陳彩虹

(渭南師范學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院，陜西渭南714000)

論杠桿原理在體育實踐中的應(yīng)用

陳彩虹

(渭南師范學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院，陜西渭南714000)

杠桿原理在運動員選材中的應(yīng)用主要著重于先天性因素中身體形態(tài)的測量及其比例關(guān)系;力量訓(xùn)練中，可用增加阻力和延長阻力臂的手段來發(fā)展肌力;在不同運動項目中主要起到維持平衡、增速和省力的作用.

杠桿原理;運動員選材;力量訓(xùn)練;運動項目

阿基米德曾說:“只要給我一個支點，給我一根足夠長的杠桿，我就可以撬起整個地球!”由此足見杠桿的功能之強(qiáng)大.杠桿原理在生活中有著廣泛的應(yīng)用，在體育實踐中也發(fā)揮著重要作用.從力學(xué)的角度來說，肌肉工作完全是遵循杠桿原理的.運動系統(tǒng)中，骨是運動的杠桿，關(guān)節(jié)是運動的樞紐，骨骼肌是運動的動力.骨骼肌在神經(jīng)系統(tǒng)的支配調(diào)節(jié)下，通過改變長度，牽拉骨杠桿圍繞著關(guān)節(jié)進(jìn)行各種運動.對杠桿原理在體育實踐中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，可為運動員選材、身體素質(zhì)鍛煉、不同項目的運動提供科學(xué)的理論依據(jù)，增加鍛煉的有效性，提高運動成績.

1 骨杠桿的組成和特征

骨杠桿由支點(O)、力點(F)、阻力點(R)三點，動力和阻力兩種作用力，動力臂和阻力臂兩種力臂組成.動力與動力臂的乘積構(gòu)成動力矩，阻力與阻力臂的乘積構(gòu)成阻力矩.

(1)平衡杠桿.支點位于力點和阻力點之間，動力矩等于阻力矩.

(2)省力杠桿.阻力點位于支點和力點之間，動力矩小于阻力矩.由于動力臂大于阻力臂，要使動力矩小于阻力矩，則動力必然小于阻力，故省力.

(3)費力杠桿(速度杠桿).力點位于支點和阻力點之間，動力矩大于阻力矩.由于阻力臂大于動力臂，要使動力矩大于阻力矩，則動力必然大于阻力，故費力.

當(dāng)杠桿繞軸轉(zhuǎn)動時，杠桿上各點均作圓弧運動，各點移動的速度同該點到軸心距離成正比，即杠桿各點的轉(zhuǎn)動速度，離軸心越遠(yuǎn)者越快，又稱速度杠桿［1］.

2 杠桿原理在體育實踐中的應(yīng)用

2.1 在運動員選材中的應(yīng)用

優(yōu)秀運動員的競技能力一部分是通過訓(xùn)練得到明顯改變的，即是可訓(xùn)練的;而另一部分則主要是由遺傳特征所確定的，也就是所謂的先天性.運動員選材是把先天條件優(yōu)越、適合從事某項運動的人才從小選拔出來，進(jìn)行系統(tǒng)的、有目的的培養(yǎng)，以便取得優(yōu)異的運動成績.一個運動員能否攀登上運動的高峰，是由多方面的因素組成的，但其本身的內(nèi)在因素是最基本最重要的因素，而內(nèi)在因素所包括的形態(tài)、機(jī)能、心理、身體素質(zhì)、健康狀況等都可以用一定的標(biāo)準(zhǔn)加以描述和衡量.杠桿原理在運動員選材中的應(yīng)用主要著重于先天性因素中身體形態(tài)的測量及其比例關(guān)系.

(1)在體操運動員選材中的應(yīng)用

首先，身材不能過高.現(xiàn)在世界體操不斷向高難度發(fā)展，尤其以難度大取勝，比較而言，身材矮小的運動員比身材高大的運動員在完成高難度動作時更有優(yōu)勢.很顯然，1米60的男運動員在單杠上的翻轉(zhuǎn)要比1米80的男運動員容易得多.事實上，體操男運動員普遍身高1米60左右，女運動員大都在1米50左右，這種身高在體操場上具有先天優(yōu)勢，軸徑小，骨杠桿短，翻轉(zhuǎn)容易且可以在有限空間多翻轉(zhuǎn).

其次，手臂要直.肘關(guān)節(jié)過伸、彎曲、側(cè)彎都是選材中的大忌，因為肘關(guān)節(jié)的形狀除對動作的完成、造型、質(zhì)量有直接的影響外，更重要的是肘關(guān)節(jié)不直，在完成手臂支撐動作時，形成阻力矩，加重了肘關(guān)節(jié)的負(fù)擔(dān)，易造成肘關(guān)節(jié)的損傷，所以在選材中，應(yīng)注意選擇手臂由正、側(cè)位觀察均較直的運動員.

此外，體重要相對較輕.在體操運動中完成翻轉(zhuǎn)、支撐等高難度動作時需要克服自身重量，自身重量在此構(gòu)成阻力，在動力臂、阻力臂不變的情況下，阻力越小，則需要發(fā)揮的肌力也就越小，因而，體重較輕者完成動作就相對省力.

(2)在舉重運動員選材中的應(yīng)用

前臂的長度是舉重運動員選材中應(yīng)該注意的問題.舉重運動員要舉起杠鈴，先要手握杠鈴屈肘，這樣就構(gòu)成費力杠桿.肘關(guān)節(jié)作為支點，位于力點和阻力點之間，前臂和杠鈴的重量構(gòu)成阻力，屈肘肌肌力為動力，前臂越長，阻力臂就越長，阻力矩就增大，這時要完成屈肘動作，就需要屈肘肌發(fā)揮較大的肌力.反之，前臂越短，阻力臂就越短，阻力矩就減小，要完成屈肘動作，需要屈肘肌發(fā)揮的肌力就小.也就是說，在其他條件等同的前提下，要舉起同樣重量的杠鈴，前臂短的運動員只需發(fā)揮較小的肌力;發(fā)揮同樣大小的肌力時，前臂短的運動員可以舉起更大重量的杠鈴.［2］

(3)在短跑運動員選材中的應(yīng)用

在下肢長度相等時，小腿長者更具先天優(yōu)勢.以髖關(guān)節(jié)為支點，大腿相對較短者，能使跑時支撐階段重心前移速度較快，大小腿折疊前擺快而省力;以膝關(guān)節(jié)為支點，小腿較長者，在角速度相同情況下，“扒地”速度較快，有利于完成支撐緩沖動作及縮短支撐時間.因此以比大小腿長［大腿長/(小腿長+足高)×100］作為選材指標(biāo)，比值應(yīng)力求小些，要求≤100%，最好≤95%.［3］

(4)在其他項目運動員選材中的應(yīng)用

在要求速度、高度的運動項目中，骨杠桿越長，末端的線速度越快，越具有先天優(yōu)勢.籃球、排球、跳高等運動項目，對身高有很嚴(yán)格的要求;籃球、游泳等運動項目要求上肢長;跳高、跨欄等運動項目要求下肢長.

不同的身體形態(tài)對運動員的運動成績有很大影響，科學(xué)合理的選材是運動員和教練員為達(dá)到訓(xùn)練目的、創(chuàng)造世界高水平運動成績、延長運動壽命的重要因素之一.

2.2 在力量訓(xùn)練中的應(yīng)用

常見的力量訓(xùn)練中，杠桿原理的應(yīng)用很多.在發(fā)展肌肉力量的練習(xí)中，為增大肌肉所承受的負(fù)荷，既可用增加阻力(負(fù)荷重量)的方法，也可以用延長阻力臂的手段.

克服自身重量的力量練習(xí)中，如俯臥撐可以采用多種不同的體位:(1)手高足低位;(2)手足在同一水平位;(3)手低足高位.三種體位難度逐漸增加，鍛煉效果也逐漸增進(jìn).在俯臥撐動作中，阻力點位于支點和力點之間，構(gòu)成省力杠桿.隨著動作體位的變化，阻力臂逐漸增大，阻力矩相應(yīng)增大，要完成動作，則動力矩也要相應(yīng)增大，用以克服增大的阻力矩，而此時動力臂變化不大，所以，上肢必須發(fā)揮出更大肌力才能順利撐起.對于上肢肌力較弱的練習(xí)者來說，可以先通過手高足低位來發(fā)展上肢肌力，對于上肢肌力較強(qiáng)的練習(xí)者來說，可以采用手低足高位來發(fā)展上肢肌力，要再進(jìn)一步發(fā)展肌力，可采用負(fù)重練習(xí).

負(fù)重練習(xí)中，通過增加阻力，加大了阻力矩，要完成動作，就要求動力矩也相應(yīng)增大，則需發(fā)揮出較大肌力，從而達(dá)到增加肌力的目的.［4］

2.3 在不同運動項目中的應(yīng)用

(1)在舉重運動中的應(yīng)用

當(dāng)阻力一定時，通過縮短阻力臂來減少阻力矩，可以達(dá)到省力的目的.提拉杠鈴時，若想省力，可使杠鈴上升的軌跡盡量貼近身體.

(2)在柔道運動中的應(yīng)用

柔道是利用杠桿原理和借用人體本身重力實施足技、腰技、手技.足技就是以足為支點發(fā)力，借用對方慣性和對方或自己的體重摔倒或壓制對方，腰技也是如此，只不過發(fā)力的支點是腰.手技類似于擒拿法，即使對方比你高大有力，依然可以采用“化”的技巧，通過改變對手進(jìn)攻用力方向，在恰當(dāng)?shù)牡胤胶蜁r機(jī)利用杠桿原理發(fā)力，反作用于對手，通過技術(shù)直接將其制服或令其體力耗盡.

(3)在球類運動中的應(yīng)用

當(dāng)杠桿轉(zhuǎn)動角速度一定時，離轉(zhuǎn)動中心越遠(yuǎn)處，線速度越大，在羽毛球、乒乓球、棒壘球、曲棍球、網(wǎng)球、冰球等運動中，球棒、球桿、球拍等都起著增長阻力臂的作用，達(dá)到加快球的運動速度的目的［5］.

(4)在投擲類運動中的應(yīng)用

在做投擲或擊打動作時，為了提高肢體末端的運動速度，應(yīng)當(dāng)盡量伸展肢體，增長阻力臂.

2.4 在維持平衡中的應(yīng)用

頭在頸部的平衡動作，依賴平衡杠桿來實現(xiàn).很多運動要求保持頭部平衡，若頭部位置不正，就會反射性地引起左右側(cè)肢體肌肉張力發(fā)生變化，使人體失去平衡，影響動作完成質(zhì)量.人體平衡杠桿較少，但從廣義的角度來說，在一切維持平衡的運動中，都應(yīng)用了平衡杠桿，以動力矩來平衡阻力矩，保持身體平衡.在運動過程中，通過神經(jīng)系統(tǒng)對骨骼肌張力的不斷調(diào)整，使肢體的動力矩等于阻力矩，維持身體的平衡.例如人體在走、跑、跳中平衡的維持.

3 小結(jié)

運動實踐中，杠桿原理的應(yīng)用無處不在，能否合理地加以利用，是非常重要的問題.把一個不適宜從事某項運動的人選拔出來進(jìn)行該項訓(xùn)練，進(jìn)行運動鍛煉時，不能合理運用杠桿原理，費時費力，卻達(dá)不到預(yù)期的效果，這些都是我們不愿看到的.在體育實踐中科學(xué)合理地運用杠桿原理，可以取得事半功倍的效果.

［1］盧義錦，姚士碩.人體解剖學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，2001.

［2］王淑英.對舉重翻發(fā)力起杠動作應(yīng)用杠桿原理的體會［J］.少年體育訓(xùn)練，2009，(1):30.

［3］中國田徑協(xié)會.中國青少年田徑教學(xué)訓(xùn)練大綱［M］.北京:北京體育大學(xué)出版社，2009.

［4］馬南京.杠桿傳動重力式力量訓(xùn)練器械優(yōu)化設(shè)計［J］.首都體育學(xué)院學(xué)報，2009，(5):616－619.

［5］王壽文.淺論杠桿原理在體育教學(xué)訓(xùn)練中的應(yīng)用［J］.上海體育學(xué)院學(xué)報，1988，(4):30－31.

Application of Lever Principle in Sports Practice

CHEN Cai-hong
(School of Education Science，Weinan Teachers University，Weinan 714000，China)

Application of lever principle in athlete selection mainly focuses on congenital factor about shape survey and proportional relationship;during strength training，the resistance and the resistance arm can increase can be used to develop muscle strength.In the different sports events，it plays the role to balance，speed up and save energy.

lever principle;athlete selection;strength training;sports events

G804.21

A

1009—5128(2011)06—0074—03

2011—03—11

陳彩虹(1975—)，女，陜西渭南人，渭南師范學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院講師.

【責(zé)任編輯 牛懷崗】