試論網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中大力發(fā)球的力學(xué)原理與能力培養(yǎng)

王寧

(吉林大學(xué)體育學(xué)院 吉林長(zhǎng)春 130022)

發(fā)球是網(wǎng)球比賽中運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行攻擊的有效手段,也是雙方運(yùn)動(dòng)員開始對(duì)抗的第一個(gè)環(huán)節(jié),因此發(fā)球技術(shù)一直以來都是網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員必須掌握的基本技術(shù)之一,由于網(wǎng)球在發(fā)球階段具有不受干擾,自我掌控的特點(diǎn),因此網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員可以通過落點(diǎn)準(zhǔn)、速度快、力量大的大力發(fā)球技術(shù),在比賽中獲得主動(dòng)權(quán)。研究網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中大力發(fā)球的力學(xué)原理,加強(qiáng)對(duì)大力發(fā)球能力的培養(yǎng),具有重要的教學(xué)意義與現(xiàn)實(shí)意義。

1 分析大力發(fā)球技術(shù)的生物力學(xué)特點(diǎn)

通過現(xiàn)場(chǎng)比賽調(diào)研、高速攝像機(jī)等方法,深入分析網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的發(fā)球技術(shù),并從生物力學(xué)的角度出發(fā),對(duì)發(fā)球環(huán)節(jié)中拋球與擊球兩個(gè)動(dòng)作的力學(xué)特征展開探討。在拋球的環(huán)節(jié)中,如果網(wǎng)球拋起的高度落差過大,容易造成運(yùn)動(dòng)員在擊球時(shí)動(dòng)作產(chǎn)生的不連貫;在擊球的環(huán)節(jié)中,增強(qiáng)爆發(fā)性,提升球速關(guān)鍵在于充分發(fā)揮軀干系統(tǒng)的力量,因此在發(fā)球時(shí)最好采用螺旋式的向上用力方法。雖然前肢力量可以對(duì)球拍產(chǎn)生加速,但判斷網(wǎng)球落點(diǎn)并采取正確的用力方向?qū)Πl(fā)球的影響更重要。

網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中,運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球揮拍的過程中,首先會(huì)收縮腓腸肌、比目魚肌等肌肉組織,將產(chǎn)生的能量向身體上部輸送,然后運(yùn)動(dòng)員也迅速完成臀大肌的向心收縮,依次往上分別是腹內(nèi)外斜肌的收縮、背部肌肉群的收縮與斜方肌的收縮,將積累的能量輸送給上肢,上肢分別進(jìn)行收縮三角肌、收縮胸大肌、收縮肱二頭肌、收縮旋前圓肌與最后的手腕屈肌群的收縮,最后將產(chǎn)生的所有能量傳遞到拍頭,在擊球動(dòng)作產(chǎn)生的瞬間,手腕將承擔(dān)著巨大的壓力。

在擊球后的隨揮階段,肌肉群的收縮與揮拍加速階段恰恰相反,表現(xiàn)出不同的形式,通過高速攝像機(jī)拍下的影像對(duì)隨揮階段的生物力學(xué)特征進(jìn)行分析,我們可以得出擊球時(shí)的入射角大約在13～30°之間,網(wǎng)球在飛行的過程中,上旋球與落地反彈產(chǎn)生的反彈角要小于入射角,而下旋球與落地反彈產(chǎn)生的反彈角要大于入射角,兩種不同的擊球方式產(chǎn)生了網(wǎng)球不同的反彈形式,第一種形式為常規(guī)性的反彈,網(wǎng)球與地面接觸的時(shí)候不發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象。第二種形式當(dāng)網(wǎng)球與地面接觸時(shí),產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦現(xiàn)象,從而使網(wǎng)球反彈的角度較小,其運(yùn)動(dòng)速度更快,這種方式的攻擊更具有威脅性,容易得分。網(wǎng)球如果與網(wǎng)球場(chǎng)地之間的摩擦系數(shù)較小,那么就更容易在接觸場(chǎng)地后造成反彈,當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球過程中使用較小的入射角時(shí),那么網(wǎng)球則會(huì)獲得較快的入射速度,相比而言,更加容易產(chǎn)生滑動(dòng)反彈。因此,對(duì)于運(yùn)動(dòng)員來說,在大力發(fā)球的過程中應(yīng)盡可能的降低入射角。

與上旋球相比,下旋球更容易出現(xiàn)滑動(dòng)反彈,在場(chǎng)地摩擦系數(shù)較小的情況下,可以主要選擇下旋球的打法。通過對(duì)運(yùn)動(dòng)員在網(wǎng)線底線擊球時(shí)運(yùn)動(dòng)員的腳步移動(dòng)、球拍的揮拍引拍與網(wǎng)球拍的握法等相關(guān)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析,通過對(duì)這類動(dòng)作的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行研究可以看出,與傳統(tǒng)的擊球技術(shù)相比,現(xiàn)代的鞭打式擊球能夠擊出更強(qiáng)的力量,使網(wǎng)球具有更快的飛行速度,因此技術(shù)優(yōu)勢(shì)更加明顯。上旋球由于具有更快的旋轉(zhuǎn)速度,因此穿透能力較強(qiáng),可以較為明顯的增加擊球的穩(wěn)定性與攻擊性。

2 對(duì)于網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中發(fā)球動(dòng)作的技術(shù)研究

從生物力學(xué)的角度上來看,發(fā)球的過程是一個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作過程,傳遞力量不僅需要手臂與上肢軀干產(chǎn)生爆發(fā)力,還需要膝蓋彎曲與腿部動(dòng)作輔助實(shí)現(xiàn),正是這兩步動(dòng)作將爆發(fā)力傳到整個(gè)系統(tǒng)中。整個(gè)發(fā)球的過程應(yīng)為蹬腿—扭轉(zhuǎn)髖關(guān)節(jié)—轉(zhuǎn)體—手臂繞肩—伸展肘部—小臂外旋—轉(zhuǎn)動(dòng)腕關(guān)節(jié)—擊球—隨球動(dòng)作—落地。通過這種科學(xué)的發(fā)力順序,可以保證發(fā)球動(dòng)作的合理化,從而獲得最佳的發(fā)球效果。

利用數(shù)學(xué)中直接線性變換法,借助高速攝像機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的發(fā)球動(dòng)作進(jìn)行分析,并獲得網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)球技術(shù)的參數(shù),從而能夠有效的得到大力發(fā)球的特征,提出并論證大力發(fā)球的技術(shù)原理。通過定量的方法對(duì)人體動(dòng)作進(jìn)行研究與分析,找出動(dòng)作不足,可以更好的提高與改進(jìn)發(fā)球動(dòng)作。此外,利用高速攝像機(jī)與雷達(dá)速度儀等工具,對(duì)發(fā)球中網(wǎng)球的瞬間球速與旋轉(zhuǎn)進(jìn)行分析,可以從客觀上評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的發(fā)球水平。

利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),全面分析運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球過程中的受力情況,從而建立網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)方程,通過計(jì)算機(jī)的科學(xué)處理,得出不同狀態(tài)下網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的軌跡路線,借助于改變不同的原始參數(shù),分析網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)軌跡的變化,從而探討如何提高發(fā)球的成功率,找出有效措施。此外,還可以合理使用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),科學(xué)分析運(yùn)動(dòng)員在不同情況下的發(fā)球軌跡。

3 對(duì)于網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中大力發(fā)球動(dòng)作的技術(shù)分析

想要保證大力發(fā)球的質(zhì)量,提高發(fā)球后網(wǎng)球的速度,關(guān)鍵在于保證運(yùn)動(dòng)員揮拍的質(zhì)量,可以通過合理加大引拍幅度,選擇更好的擊球點(diǎn),借助球拍最有力的部位來擊打網(wǎng)球的中心,這種技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大力發(fā)球的重要環(huán)節(jié),需要在網(wǎng)球的練習(xí)或教學(xué)的過程中,有意識(shí)的進(jìn)行總結(jié)。

在擊球的過程中,首先將全身肌肉調(diào)動(dòng)起來,協(xié)調(diào)用力并合理的加大揮拍幅度,從而能夠提高網(wǎng)球擊球的速度,在大力發(fā)球的過程中,有效利用平擊球技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)兇狠、快速的發(fā)球,通過較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)速度,飛落到對(duì)方的場(chǎng)區(qū)。網(wǎng)球在受到大力擊打以后,會(huì)產(chǎn)生較大的旋轉(zhuǎn)力,從而使網(wǎng)球與拍面在撞擊的過程中,拍線下凹彎曲,拍線兜住球體部分,如果此時(shí)運(yùn)動(dòng)員向斜上方揮拍,在球體的下半部分位置,其彎曲拍線產(chǎn)生的彈性力量會(huì)大于上半部分拍線的彈力,造成彈性力產(chǎn)生的合力形成向上偏離球心,此時(shí)網(wǎng)球彈力偏離球心的距離,一定程度上小于摩擦力偏離球心的距離,但由于彈力強(qiáng)度大于摩擦力強(qiáng)度,因此這時(shí)的彈力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于摩擦力產(chǎn)生的力矩,因此網(wǎng)球旋轉(zhuǎn)的產(chǎn)生主要以這種力量為主。

從生物力學(xué)的角度來看,使用正手握拍可以在大力發(fā)球的過程中最大程度的開發(fā)角動(dòng)量,在引拍的這一環(huán)節(jié)中,網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的肩關(guān)節(jié)、軀干、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)都發(fā)生了非常明顯的扭轉(zhuǎn),通過前文的生物力學(xué)分析我們知道,運(yùn)動(dòng)員身體的轉(zhuǎn)動(dòng)程度是自下而上逐步增大的,因此在膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)前提下,髖關(guān)節(jié)有了更大的轉(zhuǎn)動(dòng)角度,而在髖關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)前提下,肩關(guān)節(jié)也出現(xiàn)了非常大的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度,這種身體各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)幅度的逐步增大,為運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球過程中繼續(xù)了非常多的能量,并在打球的瞬間爆發(fā)出來。

對(duì)運(yùn)動(dòng)員在大力發(fā)球的引拍準(zhǔn)備與揮拍擊球動(dòng)作中肩部變化進(jìn)行分析,運(yùn)動(dòng)員沒有引拍動(dòng)作或有引拍動(dòng)作,在觸球發(fā)生的瞬間,切線速度差異不明顯,運(yùn)動(dòng)員發(fā)生引拍動(dòng)作準(zhǔn)備擊球的時(shí)候,球拍與水平方向產(chǎn)生的夾角小于不做引拍動(dòng)作產(chǎn)生的夾角。發(fā)球時(shí)想要獲得較高質(zhì)量的上旋球,首先必須提高擊球時(shí)的力量,網(wǎng)球速度的多少主要取決于受擊打時(shí)的力量大小,因此網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員擊球力量的大小是網(wǎng)球前行速度的保證。想要提高大力發(fā)球的質(zhì)量,必須提高球拍擊球瞬間的速度。其次應(yīng)提高球拍向上提拉的力量,運(yùn)動(dòng)員可以通過重心的降低,保證拍頭位置低于擊球點(diǎn),然后借助于大力揮拍的時(shí)候產(chǎn)生的摩擦力,想場(chǎng)地目標(biāo)用力擊出。

在球拍與網(wǎng)球接觸的瞬間,可以通過力學(xué)模型建立運(yùn)動(dòng)力學(xué)方式,并利用數(shù)學(xué)的推演,分析出網(wǎng)球擊球速度與球拍拍線張力的關(guān)系,即當(dāng)拍線張力越小,越容易產(chǎn)生較快的擊球速度,并且月容易獲得較長(zhǎng)的分離距離與分離時(shí)間。

4 結(jié)語

發(fā)球是網(wǎng)球比賽中雙方運(yùn)動(dòng)員開始對(duì)抗的首要環(huán)節(jié),也是運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行攻擊的有效手段,因此發(fā)球技術(shù)一直以來都是網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員必須掌握的基本技術(shù)之一。隨著我國網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的不斷開展,加強(qiáng)對(duì)大力發(fā)球技術(shù)力學(xué)原理的研究探討,已經(jīng)成為提升運(yùn)動(dòng)員網(wǎng)球水平的重要手段,在訓(xùn)練大力發(fā)球的過程中,教練應(yīng)對(duì)大力發(fā)球技術(shù)的結(jié)構(gòu)與發(fā)球的節(jié)奏進(jìn)行研究,并在實(shí)踐過程中,提高運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)球的能力與效果。

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