第32届夏季奥运会女子铅球冠军巩立姣成绩突破的关键技术研究

董海军，史东林*，巩立姣，丛玉珍

女子铅球是我国传统优势项目，历史上获得过4枚世界锦标赛金牌，并涌现出了一大批优秀的运动员，特别是巩立姣在第32届夏季奥运会上以20.58 m的个人最好成绩获得了女子铅球冠军，践行了《中华人民共和国体育法》第三十九条，为我国取得了投掷项目在世界大赛中的最高荣誉。为了更好地总结和分析巩立姣技术完善过程，践行《中华人民共和国体育法》第四十三条“加强体育训练科学技术研究、开发和应用”，本研究对巩立姣在2017—2020年参加的重要比赛技术进行分析，探索影响巩立姣成绩突破的关键技术和因素。

1.1 研究对象

巩立姣（1989年生，身高175 cm，体质量110 kg）是我国女子铅球项目领军人物，从事该项目训练16年，连续5个赛季创造了世界最好成绩（20.30、20.38、20.31、20.13、20.58 m），3次获得国际田联钻石联赛年度总冠军（2017、2018、2019年）。本研究对巩立姣2017—2020年参加的重要比赛中成绩达到19.20 m以上的技术进行分析（表1），研究对象代表了该项目现阶段我国乃至世界最高水平。

表1 2017—2020年巩立姣比赛成绩Table 1 Important Competition Results of Gong Lijiao from 2017 to 2020

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料调研

查阅2010—2021年相关的文献资料，分析现阶段滑步推铅球技术特点和国际女子铅球发展趋势，前人对滑步推铅球技术理论进行了深入研究，但鲜见对优秀铅球运动员“延迟”用力技术特征的相关研究。基于此，本研究提出了“延迟”用力是世界级优秀铅球运动员用力技术的典型特征，对丰富推铅球技术理论具有重要意义。

1.2.2 高速摄像

采用两台松下GH5高速摄像机，一台摄像机置于投掷圈右侧，一台置于投掷圈后侧，两台摄像机主光轴夹角约90°，拍摄距离约10 m，机高约为1.20 m，采样频率为100帧/s。为了保证人体运动方向的数据准确性，在拍摄框架的同时对地坐标进行标定。

1.2.3 三维运动学解析

采用美国ARIEL公司生产的APAS运动录像分析系统，对比赛技术视频进行裁剪和解析，并采用日本松井秀治人体模型参数进行测量计算。选取身体的20个关节点和1个附加点（器械），用逐帧解析的方法对运动员技术视频进行解析，对解析数据进行低滤波平滑处理（平滑系数为8），采用傅里叶分析法对数据进行大范围平滑处理，并将局部平滑和大范围平滑相结合确定截级数据，保证截级数据的流畅和连续性。

1.2.4 数据统计

利用Excel对部分原始数据进行计算、统计，获得对本研究有用的参数，并绘制图表。

在研究中通常将完整的滑步推铅球技术分为4个阶段和5个动作瞬间：单支撑阶段（开始瞬间-右脚离地瞬间）、腾空阶段（右脚离地瞬间-右脚着地瞬间）、过渡阶段（右脚着地瞬间-左脚着地瞬间）、用力阶段（左脚着地瞬间-器械出手瞬间）（文超，1994）。本研究从以下方面进行分析，包括技术动作过程的时间和节奏、动作过程中速度变化特征、器械出手参数等（文超，2003）。

2.1 巩立姣滑步推铅球技术过程的时间和节奏

动作节奏是投掷技术的核心，完整滑步推铅球技术过程中每个技术阶段的时间和占比反映了动作节奏（刘凤英，2020）。由表2可知，巩立姣随着成绩增长，总时间保持在1 s以内，动作节奏完善的方向为适当延长腾空阶段时间（为了增加滑步距离），缩短过渡阶段时间（加快左脚着地速度），适当延长用力阶段时间，是成绩进一步突破的关键技术环节。

从滑步阶段时间看（表2），巩立姣单支撑阶段时间随着成绩的增长呈缩短趋势，同时腾空阶段时间呈延长趋势。腾空阶段时间的延长在一定程度上与增加滑步距离有直接关系，与2017—2021年的几个赛季训练中强调延长滑步距离有关，体现了技术改进的效果，同时对提高身体重心在滑步阶段的加速效果也有一定帮助。过渡阶段的时间变化不大（表2），进一步说明过渡阶段的时间并不是影响巩立姣成绩的主要因素。用力阶段的时间呈现出了延长的趋势（表2），但也并不是越长越好（19.35 m时为0.267 s），用力效果除了受对器械加速时间的影响外，还受到对器械加速距离的影响（19.35 m时为2.69 m，20.38 m时为2.86 m），因此提高用力阶段对器械加速的效果是关键。

表2 各技术阶段时间参数Table 2 Time Parameters for Each Technical Phase

2.2 巩立姣滑步推铅球技术过程中身体重心和主要环节速度变化特征

滑步推铅球过程是在人体运动加速的前提下带动器械完成的，特别是滑步和过渡阶段器械速度超过身体重心速度，则认为上肢有提前转动加速情况（董海军 等，2009）。

巩立姣随着成绩提高，右脚离地和着地瞬间身体重心和器械的速度呈现降低现象（表3），说明巩立姣滑步阶段的身体重心速度对成绩影响不大，与2017—2021年的几个赛季逐渐提高滑步距离有关，改变了右腿蹬地的方式，增加了向上蹬伸效果，降低了水平加速效果。在滑步阶段，身体重心和器械速度相差不大，肩横轴保持较好（图1～图3）。在投掷19.51 m时，滑步阶段器械速度出现了一个明显加速现象，而且随着器械加速右肩也出现了加速，远高于身体重心的加速（图1）。这在技术原理中是不合理的，表明蹬伸阶段上肢有提前转动情况。随着技术的改进，在投掷19.79 m和20.38 m时，上肢提前转动情况有一定程度改善，器械的加速逐步与身体重心的加 速相协调（图2～图3）。

表3 重心和器械速度变化特征Table 3 Variation Characteristics of Center of Gravity and Instrument Speed

图1 巩立姣19.51 m器械、身体重心和主要环节速度曲线Figure 1. Velocity Curve of Instrument and Body’s Center of Gravity and Main Segments of Gong Lijiao 19.51 m

图2 巩立姣19.79 m器械、身体重心和主要环节速度曲线Figure 2. Velocity Curve of Instrument and Body’s Center of Gravity and Main Segments of Gong Lijiao 19.79 m

随着滑步技术的改进，特别是滑步距离延长，腾空阶段技术也发生一定的变化。在投掷19.51 m时，腾空阶段身体主要环节的速度曲线存在相差幅度较大的现象，身体其他环节加速和身体重心加速的协同性较差（图1）。经过技术改进后，腾空阶段主要身体环节和器械的速度曲线基本趋于平衡状态，没有出现突然加速现象，协同加速效果得到了一定程度改善（图2～图3），技术逐渐趋于合理。

图3 巩立姣20.38 m器械、身体重心和主要环节速度曲线Figure 3. Velocity Curve of Instrument and Body’s Center of Gravity and Main Segments of Gong Lijiao 20.38 m

从器械和身体重心速度差值发现（表3），右脚着地瞬间的速度差值对成绩影响程度较小，而左脚着地瞬间影响程度较大（20.38 m时为-0.35 m/s），这是衡量优秀运动员水平的一个关键技术指标，进一步说明在过渡阶段保持扭转幅度越大，成绩越好。在过渡阶段应该尽量避免肩横轴的转动，延迟对器械加速时机，这也是优秀运动员技术的重要标志。

身体重心的加速是由主要身体环节的加速构成，不同身体环节加速时机不同，身体重心和环节的加速时机是评价运动员不同动作阶段技术合理性的重要依据（Landolsi et al.， 2018）。左、右膝关节加速峰值在滑步蹬摆过程中，左膝摆动时机领先于右腿收拉时机（表4）。左腿摆动加速幅度和时机对成绩影响比较大，特别是加速时机呈现出随成绩提高而提前的现象（表4）。滑步阶段右腿速度峰值出现在右脚着地前或者瞬间，收腿效果影响了滑步距离和效果，但在左脚着地瞬间右膝关节的速度与成绩之间存在一定关系（郭章杰 等，2016），体现了整个过渡阶段右腿蹬转的效果。随着成绩提高右腿蹬转更积极，训练中应该强调右腿蹬转的时机，这是成绩提高的关键技术环节。

表4 主要身体环节速度变化特征Table 4 Speed Variation Characteristics of Main Body Segments

右髋加速时机应晚于右膝关节（Salinero et al.，2022）。巩立姣右髋加速幅度随着成绩提高呈现出降低现象，特别是在左脚着地瞬间速度呈现出下降现象，达到速度峰值的时机变化并不大（表4）。在一定程度上说明右髋的加速并不是影响成绩的关键因素，应该合理控制右髋加速的时机和幅度，结合上肢加速，形成合力。

肩横轴转动加速应晚于下肢的加速（Łysoń-Uklańska et al.，2021），特别是右肩，应在身体所有大环节完成加速后才开始继续运动。巩立姣左肩在用力阶段加速时机明显早于右肩，而且存在右肩加速时机过早的现象，这也是影响巩立姣成绩进一步突破的一个主要技术因素。右肩速度达到峰值的时机有一定延迟，这是符合技术原理的。左肩速度在左脚着地瞬间变化不大，但达到峰值的时机有提前情况，应尽量延迟左肩转动加速时机。

从过渡阶段和用力阶段主要身体环节的加速可以发现，巩立姣在投掷19.51 m时，过渡阶段左、右肩出现了明显加速现象（图1黑色箭头处），而且右髋用力不够积极，出现了明显的速度波谷现象，这是影响巩立姣成绩进一步突破的关键因素。经过技术完善后，过渡阶段上肢的提前加速有一定程度改进，转动时机出现了延迟（图1、图3黑色箭头处），但不够理想，这是巩立姣过渡阶段技术目前存在的主要问题，对成绩进一步提高有较大影响。

用力阶段身体主要环节的加速变化和滑步距离是巩立姣技术完善的两个重要方向。研究发现，巩立姣在投掷19.51 m时，左脚着地后上肢出现了加速用力现象（图1红色箭头处），特别是右肩的加速时机偏早，也是2017—2021年的几个赛季重点改进的技术因素。技术改进后，上肢用力时机有一定延迟，特别是右肩转动较原来晚，甚至出现了明显降速现象（图3红色箭头处），与强调用力前尽量控制右肩，使投掷臂肘关节外展有一定关系，不但提高了“满弓”效果，也增加了器械在垂直方向的用力效果，同时验证了世界级优秀铅球运动员用力阶段存在“延迟”用力现象，主要为延迟右肩和右肘的加速时机。目前国内鲜见研究提出类似观点，该观点的提出对教练员指导运动员训练实践具有重要意义，同时对丰富推铅球技术理论有一定的学术价值。

2.3 巩立姣滑步和过渡阶段技术特征

蹬地角为右脚脚跟和右髋之间的连线在水平面形成的夹角，角度越大说明右腿蹬伸的方向越向垂直方向（唐小燕，2018）。躯干倾角为两肩之间的中点和两髋之间中点间的连线在水平面形成的夹角，角度越大说明上肢抬起的幅度越大（崔胜利 等，2019）。

由表5可知，巩立姣随着成绩提高，蹬地角在右脚离地和着地瞬间都呈现出减小的现象，表明右腿在垂直方向蹬伸幅度减小，这也是2017—2021年的几个赛季重点改进的关键技术环节。右脚着地瞬间右腿收拉幅度更大，蹬地角呈现出减小的情况，使上肢在右脚着地瞬间向后倾斜的幅度加大，不足的是左脚着地过程中躯干倾斜角度呈现出增加现象，说明这一阶段上肢抬起的幅度增加，是后续训练中需要重点解决的一个技术问题。

表5 滑步和过渡阶段技术特征Table 5 Technical Characteristics of Sliding Step and Transition Stage

从2016年冬训开始，对巩立姣的滑步技术提出了增加滑步距离的改进方案，经过2～3年的训练，滑步距离由0.70 m增加到了0.85 m，随着成绩的不断提高，滑步距离趋于稳定状态，也进一步验证了训练思路和方向的有效性。

用力阶段两脚的着地距离和成绩之间关系不大（刘桃娟，2019），为1.20 m左右（表5）。过渡阶段身体重心前移的水平距离呈现出了随成绩提高而缩短趋势（表5），是影响巩立姣成绩进一步提高的一个关键因素。巩立姣原来的技术中，过渡阶段左脚着地过程中由于滑步距离偏短，造成必须前移身体重心左脚才能踩到抵趾板附近着地。训练中通过延长滑步距离和延迟右肩转动加速时机达到保持上肢位置的目的，避免了身体重心过多前移，经过改进达到了很好的效果。

2.4 巩立姣滑步推铅球技术过程器械运行轨迹特征

器械在整个用力过程的运行轨迹反映了每个技术阶段对器械加速的距离、时间、速度，构成了运动的三要素，除了受到运动员身体条件影响外，还受各环节技术的合理性影响（刘彧秀，2018）。

由表6可知，整个投掷过程的器械运行轨迹总长度表现出逐渐延长的趋势。每个技术阶段情况不完全相同：滑步阶段器械运行轨迹表现出了延长趋势（20.38 m时为9.85 m），这与提高滑步距离有一定关系；
过渡阶段虽然呈缩短趋势（20.38 m时为0.39 m），但变化幅度并不大，2020年冬训期间下降到0.35 m，取得了一定效果；
用力阶段对器械加速距离变化最大，表现出明显延长趋势（20.38 m时达到了1.62 m），这是技术改进过程中控制身体重心前移幅度，提高用力阶段身体参与鞭打用力效果的直接体现。

表6 器械运行轨迹参数Table 6 Parameters of Instrument Operation Trajectory m

2.5 巩立姣器械出手瞬间参数特征

器械出手瞬间参数反映了最后用力阶段对器械的加速效果，也是整个身体环节加速效果的叠加（刘相蓉，2018）。由表7可知，巩立姣器械出手速度随成绩提高呈现增加的情况，但器械速度在水平、垂直方向的分速度变化比较大，垂直方向速度增加（19.27 m时为7.66 m/s，20.38 m时为8.95 m/s），水平方向速度降低（19.27 m时为10.33 m/s，20.38 m时为9.96 m/s），出手角度也从37°增加到了42°。研究发现，器械出手瞬间在垂直和水平方向的速度分配是影响巩立姣成绩提高的主要因素。原来的技术中水平速度过大，垂直速度偏小，存在一定不合理性。通过延迟用力阶段肩横轴转动的时机，特别是投掷臂的用力，减小重心前移幅度，进一步完善用力技术，提高身体用力的效果以及在不同方向速度分配的合理性是成绩突破的关键。

表7 器械出手瞬间参数Table 7 Instantaneous Parameters of Instrument Release

3.1 结论

1）巩立姣推铅球各技术阶段时间合理分配是技术节奏的关键因素，适当延长腾空、用力阶段的时间，缩短过渡阶段时间是技术改进的关键。

2）巩立姣投掷过程中滑步阶段身体重心速度并不是影响成绩的关键因素，左脚着地瞬间身体重心和器械加速情况对成绩影响较大，用力阶段对器械是否有“延迟”加速的现象关系到用力姿势和“满弓”效果，是世界级优秀运动员技术水平的评价指标。

3）巩立姣过渡和用力阶段有明显的“延迟”上肢用力的现象，特别是投掷臂和右肩的用力时机（转动）晚于其他身体环节，是影响用力效果和成绩进一步突破的关键因素。

4）随着巩立姣成绩提高，器械在垂直和水平方向的分速度是影响成绩的关键因素，与用力前延迟上肢加速时机有直接关系，适当增加垂直方向的分速度，减小水平方向的分速度，增加出手角度是完善用力技术和成绩突破的关键技术环节。

3.2 建议

1）训练中强调延长滑步距离，使身体重心获得较大的预先加速度，加快左脚着地时机，缩短过渡阶段时间，在延长用力阶段对器械加速时间的基础上提高身体鞭打用力效果。

2）训练中控制过渡阶段身体重心的加速（左脚着地瞬间），控制左脚着地位置，缩短两脚间着地距离，通过延迟右肩转动时机，为下肢用力创造条件，达到提高鞭打效果的目的。

3）训练中强调用力阶段身体环节加速的合理性，特别是控制上肢加速时机，加快下肢右髋等环节的加速时机，为形成良好的用力姿势和“满弓”状态创造条件。

4）训练中强调用力阶段投掷臂用力的时机，强调用力阶段身体向上的直接鞭打用力，减小水平方向的用力效果，是完善用力技术的关键因素。