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《北京体育大学》 2001年
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铅球飞行参数即时反馈系统的研制及铅球投掷技术的理论研究

单信海  
【摘要】: 近年来,随着黄志红、李梅素等一批老运动员的退役,我国女子铅球的成绩出现了明显的停滞不前甚至退步现象。在2000年悉尼举行的奥运会上,我国女子铅球运动员一无所获。而男子铅球则长期在亚洲水平上徘徊,在世界大赛上很难有所作为,这些迫切要求我们从训练及技术等方面上尽快地进行研究改进。 另一方面,随着体育比赛的日趋激烈,铅球运动的成绩变得十分接近,有时几公分的差异,名次上就会差很多。这些现象表明,现代的比赛越来越要求我们在技术、训练的每一个环节上精雕细刻,并将每一个环节进行最优化组合,以便最大限度地发挥运动员的运动潜力,取得最佳成绩。 在现代铅球训练实践中,如何为铅球投掷技术建立一套完整的最优化理论体系,并为铅球投掷的训练提供一个最优化技术训练信息即时反馈系统,已成为迫切需要研究的课题。 本研究的目的 1.为铅球投掷技术建立一套理论体系,为进一步探索铅球新技术打下一个理论基础。 2.通过对铅球出手后的投掷抛物线的理论研究,寻找最大飞行远度的初始条件,为铅球的选才及训练提供一些科学依据。 3.实现铅球的计算机动态模拟,使得理论抽象的公式变为直观形象的图画,为铅球的教学、训练及科研提供一套电脑软件。 4.通过对抛物线轨迹的检测,用CCD技术研制铅球信息即时反馈系统仪器一台,为优秀运动员的训练提供一套辅助设备。 本研究的方法: 本研究采用了:1文献资料法 2专家访谈法 对仪器设计的构想、试验对象的选定、实验方案的选取、实验设备的制作等方面的问题,都与有关的专家进行了访谈。3实验分析法:在实验条件下对抛物体摄像,采用平面定点50Hz拍摄,用国产爱捷系统进行解析。4计算机动态模拟及计算:采用Vb语言进行编写,对铅球投掷的各种初始条件进行组合模拟计算,得出计算结果及各种铅球动态图画。5数理统计法用Micro-Excell进行统计计算。 本研究所得结论的简单介绍 1.出手点最佳出手角与出手速度、出手高度有关,理论上,其变化范围为0°—45°。当出手速度变得越来越小,最佳出手角度就趋向0°;反之,当出手速度变得越来越大,最佳出手角度趋向45°。对于优秀运动员,最佳出手角度在39°到42°是符合理论依据的。飞行远度与出手高度、出手角度、出手速度有关。对于优秀运动员,出手高度增高一米,铅球成绩基本上可以增加一米;当出手高度一定时,飞行远度与出手角度及出手速度组成了一个形状如山脉一样的三维空间曲面。随着速度的提高,山脉呈平方倍的增高,同时山峰由边缘(0°)逐渐趋向中心角度(45°)。 2.在给定出手高度的条件下,测出经过轨迹抛物线上的两点,就可以测出铅球的出手速度、出手角度,可以确定铅球的抛物线轨迹,并且所测定的抛物线为唯一的一条轨 迹曲线。用CCD两个窄缝录象机,利用减影技术,让计算机对铅球进行自动识别,可 以实现对铅球轨迹上两点的检测,进而完成对铅球出手角度、出手速度的自动及时的 检测。 3.影响系统测试精度的系统误差原有 a CCD器械测量误差;b CCD线阵标定误差;c铅 球离开投掷区中心面而造成的误差及d出手高度的偏差造成出手速度、出手角度的测 试误差。前两项较易控制,精度达98%;c项为主要的误差原,最大误差达8%,若进 行适当的取舍,最大误差可控制在5%以内。d项对出手速度及出手角度的影响较小。 4.在室内条件下,经过上百次室内模拟实验,充分证实了在给定出手高度下,用CCD 测出抛物线轨迹上的两点,就可以测出出手速度与出手角度,并用计算机快速地计算, 以实现最佳化角度的即时反馈。CCD检测率较高,达90%,与录像解析数据相比,结 果比较吻合,检测的重复性较好,可信度较高。 在模拟试验中,测试距离对精度的影响不大,而偏角对测试精度的影响较大,当 偏角达20度时,测试误差可达8%。 5.在实际投掷试验中,从检测出的结果来看,误差基本上能满足实际要求。在仪器的 检测率方面还有待深入研究提高。 6.铅球的运动满足速度递进规律,能量递进与突进规律及动量矩的传递规律。在推铅 球过程中,必须遵循最大做功原则、最大冲量原则及最大动量矩传递原则。 本研究的创新点 正.首次提出推铅球过程中的三个运动生物力学规律,三大运动生物力学原则。 2.首次用计算机画出了铅球飞行远度、出手高度与出手速度所构成的三维空间曲面。 3.在实现铅球的计算机动态模拟,成绩预测等方面,属国内首创。 4.“通过对抛物线上两个点的检测,可以确定铅球的飞行轨迹及初始条件”这个理论 构想属首次提出,它可成为抛射体即时反馈的理论基础。 5.CCD减影技术在铅球检测中的成功应用,应属首创。
【学位授予单位】:北京体育大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:G824.1

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【引证文献】
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