我国优秀女子铅球运动员宋佳媛旋转投掷技术的运动学研究

2022-08-27房硕杨洁福

文体用品与科技 2022年17期

房硕杨洁福

（北京体育大学中国田径运动学院北京 100084）

1、研究背景

近年来，在国际赛场上旋转推铅球技术已经成为优秀运动员们普遍使用的技术动作，但我国女子铅球旋转投掷技术发展缓慢。随着宋佳媛使用旋转投掷技术取得优异成绩获取奥运会参赛资格，表明了我国女子铅球旋转投掷技术迈出了发展性的步伐。本研究对我国优秀女子铅球运动员宋佳媛旋转推铅球投掷技术进行研究分析，力求通过分析其技术特点和动作特征，发现其取得最好成绩18.95m的部分关键因素，进一步推动我国旋转推铅球技术的实践与发展。通过分析宋佳媛2021年全国田径冠军赛暨奥运会选拔赛技术动作特点找出其使用旋转推铅球投掷技术的优势所在，使旋转投掷技术在国内铅球训练中得到重视与普及，进而推广铅球旋转技术在青少年与高校教学中广泛学习并加以运用。

2、研究对象和方法

2.1、研究对象

本文以2021年浙江上虞全国田径冠军赛暨奥运会选拔赛女子铅球决赛中宋佳媛的旋转推铅球技术为研究对象，通过分析宋佳媛本次比赛中两次试投时的三维摄像资料，对宋佳媛两次旋转推铅球技术进行研究。

表1 宋佳媛比赛基本情况一览表

2.2、研究方法

（1）文献资料法。

本文通过查阅有关书籍、杂志、学报；运用主要相关网络文献网站、数据库平台，其次还有互联网各类门户网站和搜索引擎进行查询相关信息，为本文提供理论支持。

（2）三维录像解析法。

在比赛场地使用两台索尼FDR-Ax700高速摄像机进行拍摄，摄像机位于投掷圈后侧和出手侧各10m处，右侧机位主要为便于拍摄运动员技术动作，后侧机位则为了看清运动员投掷技术各个阶段的全过程，摄像机的放置位置确保能清晰拍摄运动员以及铅球。摄像机主光轴高度为1.2m，拍摄频率为100帧，两相机主光轴夹角控制在60°-120°之间，方便进行三维动作采集，比赛过程中采用分段拍摄，对宋佳媛在比赛中的铅球技术进行拍摄，每场比赛拍摄6次（本场比赛为3次试投），选取有效投次的2次最好成绩。

本研究采用 Premiere专业软件对宋佳媛比赛全过程进行剪辑，三维录像视频的剪辑需要同时导入右侧方和后侧方向的视频。接下来在两个视频中，找到四个动作的同步帧数量，同步的帧数画面可选择宋佳媛预摆幅度最大前四帧（初始帧），至铅球最后出手后再向后调动4帧（结束帧），完成后反复确认两段视频是否为同一运动员的同一动作。然后利用由锐动科技公司自主研发的FastMove3D视频分析系统分析了视频剪辑，解析频率为6HZ，截断频率为10HZ，导入需要解析的三维正面和侧面视频，按要求，选择21个身体的关键部位，同时并添加铅球这一关键点，把铅球这一关键点定位22号关键点，在对22个解析点进行逐个描点过程中要时刻关注解析点的运动轨迹，如有出现解析点明显的偏移情况，应当进行合理的平滑处理，以此来减少解析过程中产生的误差。完成22个解析点的描点工作后，导入“三维标定框架文件”进入解析界面，最终导出CSV原始数据就可以获得所需要的三维数据。

（3）数理分析法。

通过查阅2017年田径世锦赛女子铅球决赛生物力学分析相关数据发现，肩髋扭转角角度、各关键阶段速度、出手速度、出手角度、出手高度等数据指标对铅球技术有较大影响，故选取部分相关解析数据并采用Excel 2010进行统计学分析处理，比较本次比赛中宋佳媛较好投次与较差投次中各项指标的强弱，并对研究结果进行对比分析。

3、结果与分析

3.1、旋转推铅球技术阶段的划分

两次技术中，选手宋佳媛采用的是背向旋转推铅球技术，依据世界田径联合会（WA）对铅球技术的分段要求，同时为了更好地研究宋佳媛两次技术动作中不同阶段的关键技术问题，将旋转推铅球技术分为5个阶段。即双支撑阶段（双支撑起转到右脚离地）；单支撑阶段（右脚离地到左脚离地）；腾空阶段（左脚离地到右脚着地）；过渡阶段（右脚着地到左脚着地）；最后用力阶段（左脚着地到铅球出手）。

3.2、宋佳媛肩髋扭转角角度研究分析

肩髋扭转角是指肩线和髋线之间的角度。肩髋扭转角是评价运动员在进行旋转推铅球技术中躯干扭转程度的重要指标。宋佳媛两次旋转投掷技术肩髋扭转角角度参数如下表。可以看出宋佳媛两次旋转投掷技术过程中都在控制肩髋扭转角度持续增大，髋横轴始终领先于肩横轴。左脚落地后，髋横轴旋转减慢，肩横轴开始加速旋转，肩髋扭转角度逐渐减小，躯干扭紧打开，直至铅球出手。

表2 宋佳媛肩髋扭转角角度参数统计表

在一定范围之内，适当增加肩髋扭转角度差值，可以使最后出手时挺胸用力更加充分。表3和表4为世界高水平女子铅球运动员肩髋扭转角角度参数。宋佳媛两次旋转投掷技术最后用力阶段肩髋扭转角度差值也只有51°和54°，与世界高水平运动员还有一定差距，但宋佳媛较好投次肩髋扭转角度差值却低于较差投次差值。由于旋转投掷技术中在最后用力阶段出手时，肩横轴要配合髋横轴转动，寻找合适的出手时机与出手方向，造成了较好投次肩髋扭转角度差值降低。

表3 世界高水平女子铅球运动员（滑步）肩髋扭转角角度参数统计表

表4 世界高水平女子铅球运动员（旋转）肩髋扭转角角度参数统计表

3.3、宋佳媛双支撑阶段膝关节角度研究分析

膝关节角度是指髋关节中点和膝关节中点的连线与膝关节中点和踝关节中点的连线之间的夹角。从右脚发力蹬地，脚尖即将离开地面瞬间开始，分析支撑腿膝关节的角度。支撑腿膝关节角度与摆动腿摆动幅度有关，膝关节角度越大则摆动腿摆动幅度加大、摆动时间增加，旋转速度减慢；反之，膝关节角度小则摆动腿摆动幅度减小，旋转速度可以加快，获得更好的运动成绩。

表5 宋佳媛双支撑阶段支撑腿膝关节角度参数

根据两次数据对比可以得出，支撑腿膝关节角度的大小对身体重心起伏有重要影响。膝关节角度越小，重心起伏则越小；反之，膝关节角度越大，重心起伏则越大。降低支撑腿膝关节角度，保持旋转动作过程中身体重心稳定性，提升技术动作整体流畅性，减少因重心起伏损失的动能。因此，较差投次中宋佳媛旋转稳定性相对较差是导致运动成绩下降的原因之一。

3.4、宋佳媛最后用力阶段研究分析

（1）出手高度。

铅球的出手高度并不直接影响铅球成绩，决定出手高度的因素在于运动员的身高，铅球出手高度与运动员身高呈正相关。根据抛物线原理，出手高度将会影响出手速度，出手高度越高，出手速度越快，从而提高运动员的成绩。

表6 宋佳媛各关键阶段出手高度技术参数

通过上表分析可得，宋佳媛较好投次的出手高度略低，但较好投次运动成绩比较差投次运动成绩高出0.91m，可以看出出手高度不是影响运动成绩的主要因素。在两次旋转投掷技术中，较差投次中各关键阶段的出手高度起伏变化较大，说明旋转过程中技术稳定性较差，各阶段旋转连贯性降低，铅球速度没有有效的保持，最后铅球获得的加速度减少，导致运动成绩下降。

表7 世界高水平女子铅球运动员（滑步）各关键阶段出手高度技术参数

表8 世界高水平女子铅球运动员（旋转）各关键阶段出手高度技术参数

世界高水平女子铅球运动员各关键阶段出手高度变化则较为平稳。但可以看出，由于旋转推铅球技术的特点，滑步投掷技术最后出手高度明显增高。通过下图出手高度变化图也可以看出旋转投掷技术因为技术类型原因，需要维持旋转技术稳定，各阶段出手高度基本保持平稳，间接导致最后出手高度低于滑步投掷技术。宋佳媛两次投掷技术出手高度均与滑步投掷技术相持平，身材高大的优势特点有效地解决了这一弊端，提高运动成绩。

图1 宋佳媛两次旋转投掷技术与世界高水平女子铅球运动员的出手高度变化数值

（2）出手角度。

出手角度适当的提高可以影响运动员的运动成绩。而根据研究数据表明，运动员出手角度是影响铅球初速度的一定因素，但并不是主要因素。出手角度太低则不能提高铅球初速度，反之，会加大铅球下坠速度，影响铅球成绩。只有在适当的角度下出手，再增加出手速度，铅球成绩则会提高。宋佳媛出手角度处于世界优秀女子铅球运动员出手角度之间，较为合理。

表9 宋佳媛最后用力阶段出手角度技术参数

表10 世界高水平女子铅球运动员出手角度技术参数

（3）出手速度。

通过对宋佳媛两次旋转投掷技术的视频数据进行分析，可以得出宋佳媛两次旋转投掷技术中各关键阶段速度及最后用力阶段出手速度等运动学参数。可以根据6个关键节点瞬时速度的变化准确看出运动员投掷技术动作过程中整体技术动作的稳定性与连贯性，投掷技术动作是否为出手速度从双支撑阶段到最后用力阶段的出手时刻提供了平稳的加速度。

表11 宋佳媛各关键阶段速度参数统计表

表12 宋佳媛最后用力阶段关键数据参数统计表

宋佳媛较好投次旋转投掷技术各关键阶段速度呈稳步上升趋势，整体旋转速度逐步增加来提高最后出手速度。而较差投次旋转投掷技术则可以明显看出左脚离地时加速过快导致旋转投掷技术稳定性下降，重心有所起伏，通过右脚落地时降低速度平稳重心后，再进行二次加速后影响了整个旋转投掷技术节奏，导致最后出手速度有所下降。这也间接说明旋转投掷技术的稳定性对于出手速度有较大影响。

表13 世界高水平女子铅球运动员（滑步）各关键阶段速度参数统计表

世界高水平女子铅球运动员在最后用力阶段（右腿蹬地）之前各阶段速度起伏变化较小，使用旋转投掷技术最后出手速度对比滑步投掷技术最后出手速度较高。且从左腿蹬地时速度到最后出手速度变化较大，获得速度较多，滑步投掷技术速度变化均值为+1.80m/s，旋转投掷技术速度变化均值为+2.76m/s。说明旋转投掷技术对于出手速度的增加有显著帮助，在最后用力阶段加速能力更强，可以获得更快的出手速度。