青少年單手肩上投籃技術(shù)動(dòng)作的生物力學(xué)分析

李濤

前言

籃球運(yùn)動(dòng)是當(dāng)今社會(huì)較普遍、較熱門的大眾體育運(yùn)動(dòng)，而青少年籃球運(yùn)動(dòng)更是我國(guó)籃球運(yùn)動(dòng)發(fā)展的根基，它涵蓋了跑、跳、投等多種身體運(yùn)動(dòng)形式，且運(yùn)動(dòng)量較大。其中投籃是籃球運(yùn)動(dòng)中一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，也是唯一的得分手段。進(jìn)攻隊(duì)員和防守隊(duì)員通過一些技戰(zhàn)術(shù)的配合，都是為了創(chuàng)造機(jī)會(huì)投籃得分或阻撓對(duì)方投籃得分。隨著籃球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)員身高、身體素質(zhì)及技術(shù)水平的提高，促使投籃技術(shù)不斷發(fā)展：出手部位由低到高，出手速度由慢到快，投籃方式越來越多，命中率不斷提高。因此投籃技術(shù)直接影響了命中率的高低。那么，為了使青少年掌握正確的投籃技術(shù)，根據(jù)理論分析法對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)中單手肩上投籃技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行分析。

一、投籃姿勢(shì)的生物力學(xué)分析

根據(jù)解剖學(xué)和力學(xué)原理的分析，正確的基本站立姿勢(shì)是：兩腳左、右或前后開立，約與肩同寬，投籃臂的同側(cè)腳前出，兩膝微屈，使屈裸股與伸膝肌保持適宜的張力。兩腳平行朝向球籃，上體略含胸，斂腹，使伸臂肌略被拉長(zhǎng)，貯備了彈性勢(shì)能。頭部正直。面對(duì)球籃，頸肌不要度緊張，身體重心平穩(wěn)地落在兩腳支撐面的中心處，這種基本站立姿勢(shì)，有兩方面的用意：其一，由于重心和支撐面的合理確定，可以為投籃動(dòng)作建立一個(gè)穩(wěn)固的力學(xué)條件，同時(shí)從下肢到軀干的各環(huán)節(jié)部位均處于像壓縮了的彈簧一樣的狀態(tài)，可以獲得足夠的力量來源；其二，可以使下肢和軀干的諸環(huán)節(jié)均垂直于地面做屈伸運(yùn)動(dòng)，因而，每個(gè)環(huán)節(jié)向上伸展所產(chǎn)生的慣性力都能作用在總重心所落的支撐面內(nèi)。

二、投籃手關(guān)節(jié)的力學(xué)分析

為使球出手后有一定的拋物線弧度，當(dāng)球離開手的瞬間，整個(gè)軀干要做到充分伸展使其出手點(diǎn)高。在球體將要出手時(shí)要求人體各有關(guān)的關(guān)節(jié)周圍肌肉，部充分地被拉長(zhǎng)。在投籃出手時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一種向前上方運(yùn)動(dòng)（由前踞肌、胸小肌，斜方肌參加工作），就是增加一個(gè)關(guān)節(jié)面對(duì)另一個(gè)關(guān)節(jié)面的壓力，從而產(chǎn)生一個(gè)向前上動(dòng)作。按照力的表示公式，力等于質(zhì)量乘加速度，也就是F=ma。因?yàn)樵谕痘@的過程中球的重量不變，仍然為600g或者650g，故力的大小主要取決于加速度的大小。如果在投籃時(shí)把整個(gè)上肢充分地伸直，像一根杠桿，支點(diǎn)位于肩關(guān)節(jié)，就會(huì)使肩韌帶向前上和肱骨向前上運(yùn)動(dòng)的肌肉收縮加快而有力。這樣，位于杠桿遠(yuǎn)側(cè)端的手指獲得的加速度就大，球出手時(shí)的力量也能充分用上了。所以，在屈腕的同時(shí)，中、食指末端用力撥送出去是符合人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)原理的。中、食指的指骨和掌骨是最長(zhǎng)的，所以，工作距離也是最長(zhǎng)的，球從此處撥出去，有利于加快球體的飛行速度和命中球籃的準(zhǔn)確度。

三、投籃中球的旋轉(zhuǎn)的生物力學(xué)研究

1.籃球后旋的力學(xué)分析

肘內(nèi)收，正對(duì)籃能充分使持球手的指尖向上。投籃技術(shù)動(dòng)作的關(guān)鍵是手指、手腕的最后用力，投球后觸球。最后離開的手指是中指、食指。由于食指、中指持球出手后指尖對(duì)籃球有撥球動(dòng)作，使球產(chǎn)生后旋轉(zhuǎn)。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)的物體有保持旋轉(zhuǎn)軸方向不變的作用，也就是我們所說的定向作用，是轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的一種表現(xiàn)。后旋球不僅能有一個(gè)穩(wěn)定的不偏向左右的正直的與人體矢狀面一致的運(yùn)行路線，旋轉(zhuǎn)中的球在介質(zhì)空氣中運(yùn)行，會(huì)遵守流體力學(xué)原理，此現(xiàn)象可用馬格努斯效應(yīng)原理解釋。球在空中旋轉(zhuǎn)飛行時(shí)，球體上部空氣的環(huán)流速度u→1與來流速度v→方向相同，球體上部空氣的速度為v→+u→1，其大小為本v+u1；球體下部環(huán)流速度u→2與來流速度v→方向相反，球體下部空氣的速度為本v+u→2，其大小為本v-u2；根據(jù)馬格努斯效應(yīng)原理旋轉(zhuǎn)球下部所受空氣的壓強(qiáng)大于球上部所受的壓強(qiáng)，壓力差克服重力，使球在前進(jìn)中不斷地獲得一個(gè)升力向上。在90°角以內(nèi)，籃球的入網(wǎng)角度越大，入網(wǎng)率越高，故能使球垂直下落入網(wǎng)率應(yīng)最高。因此在飛行中的球有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，投籃時(shí)在相同出手角度的情況下，后旋球受一種向上的合壓力，故能保持更高的弧線，相反不旋轉(zhuǎn)的球運(yùn)動(dòng)軌跡則與上不同。

2.籃球前旋的力學(xué)分析

籃球在空中前旋主要是由于在投籃時(shí)，運(yùn)動(dòng)員下肢蹬地的力量、腰腹力量和上肢力量借助人體機(jī)械鏈條的傳遞，通過腕部前屈，最后食指作用于球體的前下部（食指對(duì)球的作用點(diǎn)位于球體的冠狀軸之后）而產(chǎn)生的，主要出現(xiàn)于行進(jìn)間低手投空心球及投打板球?；@球前旋在投籃中作用及力學(xué)機(jī)制。球的前旋有利于快攻，筆者在實(shí)驗(yàn)觀察中發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員在投籃中使用同樣的力量時(shí)，籃球的移動(dòng)速度的大小依次是前旋球、不旋球和后旋球，但是球的飛行距離、弧度的大小卻恰好相反，所以在籃球比賽的快攻中運(yùn)動(dòng)員常常采用行進(jìn)是低手投籃就時(shí)利用前旋球的速度快的特點(diǎn)。

四、投籃臂動(dòng)作的力學(xué)分析

充分伸展投籃的手臂，能使球離手前對(duì)球的控制時(shí)間長(zhǎng)，有利于控制球的飛行，并提高出手點(diǎn)。根據(jù)一些研究表明：迅速地伸直投籃臂，有利于加快投籃的動(dòng)作速度。依據(jù)力學(xué)的動(dòng)量原量，物體在外力沖量（F·T）作用下，物體的動(dòng)量（MV）要改變，物體動(dòng)量改變的量就等于在同一時(shí)間內(nèi)物體所受外力的沖量。即Ft=m（Vt-V0）

運(yùn)動(dòng)員在任何一定距離內(nèi)的投籃，全身作用于球體的合力（F）可視為是一定的，球離手前，球體相對(duì)于人體的初速度（V0）可看作零。

由上式中：V0=0，則Vt=Ftm從式中可以看出，球出手的速度（Vt）與沖量（Ft）成正比，與球的質(zhì)量（m）成反比。又得知式中作用球體的合力（F）和球體的質(zhì)量（m）一定，故增加對(duì)球的作用時(shí)間（t）可增加球的出手速度。投籃臂的充分伸直也正是增加了對(duì)球的作用時(shí)間（t）。

再由公式：S=12at2 V=at得V=2St從中得出：球的出手速度（V）與對(duì)球的工作距離（S）成正比，與對(duì)球的作用時(shí)間（t）成反比。投籃時(shí)投籃臂迅速充分地伸直，使對(duì)球的工作距離（S）達(dá)到最大值，有利于對(duì)球的控制，提高了出球點(diǎn)。由于對(duì)球的工作距離一定，迅速地伸直手臂，以最短時(shí)間通過一定的距離，提高了投籃的動(dòng)作速度。

五、小結(jié)

（1）投籃技術(shù)含有人體運(yùn)動(dòng)的多種規(guī)律，其中單手肩上投籃既符合人體解剖結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)方面的特征，又符合生物力學(xué)原理。

（2）教練員在針對(duì)青少年的基礎(chǔ)訓(xùn)練階段，要充分利用投籃技術(shù)的力學(xué)因素，積極探索和運(yùn)用投籃命中率的科學(xué)規(guī)律，要重視各環(huán)節(jié)技術(shù)的功能作用與協(xié)調(diào)運(yùn)作關(guān)系，并注意發(fā)揮各環(huán)節(jié)技術(shù)的綜合效應(yīng)。

（3）建議籃球運(yùn)動(dòng)教學(xué)訓(xùn)練應(yīng)以投籃技術(shù)為中心，帶動(dòng)其它技術(shù)的全面發(fā)展，加強(qiáng)隊(duì)員的心理與作風(fēng)訓(xùn)練，也有助于打牢青少年籃球運(yùn)動(dòng)員的基本功，并提高在比賽中的準(zhǔn)確投籃能力。