田径运动技术原理课件

第二章 田径运动技术原理通过学习，掌握并应用跑、跳跃、投掷运动技术原理。能够初步运用运动生物力学、运动生理学等多学科的基本原理分析与评价不同田径运动项目技术过程的实效性和经济性。第一节 田径运动技术原理的概念一、田径运动技术原理的概念 田径运动技术是人们在田径运动实践中，合理地运用和发挥自身的机体能力，有效地完成跑、跳、投的动作方法。在田径运动中，合理的动作既要符合力学规律，也要符合人体解剖学和人体生理学的规律与要求。田径运动技术原理是人体在进行田径运动时为达到运动目的、完成动作的方法原理，也是从事田径运动完成动作技术的基本规律。田径运动技术原理是基于生物学、力学和运动训练学的基本理论基础之上的，它是应用运动生物力学的理论与方法，结合人体从事田径运动的实践经验，研究田径运动技术的基本规律，建立田径运动技术教学和训练的动作模式，不断完善田径运动技术所依据的科学原理。二、田径运动技术原理的研究范围 田径运动技术原理研究的范围主要包括以下三个方面，即研究田径运动技术的时空特征、动力学特征和生物学特征。（一）研究田径运动技术的时空特征1、动作技术运动的形式（如直线运动、曲线运动、转动、复合运动等）2、动作技术运动的位置及形态（如重心运动轨迹、动作技术姿势、各环节相对位置及动作的空间特点）3、动作技术的结构体系（如周期性动作系、非周期性动作系、混合性动作系等）4、动作技术空间与时间的关系（如动作速度、加速度、周期性动作频率、动作的幅度等）（二）研究田径运动技术的动力学特征田径运动技术的动力学特征是指构成田径运动技术的力学原因，它是以研究动作技术过程中人体内力与外力之间相互作用的规律、形式与效果等为研究内容的原理性研究。根据形成动作技术时力的相互作用规律与特点，来研究构成动作技术的力学条件和动作技术与力的作用之间的关系。（三）研究田径运动技术的生物学特征田径运动技术的生物学特征是指人体在从事田径运动时所呈现的机体运动特征。研究田径运动技术的生物学特征是根据动作技术过程中人体神经中枢系统对运动的控制、肌肉收缩的规律、肌肉结构及收缩形势对运动的影响与作用、运动动作的用力顺序及规律、运动过程中动量在人体内的传递与转移规律等为主要内容的原理性研究。三、田径运动技术原理的意义和作用（一）田径运动技术原理的意义（1）田径运动技术原理是田径运动技术教学的理论基础。（2）田径运动技术原理是评价教学过程的依据和对动作技术合理性的评判标准。（二）田径运动技术原理的作用（1）促进学生建立动作技术的正确概念（2）进行技术诊断、改进和提高动作技术（3）研究最佳化动作技术（三）评定田径运动技术的标准在实践中人们评价田径运动技术时，通常以动作的实效性和经济性作为客观标准。实效性是指完成动作时通过合理的动作形式，从而产生最大的作用并获得最佳的运动效果。经济性是指在运动过程中合理地运用体能，在获得最佳运动效果的前提下，最经济地利用人体的能量，避免不必要的消耗。第二节 跑的技术原理一、跑的概念及其技术动作结构跑是单脚支撑与腾空相交替、蹬与摆紧密配合、动作协调连贯的周期性运动。二、跑的动作技术阶段划分与结构特点(一)人体在周期性水平位移中的运动阶段划分人体状态支撑腾空支撑腾空时期支撑摆动摆动支撑摆动阶段着地缓冲后蹬折叠前摆下压准备着地折叠前摆下压准备着地着地缓冲后蹬折叠前摆(二)跑的步长、步频及身体重心的运动轨迹 跑属于周期性运动，腿的动作可分为折跑属于周期性运动，腿的动作可分为折叠前摆、下压准备着地、着地缓冲和后蹬四叠前摆、下压准备着地、着地缓冲和后蹬四个阶段。当两腿同时处于摆动时期时，人体个阶段。当两腿同时处于摆动时期时，人体处于腾空状态。处于腾空状态。应当着重强调的是，走和跑的支撑都是从脚着地瞬间开始的，无论是走或跑，脚的着地点都在身体重心的前下方，此时地面会对人体产生一个向后上方的反作用力，即通常所说的“制动作用”，虽然这一反作用力会直接因制动作用而使走、跑的速度在瞬间有所下降，但与此同时，它也迫使支撑腿的腿部肌肉完成了积极的退让性工作，从而有利于使“后蹬”动作做得更加充分、有力。上、下肢有力、协调的摆动动作，不仅有利于加大支撑腿对地面的作用力，同时也为保持好运动中的身体平衡、使身体重心更加平稳地向前移动创造了有利条件。三、影响跑的力（一）构成人体跑动的内力和外力内力是指肌肉收缩时产生的力，它是人体运动的动力来源。肌肉收缩产生力的效果主要取决于：1.单个肌纤维的收缩力；2.肌肉中肌纤维的数量；3.肌肉收缩前的初长度；4中枢神经系统的机能状态5.协同肌、对抗肌配合的协调性；6.肌肉对骨骼发生作用的力学条件。外力是指人体与外界物体相互作用时产生的力。外力主要包括：1.支撑反作用力：在整个支撑时期，它的大小与方向是一直在改变的。这个力的量值取决于运动员的质量、跑的速度和肌肉用力情况。2.重力：是地心对物体的吸引力，方向指向地心。身体重心在脚的支撑点前面时，起助力作用；在脚的支撑点后面时，起阻力作用3.摩擦力：人体跑动时需要这种力的存在，它保证有牢固的支撑点，穿钉鞋的目的就是为了加大与跑道的摩擦力。4.空气阻力：通常起阻力作用。跑速越快，阻力越大；人体截面积越大，空气阻力越大。（二）人体跑动过程中的动力和阻力力的作用方向与运动方向一致时，称为动力，反之则称为阻力。形成跑步的动力有动力性支撑反作用力，摆动动作所形成的动力、运动的惯性作用等。影响跑步运动状态的阻力主要由空气阻力、摩擦阻力、阻力性支撑反作用力、重力等。四、决定跑速的主要因素（一）影响跑速的运动学因素决定跑速的因素主要是步长和步频。步长是指左右两只脚着地点之间的距离，步频是指单位时间内跑的步数。两者的乘积就是跑的速度。着地缓冲距离 腾空距离 后蹬距离1、决定步长的因素：腿长、蹬地力量和方向、下肢运动幅度、运动协调性和关节灵活性等。步长指数：平均步长除以身高1.15；最大步长除以身高1.24；平均步长除以腿长2.16；最大步长除以腿长2.24。2、决定步频的因素：人体神经过程度灵活性、下肢运动环节比例、髋部和腿部肌肉力量、收缩速度等。步频指数：身高乘以步频8.1；腿长乘以步频4.34。决定跑速的因素及其相互关系如图所示。（二）影响跑速的动力学因素影响跑速的动力学因素主要是跑步中的动力和阻力。人体跑动的主要动力是动力性支撑反作用力和跑步运动的惯性作用。支撑反作用力的大小取决于蹬伸动作以及身体相应环节的摆动动作对地面的压力。人体跑动的主要阻力主要由空气阻力、阻力性支撑反作用力。（三）影响跑速的生物学因素影响跑速的生物学因素主要体现在人体的形态结构特点、肌肉力量、中枢神经对跑步动作的控制与调节机能、机体运动的能量供给情况和机体完成动作技术的能力这几个方面。形态结构主要体现在适合跑步运动专项的身高、腿长、体形。肌肉力量对跑步动作速度的影响占据着主要的作用，是决定跑步速度的关键因素。第三节 跳跃的技术原理一、跳跃运动的概念及其技术动作结构跳跃运动是人体通过一定的动作形式，通过助跑与跳跃的基本动作组合，跳跃一定的高度障碍或跳过一定水平距离的运动项目。其动作技术的结构特点属于周期性动作与非周期性动作所组成而形成的混合性动作结构体系。二、跳跃运动的动作技术阶段划分与结构特点跳跃运动一般划分为助跑、起跳、腾空与落地四个相互联系的动作技术阶段。跳跃运动的技术中，前一阶段的动作时候一阶段动作的基础，即在起跳前获得一定水平速度和形成良好的起跳动作从而为起跳创造最佳的用力条件。周期性动作与非周期性动作的衔接技术是混合运动极为重要的环节。三、跳跃运动力学原理 物体运动轨迹为抛物线的运动，称为抛体运动。抛体运动在忽略空气阻力的情况下，可看作在水平方向上的匀速直线运动以及在竖直方向的自由落体运动的合成。有关抛体运动的影响因素及计算：抛体运动中器械的抛点与落点在同一水平面上可用公式H=20Sina22g计算器械的高度，用公式S=20sin 2ag计算远度。在田径运动中，大多数情况是抛出点与落地点不在同一水平面上的斜抛运动。四、决定跳跃成绩的运动学因素 （一）决定跳高成绩的基本因素：决定跳高成绩的各种基本因素 可以用图323来表示。图中H1取决于身高、腿长和起跳脚着地瞬间的身体姿势。H2取决于身高、腿长和起跳脚离地瞬间的身体姿势。H3取决于起跳离地瞬间身体重心腾起的初速度和腾起角。H取决于过杆时的身体姿势和过杆动作。图中H1取决于身高、腿长和起跳脚着地瞬间的身体姿势。H2取决于身高、腿长和起跳脚离地瞬间的身体姿势。H3取决于起跳离地瞬间身体重心腾起的初速度和腾起角。H取决于过杆时的身体姿势和过杆动作。跳高成绩的计算跳高的成绩(H)由4个部分组成：H1是起跳脚着地瞬间身体重心的高度。H2是起跳离地瞬间身体重心的高度与起跳脚着地瞬间身体重心的高度差。H3是身体重心从H2腾起的高度，用公式H=20Sina22g 计算。H是过杆瞬间身体重心腾起的高度与横杆的高度差。跳高的成绩可以用H=H1+H2+H3+H公式来表示。跳跃高度的构成：跳跃高度的构成：H=H1 +H 2-H 3（二）决定跳远成绩的基本因素：L1是腾空前身体重心投影点距离起跳板前沿的水平距离L2：是腾空阶段身体重心飞行的水平距离。L3是着地时身体重心投影点与着地点之间的水平距离。从L1来看，身高、腿长不能改变，但提高踏跳的准确性(因为跳远成绩是从起跳板前沿开始丈量)和在保证合理腾起角度前提下取得一个尽量向前的身体姿势，就能使L1的值有一定的增加 L2的值是在起跳离地时就决定了的。根据从抛射物体远度公式S3=20sin2ag得知，人体重心腾越的远度主要取决于腾起初速度和腾起角。腾起初速度是由起跳离地瞬间的水平速度和垂直速度的关系决定的。由于跳远是要获得人体腾空后的最大水平距离，因此，助跑的速度在提高L2的值方面就尤为重要。在跳远起跳时，由于通过助跑已获得的水平速度不能损失太多，垂直速度的提高又受到人体机能的限制，因此跳远适宜的腾起角不可能是45度，通常在18-24度之间。L3的值是由着地时的身体姿势和着地动作决定的，但着地时的身体姿势与空中姿势和动作有密切关系。在起跳时，由于起跳脚踏跳着地受阻产生的上体向前加速度，造成腾空后身体向前旋转，这就需要做一定的姿势和动作来抑制前旋的转动惯量。空中姿势和动作不仅起维持身体平衡、延缓着地时间的作用，而且能为下落着地的姿势和动作创造有利的条件。因此，为了增大L3的值，必须首先做好跳远的空中姿势和动作。另外，为了加大L3的值，在不造成着地后身体后倒的情况下，着地前两腿要做尽量上举和前伸动作。着地后，要依靠屈膝缓冲和两臂迅速后摆，使身体重心尽快通过着地点的上方，避免身体后倒坐入沙坑，使L3的值受到影响。（三）影响高度、远度的运动学因素分析 构成跳跃运动系统的运动参数主要有：助跑速度；落地角；腾起初速度；身体重心腾起角；起跳角；起跳时间。五、跳跃运动的技术的共性 1 讲解跳跃运动助跑技术的共性规律助跑速度越来越快，力争用最大助跑速度完成起跳是现代跳跃运动的显著特点。任何跳跃项目都是在最后24步助跑中，在不影响起跳用力的前提下，发挥最大跑速。多余的起跳准备动作，破坏助跑节奏，都会使跑速下降，导致跳跃成绩的降低。2 跳跃运动起跳技术的共性规律速度型起跳代替了制动型起跳；积极性起跳代替了消极性起跳。强调起跳腿效果的主动性，旨在努力减小起跳的制动性，提高助跑速度的利用率，使起跳动作速度与动作幅度相统一，这是现代跳跃起跳技术的显著特点。3 跳跃运动腾空技术动作的共性规律空中动作在于帮助运动员维持平衡，创造最有利的落地姿势(跳远、三级跳远)，调节身体的旋转，使身体各部分依次越过横杆(跳高、撑竿跳高)。六、跳跃起跳的运动学与动力学机制1、跳跃起跳的运动学基础2、跳跃起跳的动力学机制（1）起跳中水平速度的变化及垂直速度的产生（2）起跳中腿臂的摆动的作用（3）跳跃空中动作的补偿原理 高度项目应在发挥水平速度高度项目应在发挥水平速度的情况下，尽力获得更大的垂直的情况下，尽力获得更大的垂直速度，使运动员跳得更高；速度，使运动员跳得更高；远度项目应在取得适宜的垂远度项目应在取得适宜的垂直速度的情况下，尽力获得更大直速度的情况下，尽力获得更大的水平速度，使运动员跳得更远。的水平速度，使运动员跳得更远。第四节 投掷的技术原理一、投掷运动技术阶段的划分与结构特点投掷运动技术根据其动作系结构及其技术特点，一般将其划分为开始姿势、预加速、最后用力及器械出手后的缓冲四个紧密联系的技术阶段。铅球和铁饼属于非周期性动作系结构，铅球属于平面内二维方向的直线运动；铁饼属于立体空间三维方向的复合运动。标枪、链球属于混合性动作系结构，标枪的助跑、链球的旋转是典型的周期性动作，所以它们的完整技术结构是有周期性和非周期性动作组合而形成的混合性动作体系。二、投掷运动的力学原理和影响远度的运动学因素影响投掷器械飞行远度的基本因素地斜角：田径运动投掷项目器械出手点高，落地点低，出手点和落地点之间的连线与地面水平线的夹角通常称为地斜角。S1取决于身高、手臂长和器械出手时的身体姿势。S2取决于器械出手的初速度、出手角度以及空气的作用力。S3取决于器械出手的高度、出手角度以及空气的作用力。因此，投掷项目的成绩可以用S=S1+S2+S3 公式来表示。影响投掷器械飞行远度的各基本因素见下图(1)出手速度对飞行远度的影响：出手速度是决定投掷远度的最为重要的因素，从抛体运动的公式可看出，出手速度的平方与抛体远度呈正比，因此教学和训练中要着重发展运动员的速度力量，提高运动员投掷的出手速度，投掷的出手速度是由助跑引臂或滑步转体时力作用时间的长短、工作距离长短等多方面因素决定的，各个阶段的动作速度都会对出手速度产生影响。因此，动作的连贯和衔接至关重要，动作稍慢，速度的合成就减小，就会影响投掷的远度。(2)出手角度对飞行远度的影响：当出手角度小于45度时，其他参数不变，则飞行远度与出手角度两倍的正弦成正比，出手角度增大时，飞行远度也增大，其他条件相同，出手角度为45度时，飞行的远度最远，但抛点必须和落点在同一水平面上。铁饼和标枪等相对密度较小，且具有良好流线外形的器械，在飞行过程中会受到空气动力学的较强的影响，所以出手角度要比理论值小，大约为3035。(3)出手高度对飞行远度的影响：出手高度高则飞行远度相对远。出手高度高则飞行远度相对远，因此，在投掷项目中运动员的出手点应尽量高。由此可知，选择身材较高的运动员，在相同的条件下可以取得更好的成绩，这也为科学的选材提供了依据。三、影响器械投掷远度的动力学因素（一）决定出手初速度的动力学因素决定出手初速度的大小因素取决于投掷过程中人体对器械作用力的大小以及该力对器械作用时间的长短。通过合理的动作形式、正确的用力顺序以及提高肌肉收缩的协调性来加大对器械的作用力；延长对器械的作用力时间主要靠增加工做距离来完成。作用于器械冲量的大小还与相互作用时力的合力效应、力的方向以及作用点有着极为重要的关系。（二）最后用力动作的动力学机制（1）最后用力前应充分利用预加速阶段所获得的水平速度，形成良好的“超越器械”动作技术。（2）形成牢固的支撑，提高动作技术的力学效应。稳固的下肢支撑、各环节依次加速和制动是投掷最后用力动作的重要特征和动量传递的基本保证。（3）肌肉收缩前预先拉长进行弹性势能的储备，提高肌肉收缩力量。（4）尽可能增大最后用力动作的幅度以延长力对器械的作用时间。（值得商榷）（5）充分应用力的递增梯度变化及动量传递的作用规律，尽可能增大对器械的作用力，并使作用于器械的冲量最大，形成最快的动作速度。四、空气动力学特征对器械飞行的影响如果不考虑空气阻力的影响，铁饼或标枪的质心运动轨迹将是一条抛物线，其飞行的远度只取决于出手的速度，出手的角度和出手的高度，而实际上，由于铁饼和标枪形状的原因，空气对飞行远度的影响是不可忽略的因素。器械在空中飞行时，还受到空气阻力和重力的影响。冲击角为正时阻力加大，升力下降飞行距离缩短；冲击角为一定负角时能延长飞行距离。铁饼的冲击角为-5-10度为宜；标枪为0-10度（倾角 出手角=冲击角）压力中心是飞行中空气动力对器械的合力作用点，受冲角变化的影响，其位置在运动中不是固定不变的，特别是在冲角较小时变化比较明显。器械飞行中空气阻力的大小是由器械飞行的垂直截面积和器械飞行的速度这两个因素决定的。器械在空中飞行时，除了受阻力作用以外，还受其他力的作用。其中对器械飞行远度起积极作用的是空气对器械的升力，它能延长器械在空中的飞行时间和距离。升力的大小，除了与器械飞行速度、器械倾斜角等因素有关外，风向和风速也是决定升力大小的因素。当在逆风情况下投掷标枪和铁饼时，气流对器械的阻力大，升力也大。如果升阻系数比值(升阻比)大，升力占优势时，器械飞行的距离也远。（一）从空气动力学特性分析，影响器械飞行距离的主要因素有以下几个因素：（1）空气压力中心与器械重心的位置关系决定了器械飞行时公转角速度大小。（2）获得器械空间飞行最大升阻比是提高投掷器械滑翔性能的重要原则。（3）利用器械转动的定向作用保持器械在空间飞行的稳定性。（4）构成最佳的投掷条件组合可提高标枪、铁饼在空间运动的距离。（5）风速和风向对投掷标枪和铁饼的影响。（二）投掷项目的共同技术特点投掷项目都是由握持器械、助跑或预先加速、最后用力、器械出手后维持身体平衡等几个技术部分组成。1、握持器械：各投掷项目在握持器械时都应做到：稳固并易于控制器械；便于助跑和最后用力；手臂适当放松；尽量利用手臂的长度和力量。2、助跑（预先加速）：助跑的形式：直线助跑；（标枪、背向滑步推铅球等）曲线助跑；（旋转掷铁饼、旋转推铅球、掷链球等）无论何种形式的助跑都应做到：助跑节奏合理，逐渐加速，速度适宜；应充分利用场地，保证用力能作用于器械上；加速时重心移动平稳，减少水平速度的损失，尽快过渡到最后用力。3、最后用力前的预备姿势形成正确的超越器械动作脚的位置和下肢的状态应有利于发挥腿部和躯干的力量头和非投掷臂处于合理状态 4、最后用力技术 投掷项目的关键技术是最后用力技术，其技术难点在助跑与最后用力的有效结合。最后用力的效果首先与有效的积极主动的左侧支撑(以右手投掷为例)紧密联系，其次与正确的发力顺序密切相关。投掷运动环节的正确的速度节奏和其依次的加速运动(躯干大臂小臂腕、指)，是创造最高器械出手速度的关键环节。5、器械出手后维持身体平衡投掷项目在器械出手后应维持身体平衡，避免犯规。（1）器械出手后应立即交换两腿，降低身体重心；（2）迅速改变身体运动的方向。思考题1试述田径运动技术的概念。2决定跑速的主要因素有哪些?它们之间的关系如何?3为什么跳远时最合理的腾起角不是45度?4 在不考虑空气动力学影响情况下，决定投掷远度的主要因素是什么?为什么？5 简述影响器械飞行的流体力学因素