运动生物力学原理在研发“掷实心球训练器”设计中的应用

【作者】 崔冬雪； 芦晓伟； 卢爱国；

【机构】 河北师范大学体育学院； 华北理工大学冀唐学院； 唐山师范学院体育学院；

【摘要】 研究目的:掷实心球作为中考体育考试内容之一,如果帮助初中生尽快掌握规范动作是初中体育教师教学和训练中的重要问题。为此,研发符合掷实心球项目特点、科学、合理实效好的教学器具,在较短的时段内使初中生快速掌握运动技术,达到提高运动成绩的目的。研究方法:(1)视频分析法:本研究通过观察分析未能达满分的初中生掷实心球的技术视频,找出当前初中生投掷实心球技术中存在的问题,为研发掷实心球训练器的必要性提供了参考和借鉴。(2)运动生物力学分析法:运用运动生物力学中投掷理论,分析合理的掷实心球技术,确定掷实心球训练器的结构和相关参数据,设计符合其运动技术特征的练习器械。研究结果与分析:(1)当前未达满分的初中生掷实心球技术中存在的问题主要有以下几个方面:(1)在掷实心球时,投掷者的身体不能较好完成所需要的"背弓"动作,这在很大程度上缩短了掷实心球用力时所需要的"工作距离",对获得优异的运动成绩影响较大。(2)掷实心球出手用力动作中,投掷者不能完成左(前)腿支撑用力动作,导致出手时身体产生前倒,降低了所需要的出手高度且容易造成犯规现象。(3)掷实心球时,投掷者两臂屈肘,只凭小臂的屈伸动作将球抛甩出去,不能发挥身体的力量又容易导致肘关节的损伤。(4)掷实心球时,投掷者不能掌握准确的出手(角度)时机,球出手时的点位偏晚或偏早的问题。(5)掷实心球时,投掷者用力时两手臂的用力不平衡,球在出手后偏向一侧飞出,对成绩的影响较大。(2)以运动生物力学中的投掷技术原理为研发依据。由投掷原理可知,要想获得优异的运动成绩,最大限度的发挥身体的能力,就要符合下述基本条件:(1)最大限度的增加出手前的工作距离,是通过投掷者完成"背弓"动作的幅度来实现。(2)提升投掷者的出手高度,主要通过投掷者用力时左(前)腿的"撑"和右(后)腿的"蹬",两腿的"撑蹬"用力配合来实现。(3)保持掷实心球的适宜出手角度及出手时机(位置)。掷实心球适宜的角度为40度左右,出手点在头部后上方位置处。(4)提升出手速度。在投掷者基本掌握运动技术后,通过采用较轻的物体和加重器械的方法来实现。(3)掷实心球训练器的设计理念。使投掷者在器械约束、引导下,在"被迫"情况下完成所要求的技术,随着熟练程度的提高实现掌握技术的目的。(4)掷实心球训练器的结构设计。掷实心球训练器由底座、主立柱、立柱滑块、弧形弯轨、空心金属球等构成。(1)主立柱根据初中学生身高的情况,主立柱总高度为2米,间隔10厘米打一孔,适应1.40-1.85米身高范围的初中生进行练习。(2)附件设计:立柱上设置一个可上下移动的滑块,后部有一孔与立柱上的孔相对应,其位置处安有弹簧顶丝,可根据投掷者的身高调整滑块的位置。滑块的前部连接两根弧形弯轨,间距为18厘米,与立柱的夹角为50度;直径15厘米的空心金属球,两端连接有金属环,可套在弯轨上沿其滑动,底部安放弹簧做缓冲;管端有胶堵(可视需要安放)以防金属球练习时滑出轨道。(5)掷实心球训练器的使用方法。(1)练习时按不同身高分组。投掷者站在弯轨下方,两腿前后站立,身体后倒,两臂后伸,双手拇指成八字形,其余手指位于铁皮球的后下方,眼看前上方,身体完成用力前的"背弓"姿势。(2)按掷球技术要求以髋腰部发力,同时左(前)腿用力撑,右(后)腿用力蹬伸,身体重心由后向前、由低向高移动,两臂在其带动下使金属球沿弯轨向前运动,至弯轨前端(头的后上方)处停止,然后返回重复进行练习。(3)在熟练的基础上将堵头拿掉,将铁皮球换上篮球等轻器械进行练习,并可将球沿弯轨投掷出去;在此练习基础上再换上加重球进行练习,以提高专项投球的能力。然后可持标准球进行实地练习,发现问题后再返回训练器进行练习,直至完全掌握技术。研究结论:(1)依据运动生物力学和投掷技术原理完成了"掷实心球训练器"的设计,并获专利审批。(2)掷实心球训练器能够使练习者在器械约束、引导下,"被迫"形成规范技术动作,从而解决初中生掷实心球过程中的错误动作。更多还原