制動腿的快速蹬伸后加快了標槍向上的垂直速度，從而提高了標槍的出手速度[14，17-18]，但這一階段制動腿的屈膝緩沖不能太大，否則對出手速度會產生較大影響[18]。

經Pearson相關性分析，我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段左膝角度t1（P=0.477）、左膝角度t2（P=0.143）與成績無顯著相關性（P>0.05），而左膝角度t3（P=0.035）與投擲成績有顯著相關關系（P對國內外優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段左膝角度進行單一樣本T檢驗，其左膝角度t1（P=0.017）、左膝角度t2（P=0.006）、左膝角度t3（P=0.037）均有顯著性差異（P<0.05），說明我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段制動腿制動效果不理想，屈膝緩沖較大，且屈膝緩沖后的積極蹬伸不充分，使最后用力效果大打折扣。

3 結論

出手速度是影響擲標槍投擲遠度最重要的出手參數，最后用力階段標槍加速效果及身體制動效果對出手速度影響較大。2018年全國田徑錦標賽男子標槍前8名運動員出手速度與投擲成績呈顯著正相關關系，但與世界水平相比差距較大，出手速度較慢是我國男子標槍成績落后的一個重要原因;我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段制動腿著地時軀干后傾角對投擲成績影響較大，與世界水平相比差異不大，但肩髖扭轉角及投擲臂肘關節(jié)角度與國外優(yōu)秀運動員相比均有較大差異;我國優(yōu)秀男子標槍運動員整體上存在上肢提前發(fā)力的現象，不利于動量的有效傳遞，而不同水平運動員之間各環(huán)節(jié)用力狀態(tài)及發(fā)力時機有較大差異，成績好者各環(huán)節(jié)之間動量傳遞更合理有效;我國優(yōu)秀男子標槍運動員最后用力階段制動腿制動效果不理想，屈膝緩沖較大，且屈膝緩沖后的積極蹬伸不充分，減弱了最后用力效果。

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