人體鞭打動作在體育運動技術中舉足輕重的作用,與此同時,鞭打動作的技術含量和動作難度是所有體育基本技術動作中最復雜的一種方式.人體的鞭打動作幾乎滲透到各項體育運動技術動作中.所有的投擲項目無一例外的都與鞭打技術有關,如:標槍、棒球和壘球,其中標槍的鞭打技術最為復雜;再如排球的扣球、乒乓球、羽毛球及網球的扣殺動作,無一例外首先要解決好鞭打的技術,足球運動員的大力踢球;散打中的鞭腿;游泳中的打水,以及體操中的腿鞭打都與鞭打技術有關.

因此,無論是體育教師還是教練員全面正確深刻地理解人體鞭打技術,對于提高學生的運動技術水平和提高運動員的成績都具有非常重要的意義.本文從運動生物力學的角度進一步全面準確系統的分析了:人體鞭打技術動作的生物力學特征及特點,希望體育專業的同學有所幫助,也希望對全國的廣大體育工作者、中小學體育教師、教練員有所幫助.

1、鞭打的力學理論基礎

人體鞭打動作的理論基礎是動量及動量矩的傳遞,“通過環節間的動量距,角動量的傳遞和轉移最終實現了人體終端最大動量的獲得”.當然除了人體環節間的動量矩傳遞以外,人體環節間肢體的發力即肌力對鞭打效果也起著致關重要的作用.人體的鞭打動作是不斷產生新的動量距的過程,無論是動量矩的傳遞.

還是新的沖量矩的產生,都是通過肢體由近端環節到遠端環節的依次加速與適時制動實現的.即每個環節的最大線速度與角速度都是在前一個環節達到最大速度獲得的.最終人體各環節的速度不斷地增加與積累.與此同時近端環節制動的同時,遠端做加速運動.人體新的沖量矩的不斷產生是實現人體的動量矩傳遞與轉移的根本原因.近端肌肉的收縮力F產生肌力矩,使近端環節產生角加速度.鞭打中最終決定近端環節獲得最大動量的要素有四點:1\\)動量的傳遞與轉移;2\\)不斷加速的原動肌;3\\)沖量矩與動量矩的逐步積累;4\\)角速度與線速度的依次疊加．鞭打中動量矩傳遞的好壞關鍵是肢體近端環節的適時制動.相鄰環節間的肌肉的收縮力,能夠使環節的動量矩得到進一步的增加.

2 、人體鞭打中肌肉的預先拉長原理

在完成鞭打動作時,人體環節通常先向相反方向運動.反向運動能夠使肢體預先拉長肌肉,這一動作有兩個重要作用:一方面有利于原動肌充分拉長使其處于一個最適的初長度,可提高后續肌肉收縮的爆發式收縮力;另一方面,可延長力的作用距離,這對于完成鞭打動作的肢體獲得較大的動能有著十分重要的意義.

2.1通過鞭打可提高肌肉爆發式的收縮力

所謂超等長收縮就是肌肉先進行離心收縮緊接著轉為向心收縮的工作形式,通常稱為“拉長一縮矩”周期肌肉的預先拉長,能夠使其處在于一個最適的初長度的范圍內,通過肌肉的超等長收縮的訓練可以提高肌肉的爆發式收縮的能力.肌肉的超等長收縮之所以能夠爆發出強大的力量主要取決于兩個主要原因:1\\)當肌肉離心式收縮時產生并儲存了一定的彈性勢能;當肌肉由離心收縮轉向向心收縮時,儲存的彈性被再利用.2\\)人體大腦運動神經中樞對肌肉反射性的調控作用.

彈性勢能的產生取決于肌肉牽拉的長度和速度,而不僅僅是由長度決定的.肌肉由離心收縮轉向向心收縮的耦聯時間,這一時間的長短是決定彈性勢能否被很好地再利用的關鍵因素.因此,運動員通過長期的超等長訓練主要提高以下方面的能力:1\\)充分發展了肌肉彈性勢能的產生、儲存與轉換及再釋放的能力;2\\)提高了人體運動中樞神經對“拉長———收縮”周期的反射性調控能力;3\\)提高了人體的反射能力;4\\)提高了肌肉在中樞神經支配下,肌肉發力順序正確而有力的能力.因此決定一個鞭打動作質量好壞的三個關鍵因素是:1\\)肌肉的牽拉長度;2\\)肌肉的牽拉速度;3\\)肌肉由離心收縮轉向向心收縮的耦聯時間.

2.2延長肌力的作用距離

通過長肌力的作用距離,最大限度地提高終端環節的速度.通過反向運動.使肌肉得到預先拉長.延長肌力的作用距離就是增加彈性勢能儲存,無形中增加了終端環節的動能.從沖量定律中可以看出,要想增加動量,最好的辦法就是增加肌力.在運動過程中,增加肌力和延長肌力的作用時間常常是矛盾的,其原因是在于肌肉收縮的力量和速度呈非線性的反比關系,即力量的增大以速度的減小為代價,因此,在技術上通常采取的方法是:在保證發揮肌肉最大力量的同時,通過延長肌力的工作距離來延長肌力的作用時間.

3、人體鞭打中關節肌肉活動順序原理

人體鞭打中肌肉的活動順序表現出一定的時序性.

通常情況下.一般由大肌群先活動,遵循近端先于遠端的原理.這樣確保近端環節肌肉在收縮前的適度拉長.在鞭打過程中,小關節的作用不可忽視,因為小關節具有一定的定向作用.小關節運動的質量直接影響到動作的速度和質量.例如,投擲標槍最后出手瞬間,屈腕、屈指“撥”的動作,除了增加標槍的初速度,還可以加快標槍繞縱軸旋轉的速度,保證飛行過程中的穩定性.

4、上肢鞭打動作的生物力學分析

4.1在上肢鞭打中,力的曲線呈現出規律性的變化

首先人體上肢環節的反向運動使肢體的肌肉預先拉長,緊接著肌肉由離心收縮轉向向心收縮,力的曲線出現了第一次波峰,由于軀桿的制動和身體的另一部分的固定,使力的曲線出現了一個小小的波谷,最后在鞭打動作即將結束時,力的曲線出現了第二次波峰達最大值.

4.2人體各環節的曲線圖,呈現出規律性的變化

肩關節首先出現速度峰值接著開始減速,肘關節出現速度峰值接著開始減速,最后腕關節出現速度峰值,以上說明鞭打動作的一個特點,即每一個環節最大運動速度是在前一個環節達到最大速度后獲得的.近端環節制動的同時遠端環節做加速運動,遠端環節速度是由近端環節動量傳遞和速度依次疊加而成的,使遠端獲得最大的角速度和線速度.當然,動量傳遞只是肢體鞭打動作快速有力的一個方面,在這一過程中,使遠端環節在鞭打方向上加速的原動肌也發揮著較大的作用.肢體各關節依次發力,使各環節的動量逐步積累,末端環節\\(手或足\\)的運動速度是由其各近側環節的運動速度的依次疊加而成,這是另一個重要方面.

排球的扣球、發球等均為上肢打擊性鞭打中的無器械鞭打動作形式.打擊性鞭打動作,其運動規律與投擲性鞭打動作相仿.其特點是在做動作之前,各關節的肌肉更加放松被拉長,以保證肢體完成鞭打動作的速度和幅度.

5、結論

鞭打中動量矩的傳遞與轉移是關鍵,肢體的各環節依次發力,使各環節產生新的沖量矩依次疊加而成.與此同時,相鄰環節間的肌肉的收縮力能夠使環節的動量矩,得到進一步的增加.鞭打動作中,肢體的反向動作,給原動肌一個最適宜的初長度,同時也提高了原動的爆發式收縮力,盡可能延長了肌力工作距離.鞭打過程中,各環節的依次加速與制動,最終近端獲得最大的角速度與線速度.鞭打效果的好壞,不僅與動量的傳遞有關,而且與原動肌加速有關,同時與動量的逐步積累和依次疊加有著密切關系.

6、建議

人體鞭打中最突出的特點是人體肌群的超等長收縮,肌群的超等長收縮的訓練幾乎是每個體育運動項目都離不開的訓練內容.而深入研究超等長的實質也是每個教練員必做的功課之一.從運動生物力學的角度建議教練員在超等長訓練的過程中把握兩點原則:1\\)在訓練的過程中,盡可能充分挖掘和發展運動員肌肉彈性勢能的產生,儲備與轉換及再釋放的潛在能力.2\\)教練員在訓練中,要特別注意強化提高提高運動員人腦運動神經中樞對“拉長———收縮”這一周期反射的調控作用.如何讓運動員建立一個較快的牽反射能力,從而肌肉形成正確有力的發力順序,這是每個教練員必須研究的課題.

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