铅球最后用力阶段下肢生物力学特征及其对成绩的影响

引言：铅球运动是田径投掷项目之一，以投掷距离作为成绩，投掷动作复杂，在最后用力时将铅球加速并完成投掷，这一阶段直接影响投掷初速度，进而影响投掷距离。最后用力阶段下肢力量特点对铅球有效离手、形成投掷合理抛射角起着至关重要的作用，研究铅球最后用力阶段下肢力学特征及其与投掷技术、运动成绩的关系，对了解影响投掷成绩的深层次原因，提升铅球运动员技术水平，监测和控制运动训练提供参考具有重要意义。

一、铅球最后用力阶段下肢生物力学研究的重要性

（一）决定投掷力量传递效率与爆发力水平

铅球最后用力阶段是发挥下肢力量，高效向上体传递，实现铅球爆发性加速的关键时期。在这一阶段，下肢发力是否有力，发力时序是否合理，直接影响投掷力量向铅球的传递效率。通过对最后用力阶段下肢力学参数的测量分析，如地面反作用力大小，髋膝踝关节角速度，力矩等，可以评估运动员下肢力量水平、肌群协同能力，揭示制约力量传递效率的薄弱环节。下肢在极短时间内产生大幅度、高速度的伸展，是形成投掷爆发力的关键，通过分析下肢离地速度、摆动速度等力学参数，可以评估运动员瞬时爆发力水平。研究表明，优秀铅球运动员最后用力阶段下肢伸膝爆发力显著高于一般运动员，投掷初速度与下肢爆发力呈正相关。

（二）影响身体稳定性与投掷角度控制

铅球投掷最后用力阶段，运动员需要在单腿支撑的不稳定状态下完成投掷动作，这对下肢关节肌群的控制能力和稳定性提出了很高要求。投掷过程中，支撑腿，摆动腿的运动轨迹和姿态控制直接影响着身体重心的移动和投掷角度的形成。通过测量支撑腿的压力中心轨迹，摆动腿的屈伸幅度等下肢力学参数，可以评估运动员身体平衡和角度控制能力[1]。下肢肌肉的协调收缩，可以在动态中维持身体姿态稳定，保证铅球沿最佳抛物线轨迹释放，反之下肢肌肉控制不足则容易导致身体姿势变形，投掷方向偏离，影响投掷距离。研究发现，优秀运动员最后用力阶段支撑腿屈膝幅度显著大于一般运动员，有利于缓冲冲量、维持身体平衡。

（三）关系运动表现与技术优化方向

最后用力阶段下肢力学特征与运动成绩有密切关系，下肢力量水平，肌肉动员能力、力量释放速率等，直接影响铅球初速度与投掷距离。通过建立下肢力学参数与投掷成绩的数学模型，可以揭示两者的内在联系，预测下肢力学素质对成绩的贡献。研究表明，铅球投掷初速度与下肢伸髋、伸膝力矩峰值呈显著正相关，下肢爆发力可解释投掷成绩差异的 60% 以上，因此下肢力学分析可用于评价投掷潜力、预测运动成绩，为训练监控提供重要依据。此外最后用力阶段下肢力学分析还是发现动作技术缺陷、指导技术优化的利器，通过对优秀与一般运动员下肢力学特征的对比，可找出影响成绩提高的技术差异，如有研究发现，优秀运动员支撑腿伸膝速率显著快于一般运动员，摆动腿膝关节主动体前屈程度也明显更大，这种下肢力学优势有利于发挥更大投掷推力。

二、铅球最后用力阶段下肢生物力学优化策略

（一）构建精准测量体系，提高生物力学数据采集质量

生物力学测试是获取下肢力学参数的基础，要建立规范，精准的力学测试体系，提高数据采集的针对性和可靠性。要依据铅球最后用力阶段的技术特点和肌肉活动规律，明确下肢力学测量指标，重点测试髋，踝关节角度和角速度，地面反作用力，肌电等，并同步记录铅球速度、投掷角度等。其次要优选测试设备，提高数据采集精度，采用高速摄像，三维动作捕捉系统，无线继电等先进设备，实现动作学、动力学参数的精准采集[2]。同时规范数据采集流程，对环境、动作、设备摆放等测试条件严格控制，减少干扰因素，确保数据可靠。例如在铅球投掷测试中，可采用 Vicon 三维动作捕捉系统，捕捉髋、膝、踝反光标记点的空间位置变化，通过与两块测力板同步，获得支撑腿、摆动腿单独的地面反作用力变化数据。同时使用 8 通道无线肌电仪记录股四头肌，腘绳肌等下肢主要肌群的激活程度。在投掷方向布置两个高速摄像机，记录铅球离手速度和角度，测试前先在标准投掷场地进行设备安置和校准，确定最佳拍摄位置和数据采集频率，并将环境温湿度控制在合理范围。

（二）优化下肢肌群协同模式，提高力量传导效率

最后用力阶段下肢各关节，肌群的协调工作是力量高效传递的关键。要根据生物力学测试结果，分析下肢各关节力矩、功率变化规律，评估各肌群激活水平和收缩时序，找出影响力量传递的薄弱环节，并有针对性地优化，如有研究发现，铅球运动员投掷侧下肢力量上抛过程中，股四头肌、腘绳肌的峰值激活顺序与力矩峰值出现顺序不一致，影响了下肢力量向上体的高效传递。针对这一问题，可开展上下肢力量耦合训练，改善下肢肌肉的同步激活水平，同时最后用力阶段也要重视支撑腿与摆动腿的协调模式优化。支撑腿要为摆动腿单腿站立提供稳定支撑，摆动腿则要快速摆动，增大力臂，发挥鞭打效应。通过支撑腿、摆动腿同步测力分析，找出双腿发力不同步、幅度失衡等问题，并强化双腿交替用力的专项训练，增强协调性。

（三）个性化训练方案的制定与下肢力学优势的发挥

不同铅球运动员由于身体条件、技术特点的不同，下肢力学特性表现出不同的特点，因此在制定力量训练计划的时候必须根据系统的个体测试，因材施教，进行有针对性的训练。以每个运动员的生物力学参数为依据，重点考察影响投掷的主要力学因素，并根据此设定不同的训练目标。对下肢力量水平欠佳的运动员，进行大强度、少重复、多次的下肢力量训练；对于下肢力量释放速率慢的运动员，增加快速力量手段，如小力量深蹲跳、抛投训练。要针对个体的技术特点选择适当的专项力量训练手段，比如前蹬后拨动作比较明显的运动员可以加强支撑腿单腿蹲、高抬腿的练习等来加强对支撑腿蹬伸和保持身体平衡能力的训练。并且结合比赛周期、训练阶段来合理地安排力量训练方法，遵循递增的原则，循序渐进增加训练强度。比如在准备期要进行以基础力量训练为主，提升肌肉力量储备；赛前转化期增加专项力量训练，在专项动作中发力。总之根据比赛、训练制定出科学的个性化训练方法，有计划、有选择地强化下肢力量训练，充分发挥下肢的力学优势，提高投掷成绩。

结语：

铅球最后用力阶段下肢力学特性，是决定投掷成绩的关键要素，系统探究下肢力学参数，评判力量传递效率，稳固把控能力，对深入把握投掷运动的力学原理，找到影响投掷成绩的深层原因有重要意义，要改善最后用力阶段下肢力学特性，就需要塑造准确的测评评定体系，达成全面，可信的生物力学数据；要遵从个体差别，拟定适合的力量训练规划，更好地发挥下肢力学特长。新一届奥运周期到来之际，众多教练员，运动员要越发重视采用先进的力学测试方法，依靠数据来引导训练，在科学的基础上更新变革，用高昂的战斗热情，充沛的情绪投身于铅球运动当中，为祖国体育事业的崛起作出贡献。

参考文献：

[1]巩立姣,董海军,张建,等.第 32 届夏季奥运会女子铅球冠军巩立姣投掷技术影响因素的研究[J].中国体育科技,2023,59(11):14-23.

[2]巩立姣,董海军,丁晨光,等.优秀女子铅球运动员最后用力及“延缓”动作特征的运动学研究[J].体育科学,2023,43(09):71-78.