一、投掷类运动项目特征

（一）投掷类项目分类

投掷类项目一般包括标枪、铁饼、铅球、链球等，是指运动员用旋转或直线的助跑方式给器械预先加速，然后通过最后用力使器械运行最大的水平空间距离。

（二）属于动力性运动

投掷项目属于动力性工作，其中铁饼、铅球、链球是由握法、预备姿势或预摆、滑步或旋转、最后用力、身体平衡五个部分组成，这些动作结构均属于非周期性练习。标枪助跑属于周期性练习，投掷部分属于非周期性练习，因此，标枪属于混合性练习。

（三）是体能主导类速度力量性项目

投掷运动是体能主导类速度力量性项目，以力量为基础，速度为核心，按照严格的用力顺序，使肌肉产生爆发式收缩，以最快的速度、最大的力量把器械投掷出去，所以对肌肉力量和速度要求高。但由于投掷器械本身的重量不同，所以对力量和速度的影响不一样。如器械较轻的标枪项目，对肌肉收缩速度要求就较高。

（四）对运动员自身要求

投掷运动员是人体运用自身能力，通过一定的运动形式，将手持的规定器械抛出并尽可能获得远度的运动项目。人体与器械构成一个系统，因此，投掷类运动项目对运动员控制器械的能力要求高。

（五）成绩评判

运动成绩评判是以运动员完成比赛的远度为依据，运用计量工具予以准确测定评价，客观公正。

二、投掷类运动员体能特征

（一）投掷类运动员形态特征

投掷类运动员一般身材高大匀称，使最后用力的工作距离或旋转半径加长，出手点较高。由于标枪要求运动员具有较好的速度素质，能在快速助跑的条件下协调准确地完成投掷动作，因此，标枪运动员要求身材更加匀称。上肢和躯干肌肉发达，躯干呈桶型。这对运动员投掷用力时更好地发挥肩带和躯干肌肉力量十分有利。上臂肱二头肌和肱三头肌具有较强的收缩力量。根据项目特点，运动员必须将器械持握在手上完成动作，因此手较长，一方面利于持握器械，保持器械稳定，另一方面可适当增加用力的工作距离。

（二）投掷类运动员机能特征

中枢神经系统机能特点是大脑皮层兴奋过程占优势，反应时间缩短，神经过程具有高度的均衡性。由于动作结构复杂，有旋转、滑步、投掷器械等，在完成这种复杂动作过程中，对感觉器官要求较强，除本体感觉传入冲动有重要作用外，还须有视觉、前庭分析器等的作用。如掷标枪是需要视觉来感知助跑的第一、第二标志线的距离和标枪的飞行；铅球、铁饼和链球投掷时，要求视觉准确判断投掷圈的范围和身体与圈沿的距离。由于运动持续时间短，能量代谢主要是磷酸原系统供能，具有功率输出快、持续时间短、供能总量少及机体恢复快等特点。

（三）投掷类运动员素质特征

影响投掷类运动员运动成绩的主要因素为最大力量、双腿和躯干伸肌肌群的速度力量，以及对投掷进行最后加速的专项投掷反应力量。协调能力也尤为重要，节奏和平衡、定向能力、加速和制动的准确运用，以及旋转过程中有目标地投掷，都需要高水平的协调性。从投掷项目原理分析，决定投掷远近最重要的因素是器械的出手速度。速度是投掷类项目的核心，而这个速度的获得是以绝对力量为前提的爆发力，只有瞬时爆发的最大力量才能获得一个最高的出手速度。掷标枪不仅采用近似跑的技术动作，而且要求运动员在全速跑动的过程中流畅、协调地完成投掷动作的投掷项目。掷标枪项目更多的是依赖较长距离的助跑、爆发力和专项投掷力量。

三、田径投掷的技术原理及分析

田径运动在正式比赛中的投掷项目有推铅球、掷铁饼、掷标枪和掷链球四个项目。这些项目对增强人体的力量、速度，提高身体的协调性、柔韧性以及培养人们顽强、勇敢的心理品质都有积极意义。

（一）田径运动投掷项目的技术原理

田径运动投掷类含有铅球、铁饼、标枪和链球四个基本类型的运动项目。投掷运动按其动作技术的结构特点划分，铅球、铁饼属于非周期性动作系结构，而标枪、链球则属于混合性动作系结构。

1.投掷运动技术阶段的划分与结构特点

在对投掷运动技术原理的论述中，为便于对其动作技术层次的分析，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。在四个阶段中各阶段技术对整体动作技术的效率，对运动的结果都具有很大的影响与作用。

投掷时握持器械的方法要有利于预加速阶段的动作，有利于用力时使所有的力综合作用于器械上。最后用力的动作技术必须建立在良好的预加速阶段动作技术的基础上才会有更高的动作效率，完整动作各阶段技术之间具有很强的因果关系。

投掷铅球、铁饼运动项目属于非周期性动作系结构，铅球的预摆、团身、滑步及最后用力的形式基本上属于平面内二维方向的直线运动。铁饼的预摆、旋转、最后用力及出手后的缓冲则属于立体空间三维方向的复合运动。

投掷运动的标枪、链球属于混合性动作系结构，标枪预加速阶段的助跑动作、链球预加速阶段的旋转动作是典型的周期性动作，它们完整的动作技术结构是由周期性和非周期性动作组合而形成的混合性动作体系。

投掷运动的几个技术阶段对于投掷运动成绩都具有重要的影响与作用，其中最重要的技术阶段是最后用力，关键的技术环节是预加速阶段与最后用力阶段的衔接。最后用力阶段对投掷成绩的影响相当于其权重系数的80%～85%，而预加速阶段与最后用力阶段的衔接质量，则是决定在整个投掷运动中能否充分利用人体在预加速阶段所形成的动量，并使其冲量与最后用力所获的冲量叠加、传递给投掷器械，从而获得最快的出手初速度和适宜的投掷角度。

2.投掷运动的力学原理

投掷运动的各项目所采用的器械不同，因而动作形式具有较大的差异，动作技术的空间状态存在着不同的特点。虽然投掷各项目技术的运动形式具有不同特点，但合理的投掷技术动作都遵循着共同的运动生物力学原理，遵循斜抛运动的总体规律而进行。

根据人体投掷运动的总体规律，影响投掷远度的因素主要有以下几个方面（图6-1）。

图6-1　影响投掷远度的因素

铅球、链球这些质量密度大的圆形球体在空中飞行时所遇到的空气阻力较小，因而在进行其力学原理分析时可以将运动过程中空气所构成的阻力及其效应忽略不计。投掷铅球、链球的运动规律在力学范畴内符合斜抛运动的基本规律。其在水平方向的运动可以参考抛射点与落地点在同一水平线上运动的力学原理进行分析，即：

式中，S为投掷距离；V0为器械出手初速度；H为器械在空中运动时所能达到的最大高度；T为器械在空中飞行的时间。

在忽略空气作用力不计的条件下，器械出手的初速度是决定器械投掷距离的主要因素。出手初速度的大小与投掷器械的距离成正比。在物体的斜抛运动中，如果抛射点与落地点在同一水平线上时，抛射角α两倍的正弦值（S）处于最大值，采用45°抛射角可以使物体抛射到最大的远度。由于投掷铅球时出手点与落地点不在同一水平线上，出手点和落地点连线与水平线之间存在一定的地斜角，因而投掷铅球和投掷链球的出手角度不是45°。

投掷铅球、链球是几乎可以视为空气阻力、升力影响因素忽略不计的运动项目，投掷铅球或投掷链球出手角度的大小，与投掷距离、出手高度、地斜角等因素有密切的关系，一般情况下，投掷铅球适宜的出手角度为38°～42°，投掷链球适宜的出手角度为42°～44°。

在受空气作用力影响较大的投掷器械中，如标枪、铁饼在空间飞行的远度受空气的阻力、升力的作用较大，所以标枪、铁饼的适宜出手角度为30°～35°。

对投掷器械远度影响最大的因素是器械出手的初速度，而决定出手初速度大小的主要因素是投掷的最后用力过程中器械所受作用力的大小及其力对器械作用时间的长短，即器械所受的冲量大小。

根据动量定理F△t=mv1—mv0=m（v1—v0）；在投掷器械的过程中要增大器械出手初速度，必须通过预加速、最后用力技术阶段尽可能增大人体对器械的作用力和延长力的作用时间。

在动作技术上强调增大作用力以获得最快的动作速度，在最快动作速度的基础上通过加大动作幅度（即加长用力的工作距离）延长力对器械的作用时间，从而使作用在器械上的冲量（F△t）最大，以获得最快的出手初速度。

3.影响器械投掷远度的运动学因素

决定器械投掷远度的运动学因素主要是器械出手初速度、适宜的出手角度和一定的出手高度，从动作技术的运动学特征方面论述，合理的投掷动作应是在充分利用由预加速阶段所获的动量基础上使最后用力的动作速度最快和动作幅度处于最大状态，才可能获得最快的出手初速度和适宜的出手角度，从而达到最好的运动效果。

（1）出手初速度

（2）适宜的出手角度

合理的器械出手角度与器械出手初速度、出手高度有密切的关系。一般情况下，就某一投掷项目本身而言，当出手高度保持不变时，器械的出手角度随出手初速度的提高而增加。通常铅球的投掷角度为38°～42°，掷链球的出手角度在40°～44°。铁饼、标枪的出手角度除受上述因素的影响外，还存在着空气动力学因素的影响，为使铁饼、标枪在空间飞行过程中获得最佳的升阻比和较好的飞行稳定性，铁饼、标枪的投掷出手角度为30°～35°。

适宜的出手角度对器械在空间运动状态具有直接的影响，出手角度对器械运动轨迹的影响主要取决于以下几方面的因素。

第一，器械出手角度和方向取决于最后用力阶段人体各环节作用于器械的作用力方向与力对器械的作用点。

第二，在最后用力阶段，器械应控制在正确的空间位置，应沿出手轨迹方向加速运行，应保持水平速度和垂直速度的合矢量方向与出手方向一致。(www.daowen.com)

第三，由于投掷器械的出手点高于落地点且存在“地斜角”的关系，以及一些受空气动力学因素影响较大的投掷器械（如标枪、铁饼）在空间飞行的状态，故最佳出手角度不是45°，而是根据其运动的最佳状态各自有其适宜的出手角度。

（3）一定的出手高度

器械出手高度是影响投掷远度的重要因素之一，它主要取决于运动员的身高及四肢的长度比和出手瞬间技术动作的结构特点。据研究资料表明，当出手初速度为16m/s时，铅球的出手高度增加0.2m，其成绩可提高0.4m，因而在出手瞬间运动员动作应充分伸展，以适当提高投掷器械出手高度。

（二）影响器械投掷远度的动力学因素

1.决定出手初速度的动力学因素

影响器械投掷远度的运动学因素主要是器械出手时的初速度，而决定出手初速度大小的因素则取决于投掷过程中，人体对器械作用力的大小及该力对器械作用时间的长短，根据动量定理：F△t=mv1-mv0可知，作用力的大小及其作用时间的乘积是决定受力物体动量变化的原因，即作用于器械冲量的大小与器械出手初速度的大小成正比。在投掷器械过程中，对器械冲量的大小取决于人体投掷器械时，合理的动作技术，参与动作肌群收缩张力的大小及其肌肉用力的协调性和人体各环节用力的顺序性。

在人体与器械的相互作用过程中，作用于器械冲量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。一般情况下，合力的作用点应通过投掷器械的重心。如铅球、链球的投掷时力的作用点要完全通过器械的重心，标枪的投掷时力的作用点不仅要通过器械的重心，而且要使合力的作用线与标枪的纵轴重合，即力的作用要通过标枪的纵轴。对于铁饼的投掷，由于要求出手时铁饼应保持其沿上下轴具有较快的旋转速度，以保持铁饼在空间飞行的稳定性，因而合力的作用线应通过上下轴心位置稍侧面，以获得一定的偏转力矩，使铁饼在空间的飞行构成复合运动（即物体的运动既有转动，又含有平动的复合运动）状态。最后用力是投掷技术的关键部分，器械在最后用力阶段获得的加速度与助跑阶段获得的速度相比，最后用力阶段使器械运动速度的增长，推铅球速度为助跑速度的5～7倍，掷铁饼速度增长约为2倍，掷标枪速度提高为4～5倍。

2.最后用力动作的动力学机制

最后用力动作是在预加速阶段（助跑、滑步或旋转）结束瞬间，人体进入双支撑前开始的。合理的最后用力应考虑以下几个主要因素。

（1）最后用力前应充分利用预加速阶段所获的水平速度，形成良好的“超越器械”动作技术。

最后用力前将预加速与最后用力动作技术进行有机地连接是提高最后用力动作质量的基础，对最后用力效果起着至关重要的作用。最后用力开始的动作特征是：在最后用力开始前，加快下肢运动，使身体的髋轴与肩轴扭紧，身体保持适当后倾，持器械臂充分向后拉伸，尽可能为最后用力动作创造较长的工作距离和最佳肌肉收缩用力的生物力学条件，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。

最后用力时人体各环节肌肉有效用力都是在有支撑情况下进行的。投掷用力需要肌肉在远端固定（支撑）条件下进行。首先，下肢支撑为髋和躯干用力提供有力的支点，其次，形成牢固的左侧肩、髋、膝、踝支撑轴，增大肌肉群依次用力的传递效果。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，也是动量传递的基本保证。

最后用力开始由右腿的髋、膝、踝伸展构成蹬地转髋、起体挺胸等动作。预加速到最后用力是连续的动作过程，最后用力能够有机连接预加速末段。左侧支撑腿（右手投掷者）积极主动快落，以保证助跑获得的动量的有效传递，能尽快形成双支撑用力。

（3）肌肉收缩前预先拉长进行弹性势能的储备，形成良好的肌肉预张力提高肌肉收缩力量。

肌肉收缩前预先拉长的程度及状态。有关研究资料证明，肌肉收缩前的初长度是影响肌肉力量的因素之一。肌肉在即将收缩前经适度拉长过程中，能储备大量的弹性势能，在肌肉收缩时释放出来，从而提高肌肉收缩的总张力。因此，在投掷的最后用力过程中，应尽可能使参与收缩用力的肌群适度拉长，充分增大肌肉的预张力，尽量提高这些肌群环节的动作速度。如在最后用力开始瞬间，要求肩轴与髋轴相互扭紧，左侧以肩、髋、膝、踝为轴固定，肌群的充分拉长能够存储较多的肌肉弹性势能，为最后用力动作创造良好的生物力学条件。

（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。

从力学角度去考虑器械出手速度与最后用力动作技术因素之间的关系，则可以总结为：器械出手初速度的大小与器械所受力的大小和力的作用时间之乘积成正比。即投掷器械的出手初速度与投掷器械所受冲量的大小成正比。最后用力时通过尽可能增大动作幅度以延长用力时的工作距离，在保持最大作用力的基础上，力的作用距离就成为影响器械出手速度的主要因素。提高力的作用距离是合理技术的重要组成部分，主要通过形成良好的超越器械技术动作，加大用力动作幅度构成对投掷器械的冲量是最后用力的关键。

（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（F），并使作用于器械的冲量（F△t）最大，形成最快的动作速度。

力的梯度是作用于器械的力和作用时间的比值。一般认为，力量递增梯度可作为衡量爆发力水平的指标，投掷项目要求在最后用力阶段尽可能发挥出最大的力。作用于器械的力为最后用力阶段身体各环节肌肉收缩力传递与叠加的总合力，力量递增梯度越大，器械产生的加速度越大，因此最后用力动作要求肌肉快速收缩，以尽快达到最大力值。

动量传递在最后用力动作技术中是一个极为重要的环节，人体各环节在最后用力时符合人体运动链的原理。用力时机体各环节从近端向远端依次加速和制动，构成相邻环节肌肉依次快速拉长后引收缩。由于人体肌肉的附着点都分布在关节的两侧，所以当一个环节加速运动后，相邻的下一环节处于被动状态，跨过关节的肌肉被拉长。环节加速，被拉长的肌肉预张力增大并使动量依次传递，使末端环节获得极快的运动速度。

最后用力时从下肢、躯干、上肢依次加速与制动，使各环节在力量的递增过程中形成良好的动量传递状态。最后用力时使人体助跑获得的动量经下肢的支撑制动作用传向躯干，与此同时躯干用力并产生加速度运动。躯干运动减速后，动量传向上肢，引起上肢用力后的加速运动。身体各环节自下肢依次向上用力并相继加速与制动，形成最快的器械出手速度。

最后用力动作的用力顺序遵循人体运动的“关节顺序活动性”原理，即首先由大关节肌群开始依次向中、小关节活动。形成整体运动的自下肢向躯干、上肢的用力顺序。

投掷运动的最后用力过程中，一切技术性动作的目的都是尽可能使器械获得最快的出手初速度和适宜的出手角度。因而投掷器械的动作，必须遵循尽可能使动作速度和动作幅度处于最大的基本原则。

（三）影响器械飞行的流体力学因素

投掷项目中，一些器械如铅球、链球在空间飞行时如果速度不变，则任何时刻所受的阻力大小不变，因此在研究空气动力学因素对器械飞行状态的影响时可忽略不计。但是标枪、铁饼在空间飞行时空气动力学因素对器械飞行状态则具有很大的影响。

标枪、铁饼在空间飞行时，空气对飞行物体产生阻力与升力两种作用形式。器械在空中飞行的阻力大小，取决于器械与空气之间的相对运动速度和器械形状与飞行状态。器械与空气之间的相对运动速度越大时空气阻力越大，由于田径运动技术追求最快的速度，因而不在该因素方面考虑减小阻力的问题。

空间飞行器械的形状与形成空气阻力有密切的关系，由于投掷器械（铁饼、标枪）的形状与质量分布是根据规则规定的，属于不变因素，所以不列为投掷技术研究的重点。而器械在空间的飞行状态，如器械倾角、冲击角、器械的自转和公转、器械迎风截面积等因素则与所形成的空气阻力、升力、器械飞行稳定性具有重要的关系。

根据盖林斯风洞实验资料表明：标枪迎风的倾角从0°增至90°的过程中阻力从最小增至最大。升力变化的规律则是从0°增至45°的过程中升力从零增至最大，从45°增至90°过程中则由最大减至为零。升力与阻力之比的最大值为标枪或铁饼倾角在25°～29°范围内。在投掷标枪、铁饼时应尽可能使器械在空间飞行时能获得最大的升阻比（指器械在空间飞行时所形成的升力与阻力之比，即：升阻比=升力/阻力），同时保持较快的自转以增强器械在空间的飞行稳定性。

从空气动力学特性分析，影响器械飞行距离主要有以下几个因素。

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

空气压力中心与器械重心的位置关系决定了投掷器械的公转角速度，器械在空间飞行时公转角速度的大小，取决于器械所受空气压力中心与器械重心之间的距离，在器械与空气相对运动速度一定时，空压中心与器械重心的距离越长，则空气压力对器械的翻转力矩越大，因而器械的公转越快。国际田联在1987年对标枪规格的更改，尤其是使标枪的重心前移4cm的规定，实质上就是延长了标枪飞行时压力中心与器械重心的间距，加快了标枪飞行的公转从而减小了标枪的滑翔性能。在正常情况下，铁饼空间飞行时所受的空气压力中心与铁饼重心之间的距离为零，因而铁饼飞行时所受空气压力翻转力矩为零，所以铁饼正常飞行时的公转角速度为零。

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

标枪、铁饼在空间飞行，最理想的状态是形成合理的倾角（标枪在顺风或逆风条件飞行时还应形成一定的冲击角）以获得最大的升阻比。在有一定逆风的情况下，空气的总作用力比无风时增大，其升力也随之加大，有利于增加升力，提高飞行的远度。而在有一定顺风的条件下，虽然可以增加器械一定的飞行速度，但对升力损失也较大，会降低器械飞行的远度。不同的器械飞行速度，会影响各种角度的合理组合。由于器械在空中飞行条件较复杂，应根据实际情况确定最佳组合。

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

铁饼在飞行时，压力中心一般是在其重心的前上方，由于旋转力矩而具有陀螺效应，增加了抗偏摆的能力，使铁饼保持动平衡。铁饼飞行的稳定性与自转速度有关，一般来说转速越大，稳定性越大，标枪出手后产生的绕自体纵轴旋转速度，有利于提高标枪飞行的稳定性。

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

根据物体斜抛物运动方程可知，出手初速度是影响投掷距离的最重要因素，计算表明，出手初速度每增加2.5ms/，抛射距离可增加10m左右。在出手初速度V0恒定的情况下，影响投掷距离的还有投掷角和器械在空间的飞行状态（如出手角度、器械倾角、冲击角、公转与自转等）。出手角是指器械出手瞬间通过重心的速度矢量与水平线所构成的夹角，器械倾角是指器械在空间飞行过程中其轴向（标枪的纵轴、铁饼的前后轴）与水平线所构成的夹角，冲击角是指器械纵轴与器械重心运动方向所构成的夹角，公转与自转分别指器械绕横轴和纵轴（标枪的纵轴、铁饼的上下轴）的转动。

5.风速和风向对投掷标枪、铁饼的影响

投掷时的风速和风向对器械的飞行有一定的影响，因此理论上的最佳出手角、倾角和冲击角应在一定的范围波动，要将各种因素综合考虑才能求出其最佳值。投掷铁饼时，一定的逆风条件有利于增加升力的作用，可延长铁饼滑翔的时间，增加投掷的水平距离。投掷标枪时，风速对投掷距离的影响较小，但呈现顺风使投掷的水平距离增大，逆风使投掷的水平距离减小，侧风对标枪在空间飞行的不利影响最大，会影响标枪飞行方向而降低投掷的水平距离。

田径运动技术原理是田径运动技术教学、训练实践与运动人体科学相结合的产物，是指导田径运动技术教学、训练的基本原理，它对田径运动技术教学具有纲领性的指导意义。

投掷项目都具有同样的特征，即通过采用滑步、助跑或旋转的方式，首先使器械获得预先的加速度，然后再通过人体各部位的协调用力，最后再给器械一个关键的最后用力，使器械向最远的距离飞行，取得较好的投掷距离。由于四种投掷器械形状、重量及投掷方式各不相同，比赛的场地要求也不一样，其具体完成投出或掷出的技术也各有特点。