乒乓球近遠(yuǎn)臺(tái)正手攻球技術(shù)的力學(xué)特征研究

劉淑梅，張慶來(lái)

現(xiàn)代競(jìng)技體育的快速發(fā)展和日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，以及國(guó)際乒聯(lián)新規(guī)則對(duì)我國(guó)乒乓球的針對(duì)性改革，已經(jīng)預(yù)示著乒乓球運(yùn)動(dòng)已經(jīng)發(fā)展成多方面、立體化的競(jìng)技體育，對(duì)乒乓球技術(shù)的精細(xì)研究已是大勢(shì)所趨［1］。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是以研究人們?cè)隗w育運(yùn)動(dòng)中的規(guī)律為重點(diǎn)，是體育科學(xué)訓(xùn)練體系中具有極高科技技術(shù)含量的測(cè)量方法。同時(shí)又是研究人體結(jié)構(gòu)與機(jī)能的生物力學(xué)特征和體育訓(xùn)練的一般規(guī)律和探索高新體育運(yùn)動(dòng)技術(shù)原理，改善促進(jìn)健康的重要方法。

目前乒乓球研究的重點(diǎn)在于乒乓球運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作、技戰(zhàn)術(shù)統(tǒng)計(jì)、持拍方式等方面［1－4］，關(guān)于乒乓球訓(xùn)練中運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的應(yīng)用研究相對(duì)較少，本文通過(guò)對(duì)乒乓球訓(xùn)練中近遠(yuǎn)臺(tái)攻球技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特征分析與研究，力爭(zhēng)探索出乒乓球近遠(yuǎn)臺(tái)攻球的理論規(guī)律為教學(xué)與訓(xùn)練提供借鑒。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究選取國(guó)際級(jí)乒乓球運(yùn)動(dòng)員、世界冠軍馬琳、李曉霞、郭炎、劉詩(shī)雯為研究對(duì)象，受試者均為右手持拍，研究對(duì)象的基本情況見(jiàn)表1。

表1 受試者的基本情況 (N=4)

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法 檢索和參考了近十幾年來(lái)有關(guān)乒乓球運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究方面的大量文獻(xiàn)資料與學(xué)術(shù)論文，基本了解了有關(guān)我國(guó)乒乓球生物力學(xué)的研究現(xiàn)狀與研究方向。在廣泛參考和整理資料的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析資料中正手攻球技術(shù)方面的數(shù)據(jù)，并做歸類分析和處理。同時(shí)根據(jù)測(cè)定需要，大量查閱了生物力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)知識(shí)方面的書(shū)籍和有關(guān)資料，為本研究奠定理論基礎(chǔ)。

1.2.2 錄像觀察法 運(yùn)用索尼2100E錄像機(jī)對(duì)4名乒乓球受試者正手近遠(yuǎn)臺(tái)攻球技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)錄像。攝像機(jī)置于受試運(yùn)動(dòng)員的右前方，運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)中心距攝像機(jī)約為5m，在距地面高度1.2m的高度上水平拍攝。4名受試者分別應(yīng)用正手近臺(tái)與正手遠(yuǎn)臺(tái)兩種攻球技術(shù)動(dòng)作測(cè)試，動(dòng)作測(cè)試的方法為運(yùn)動(dòng)員一直進(jìn)行多球練習(xí)，將擊球動(dòng)作周期作為錄像采集的基本單元，可將其劃定在運(yùn)動(dòng)中的兩次身體還原的時(shí)間間隔中。測(cè)試數(shù)據(jù)的有效程度與技術(shù)動(dòng)作質(zhì)量高低、是否穩(wěn)定完整有關(guān)。采集4個(gè)穩(wěn)定周期的技術(shù)動(dòng)作并保存為文件便于進(jìn)一步分析，同時(shí)為下一次的采集測(cè)試工作做準(zhǔn)備。拍攝框架為愛(ài)捷001－A型三維DLT立體輻射框架，采用美國(guó)艾里爾運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析系統(tǒng)(Ariel Performance Analysis System，APAS)對(duì)所采集的正手近臺(tái)與正手遠(yuǎn)臺(tái)兩種攻球技術(shù)動(dòng)作錄像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)員各關(guān)節(jié)點(diǎn)的逐點(diǎn)、逐禎的研究分析，選用系統(tǒng)自帶的美國(guó)丹姆斯特(Dempster)模型，經(jīng)過(guò)數(shù)字化(Digitize)計(jì)算得到乒乓球近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中的各環(huán)節(jié)位置、位移、速度、角度、角速度等力學(xué)參數(shù)，為使原始數(shù)據(jù)平順采用低通數(shù)字濾波可除去奇異點(diǎn)，低通濾波器截止頻率選為6Hz。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 采用SPSS11.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，得出本文所需相關(guān)數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差(S)。

2 結(jié)果與分析

2.1 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中肘關(guān)節(jié)各時(shí)相角度變化特征

表2顯示，受試者近遠(yuǎn)臺(tái)擊球時(shí)肘關(guān)節(jié)在整個(gè)動(dòng)作過(guò)程中外展快速到收縮狀態(tài)。近遠(yuǎn)臺(tái)的引拍過(guò)程是肘關(guān)節(jié)向外伸張的過(guò)程，當(dāng)引拍到最遠(yuǎn)處時(shí)肘關(guān)節(jié)的伸張角度也是最大的。近臺(tái)引拍時(shí)刻的肘關(guān)節(jié)角度也要大于遠(yuǎn)臺(tái)，近臺(tái)時(shí)為161.55°遠(yuǎn)臺(tái)為152.26°。說(shuō)明引拍時(shí)肘關(guān)節(jié)的伸展角度要大于擊球時(shí)的伸展角度 ，引拍過(guò)程肘關(guān)節(jié)并沒(méi)有全部伸展。揮拍擊球過(guò)程肘關(guān)節(jié)伸展角度變化最快。且都小于引拍時(shí)候肘關(guān)節(jié)角度。遠(yuǎn)臺(tái)擊球時(shí)刻肘關(guān)節(jié)角度為155.49°明顯大于近臺(tái)擊球時(shí)肘關(guān)節(jié)角度。在動(dòng)作技術(shù)的訓(xùn)練中，若想發(fā)力擊球時(shí)，需快速屈曲肘關(guān)節(jié)，在緊接下來(lái)的揮拍擊球過(guò)程中肘關(guān)節(jié)的收縮繼續(xù)，但收縮速度已經(jīng)降低，在揮拍動(dòng)作的最遠(yuǎn)端(擊球時(shí)刻)屈曲角度最小，根據(jù)錄像周期性達(dá)到隨揮結(jié)束時(shí)，肘關(guān)節(jié)角度開(kāi)始緩慢增大，到達(dá)引拍起始狀態(tài)，即進(jìn)入到下一次擊球開(kāi)始階段。

表2 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球肘關(guān)節(jié)各時(shí)相角度(單位:°)

2.2 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中肘關(guān)節(jié)各時(shí)相角速度變化特征

表3顯示攻球動(dòng)作肘關(guān)節(jié)各時(shí)刻角速度變化，在整個(gè)過(guò)程當(dāng)中角速度變化是慢——快——慢。在擊球階段，近遠(yuǎn)臺(tái)的角速度變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其引拍及其隨揮過(guò)程。引拍時(shí)刻近臺(tái)平均角速度為259.13°/s大于遠(yuǎn)臺(tái)平均角速度 99.5°/s，擊球時(shí)刻近臺(tái)平均角速度1499.56°/s大于遠(yuǎn)臺(tái)平均角速度1146.2°/s，隨揮結(jié)束時(shí)刻，近臺(tái)平均角速度63.12°/s較遠(yuǎn)臺(tái)平均角速度 205.06°/s小。其中值得提出的是遠(yuǎn)臺(tái)時(shí)引拍時(shí)刻及隨揮結(jié)束時(shí)刻標(biāo)準(zhǔn)差較大，經(jīng)分析后得出原因，不同性別之間引拍開(kāi)始及結(jié)束時(shí)刻角速度差異較大。

表3 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球時(shí)肘關(guān)節(jié)各時(shí)相角速度(單位:°/s)

2.3 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中肩關(guān)節(jié)各時(shí)相角度變化特征

表4顯示近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中肩關(guān)節(jié)各時(shí)相角度變化，肩關(guān)節(jié)角度變化表現(xiàn)在引拍過(guò)程近臺(tái)21.13°和遠(yuǎn)臺(tái) 25.93°大于擊球時(shí)的近臺(tái) 13.12°和遠(yuǎn)臺(tái)26.1°。擊球時(shí)肩節(jié)關(guān)的外展角度具有最大變化量。在近臺(tái)引拍過(guò)程中，4名受試對(duì)象的肩關(guān)節(jié)角度變化量大致相同，不同的是4名運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作幅度大小和擊球時(shí)機(jī)把握。引拍過(guò)程的動(dòng)作幅度遠(yuǎn)臺(tái)較近臺(tái)稍大，在揮拍擊球過(guò)程與隨揮結(jié)束時(shí)刻的肩關(guān)節(jié)角度變化遠(yuǎn)臺(tái)明顯大于近臺(tái)。

表4 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球時(shí)肩關(guān)節(jié)各時(shí)相角度(單位:°)

2.4 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中肩關(guān)節(jié)各時(shí)相角速度變化特征

表5顯示了近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中肩關(guān)節(jié)各時(shí)相角速度變化，近遠(yuǎn)臺(tái)肩關(guān)節(jié)角速度變化在揮拍擊球階段都大于其引拍時(shí)刻及隨揮階段，個(gè)體之間無(wú)明顯差異，擊球時(shí)刻近臺(tái)的肩關(guān)節(jié)角速度105.98°/s小于遠(yuǎn)臺(tái)的肩關(guān)節(jié)角速度158.11°/s。近臺(tái)時(shí)肩關(guān)節(jié)角速度在引拍時(shí)刻，擊球時(shí)刻，隨揮時(shí)刻，遵循慢——快——慢，而遠(yuǎn)臺(tái)時(shí)刻為慢——快——快。仔細(xì)分析近臺(tái)及遠(yuǎn)臺(tái)時(shí)刻肩關(guān)節(jié)角速度變化特征，肩關(guān)節(jié)最大角速度出現(xiàn)時(shí)機(jī)沒(méi)有固定規(guī)律，運(yùn)動(dòng)員之間的差異性是存在的。

表5 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球時(shí)肩關(guān)節(jié)各時(shí)相角速度(單位:°/s)

2.5 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中重心位移變化特征

表6顯示近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中重心位移變化特征，總體上表現(xiàn)出近臺(tái)引拍階段位移0.014m，擊球階段0.35m，均大于遠(yuǎn)臺(tái)引拍與擊球階段的0.01m與0.06m。而在隨揮結(jié)束時(shí)刻遠(yuǎn)臺(tái)重心位移則大于近臺(tái)時(shí)刻。近臺(tái)時(shí)刻擊球瞬間重心變化大于引拍及隨揮結(jié)束時(shí)刻。遠(yuǎn)臺(tái)擊球時(shí)刻重心位移變化大于引拍時(shí)刻而小于隨揮結(jié)束時(shí)刻。可見(jiàn)，遠(yuǎn)臺(tái)時(shí)刻在擊球瞬間需要較大身體幅度的變化且遠(yuǎn)臺(tái)攻球的隨揮時(shí)刻會(huì)盡量壓低重心。相比與近臺(tái)重心要低很多，不同性別之間無(wú)較大差異。

表6 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中重心位移(單位:m)

2.6 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中重心速度變化特征

表7是近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中重心移動(dòng)速度的測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，近臺(tái)攻球的重心移動(dòng)速度最大值是引拍階段的0.54 m/s，而遠(yuǎn)臺(tái)攻球的重心移動(dòng)速度最大值卻是擊球時(shí)刻的0.59m/s，且遠(yuǎn)臺(tái)的擊球時(shí)刻重心移動(dòng)速度值較近臺(tái)的擊球時(shí)刻值大。近臺(tái)時(shí)刻最小重心移動(dòng)速度變化出現(xiàn)在隨揮結(jié)束時(shí)刻為0.17 m/s而遠(yuǎn)臺(tái)中則出現(xiàn)在引拍時(shí)刻為0.32m/s。經(jīng)過(guò)視頻及其數(shù)據(jù)分析，不同個(gè)體，不同性別及不同持拍姿勢(shì)之間重心移動(dòng)的速度變化并沒(méi)有明顯規(guī)律性。

表7 近遠(yuǎn)臺(tái)攻球擊球過(guò)程中重心移動(dòng)速度(單位:m/s)

3 結(jié)論

(1)近遠(yuǎn)臺(tái)攻球過(guò)程中肘關(guān)節(jié)角度變化特征都基本遵循由大到小，與性別持拍姿勢(shì)并無(wú)太多關(guān)聯(lián)。擊球時(shí)肘關(guān)節(jié)角速度變化遠(yuǎn)臺(tái)明顯大于近臺(tái);其變化規(guī)律表現(xiàn)為先慢后快再慢的節(jié)奏形式。

(2)肩關(guān)節(jié)角度變化在兩種攻球形式中大致相同，不同的是運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作幅度大小和擊球時(shí)機(jī)把握，揮拍擊球過(guò)程以及隨揮結(jié)束時(shí)的遠(yuǎn)臺(tái)肩關(guān)節(jié)角度變化明顯大于近臺(tái)肩關(guān)節(jié)角度變化;近臺(tái)攻球過(guò)程中肩關(guān)節(jié)角速度遵循慢——快——慢，而遠(yuǎn)臺(tái)時(shí)刻表現(xiàn)為慢——快——快。

(3)近臺(tái)攻球的引拍、擊球過(guò)程中的重心位移變化均大于遠(yuǎn)臺(tái)攻球，擊球時(shí)刻重心移動(dòng)速度變化遠(yuǎn)臺(tái)攻球大于近臺(tái)攻球。

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