足球技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究綜述

于雪梅 牛健壯 牛 崢 劉 潔 邵妮娜

1.西安電子科技大學(xué)體育部，陜西 西安 710071；2.西安財(cái)經(jīng)學(xué)院體育部，陜西 西安 710100

足球技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究綜述

于雪梅1牛健壯1牛 崢2劉 潔1邵妮娜1

1.西安電子科技大學(xué)體育部，陜西 西安 710071；2.西安財(cái)經(jīng)學(xué)院體育部，陜西 西安 710100

文章主要運(yùn)用文獻(xiàn)資料法和統(tǒng)計(jì)分析法，對我國近20年來有關(guān)足球技術(shù)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究進(jìn)行綜述分析和研究，使讀者更直觀的了解我國足球技術(shù)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特點(diǎn)及科學(xué)研究的有關(guān)內(nèi)容，以期為足球教學(xué)、訓(xùn)練，尤其是為科研提供研究方法及研究方向。

足球 足球技術(shù) 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析

1 前言

足球運(yùn)動(dòng)被稱為“世界第一運(yùn)動(dòng)”，其特點(diǎn)是參加人數(shù)多，場地大，技術(shù)復(fù)雜，比賽時(shí)間長，對運(yùn)動(dòng)員的體能消耗大，是一項(xiàng)對抗性較強(qiáng)的集體性運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。黃竹杭，劉浩在《對當(dāng)前國內(nèi)足球科研方法運(yùn)用的研究》一文中寫到，在足球科研中，主要采用觀察法（比賽臨場觀察統(tǒng)計(jì)、錄像觀察統(tǒng)計(jì)），[1]這種方法只能記錄比賽中的表面現(xiàn)象，難以了解影響整個(gè)團(tuán)隊(duì)或隊(duì)員的內(nèi)在因素，對分析因素、找出解決問題的方法尚存在不足，對所記錄的表面現(xiàn)象在進(jìn)行深層次的分析和探討時(shí)，缺乏依據(jù)。本文分別從時(shí)間、儀器設(shè)備、技術(shù)分析、研究方法四個(gè)方面進(jìn)行論文綜述分析，以服務(wù)于足球教學(xué)和訓(xùn)練事業(yè)。

表1 近20年來足球技術(shù)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究論文發(fā)表數(shù)量一覽表

2 從時(shí)間上分析近20年我國足球技術(shù)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是研究人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，是體育科學(xué)學(xué)會體系的重要組成部分。它的研究領(lǐng)域已涉及到人們的日常生活中與健康促進(jìn)、運(yùn)動(dòng)損傷、人機(jī)功效和裝備研發(fā)等方面，如學(xué)生背書包行走、女性穿高跟鞋、老年人防跌倒，運(yùn)動(dòng)鞋力學(xué)功效評價(jià)、預(yù)防頸椎病的桌椅高度設(shè)計(jì)、殘疾人安裝假肢后的步態(tài)測試，等等。本研究以足球技術(shù)生物力學(xué)分析為關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)進(jìn)行檢索，對1997年——2016年近20年我國足球技術(shù)生物力學(xué)研究分析如表1所示，我國學(xué)者針對足球技術(shù)生物力學(xué)分析研究數(shù)量并不是很多，期間有“高峰”和“低谷”。說明我國足球的科研仍以自發(fā)性的科學(xué)研究為主，很明顯的兩個(gè)高峰分別是2007年和2011年，正值離奧運(yùn)會開幕最后階段，說明我國足球科研論文的發(fā)表量主要是受奧運(yùn)會賽事的影響。我國運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析主要在田徑、水上項(xiàng)目、乒乓球、射擊等項(xiàng)目上取得了一些有價(jià)值的成果。[2]相反，我國2013年以來一系列的足球改革方案、條例等對足球的重視程度也是重中之重，而科研情況也未跟得上改革創(chuàng)新的步伐。

3 從技術(shù)動(dòng)作上分析近20年我國足球技術(shù)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析

足球技術(shù)，是運(yùn)動(dòng)員在足球比賽中所采用的合理動(dòng)作的總稱。它是在比賽中逐步形成、發(fā)展和完善起來的?，F(xiàn)代足球在追求勝負(fù)結(jié)果的同時(shí)，以攻守平衡為原則，以時(shí)空控制權(quán)的激烈爭奪為特點(diǎn)，把激烈的功防、有效的配合、扣人心弦的進(jìn)球等內(nèi)容作為重要組成部分。為此，運(yùn)動(dòng)員只有熟練掌握足球技術(shù)，才能在比賽中有目的地采取行動(dòng)，正確合理地處理球，以達(dá)到戰(zhàn)術(shù)上的要求。足球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)技術(shù)動(dòng)作復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，足球技術(shù)為有球技術(shù)和無球技術(shù)兩大類，有球技術(shù)為運(yùn)球、踢球、接球、頭頂球、搶球、斷球、擲界外球和守門員技術(shù)（接球、撲球、拳擊球、托球、擲球、踢球），無球技術(shù)為起動(dòng)、快跑、跳躍、急停、轉(zhuǎn)身、步法、假動(dòng)作。本文在中國知網(wǎng)搜集近20年關(guān)于足球技術(shù)動(dòng)作文獻(xiàn)33篇，并對33篇文獻(xiàn)進(jìn)行分類并得出分析結(jié)果如表2。

表2 足球技術(shù)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析研究（以技術(shù)動(dòng)作分類為主）

如表2所示，其中頭頂球技術(shù)研究為7篇，是所有研究中最多的一項(xiàng)技術(shù)，腳內(nèi)側(cè)踢球、接球技術(shù)、停球技術(shù)等為1篇，查閱近年文獻(xiàn)，其中關(guān)于足球守門員技術(shù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析研究為0，多為理論研究。本文主要從頭頂球技術(shù)、射門技術(shù)、腳背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)、腳背正面踢球技術(shù)、旋轉(zhuǎn)球技術(shù)、擲界外球技術(shù)進(jìn)行闡述。

3.1 頭頂球技術(shù)

關(guān)于頭頂球技術(shù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析研究分別有：前額正面頭頂球技術(shù)、雙腳跳起頭頂球技術(shù)、雙腳跳起側(cè)面頭頂球技術(shù)三類。關(guān)于前額正面頭頂球技術(shù)，何勇[3]提出，影響前額正面頭頂球技術(shù)的主要因素是大腿圍、腰圍、頸圍和體重，而上臂圍和胸圍相關(guān)性也較高。在前額正面頭頂球中，頭部線加速度與力的相關(guān)性最高，與力相關(guān)性較高的還有腰髖部均角加速度和頸部角加速度。

劉志云，顏亮[4]等在《足球運(yùn)動(dòng)員雙腳跳起側(cè)面頭頂球的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究》中探討雙腳跳起側(cè)面動(dòng)作的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的特點(diǎn)及生物力學(xué)特征。得出從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的角度看，除了有改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的動(dòng)作外，還成為身體的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)，以增大軀干的運(yùn)動(dòng)。側(cè)面頭頂球擊球力量主要的影響因素有頭部線角速度、后髖角加速度和頸部角加速度，擊球力量對頭部角加速度的相關(guān)性很低，由于關(guān)節(jié)活動(dòng)的特征，兩膝的角加速度很低。

3.2 射門技術(shù)

在射門技術(shù)中，有頭頂球、腳背正面射門技術(shù)，牛洪林對頭頂球射門力量進(jìn)行詳細(xì)的闡述，提出若頭擺動(dòng)的速度不變，則來球速度越大，碰撞后球的速度就越大，球的攻擊力就越強(qiáng)，破門機(jī)會就越高，也就是說，同隊(duì)隊(duì)員的最后一傳，球速越快，命中率越高。[5]

3.3 腳背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)

腳背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)不但是整個(gè)踢球技術(shù)中的一項(xiàng)最基本技術(shù)，在比賽中發(fā)揮著重要的作用，而且也是體育院、系足球普修課與專修課的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容之一。耿彪對腳背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，涉及到腳背內(nèi)側(cè)踢球的重要性、腳背內(nèi)側(cè)踢球的力學(xué)機(jī)制以及影響腳背內(nèi)側(cè)踢球力量的主要因素。分析出肌肉力量、踢球推的擺動(dòng)時(shí)間、擺動(dòng)幅度和擺動(dòng)速度、腳觸球時(shí)膝關(guān)節(jié)角度和踝關(guān)節(jié)的速度、時(shí)間的長短以及打擊動(dòng)量的傳遞是影響腳背內(nèi)側(cè)踢球力量的主要因素。[6]

3.4 腳背正面踢球技術(shù)

部義峰，李世明等對正腳背踢球技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的闡述。通過對足球踢球技術(shù)下肢三關(guān)節(jié)的力矩進(jìn)行計(jì)算與分析，初步了解了足球踢球技術(shù)中擺動(dòng)腿在擺動(dòng)過程中關(guān)節(jié)力矩的變化特點(diǎn)。對于髖、膝、踝三個(gè)人體下肢主要關(guān)節(jié)，不同的力矩形式在不同的關(guān)節(jié)中起著不同的作用，一般來講，在擺動(dòng)腿的擺動(dòng)過程中，決定擺動(dòng)腿的擺動(dòng)速度是關(guān)節(jié)的屈、伸力矩，決定環(huán)節(jié)擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡且對肢體運(yùn)動(dòng)起定向性作用的是關(guān)節(jié)的展、收力矩，決定觸球前環(huán)節(jié)合理形狀的是關(guān)節(jié)的旋內(nèi)、旋外力矩。[7]

3.5 旋轉(zhuǎn)球技術(shù)

隨著現(xiàn)代足球快速的發(fā)展，足球技術(shù)也隨之復(fù)雜化、多樣化、細(xì)膩化和高難度化。如足球運(yùn)動(dòng)中最讓運(yùn)動(dòng)員難以判斷的旋轉(zhuǎn)球（即弧線球），在比賽中應(yīng)用愈加廣泛，而且作用越來越重要。

王尼對常見的幾種旋轉(zhuǎn)球進(jìn)行詳細(xì)的闡述，涉及到側(cè)旋轉(zhuǎn)球，前、后旋轉(zhuǎn)球和混合旋轉(zhuǎn)球的生物力學(xué)分析。了解到前旋轉(zhuǎn)球多用腳內(nèi)側(cè)、正腳背或腳內(nèi)側(cè)擊球后下部，使其產(chǎn)生回旋向前運(yùn)動(dòng)。后旋轉(zhuǎn)球多用腳內(nèi)側(cè)、腳背內(nèi)側(cè)或用正腳背后擊球正后稍向上部或正后方，但擊球時(shí)擊球腿必須有向上提拉才會使球向后旋轉(zhuǎn)。因P下〉P上。前后旋轉(zhuǎn)球的運(yùn)動(dòng)軌跡因旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的速差壓力影響應(yīng)為彈道曲線?；旌闲D(zhuǎn)球運(yùn)用的力學(xué)原理是側(cè)旋轉(zhuǎn)球和前后旋轉(zhuǎn)球的綜合。[8]

3.6 擲界外球技術(shù)

馮超，張廷安對足球擲界外球技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)的闡述。認(rèn)為足球擲界外球是將整個(gè)身體作為運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行鞭打的動(dòng)作形式，應(yīng)盡可能動(dòng)員身體更多的肌肉，有順序性的“由下向上”進(jìn)行揮擺，并在合理有效的范圍內(nèi)使球離手，方可擲出較遠(yuǎn)的高質(zhì)量界外球。[9]

4 從研究方法上分析近20年我國足球技術(shù)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析

通過查找文獻(xiàn)將文獻(xiàn)通過研究方法進(jìn)行歸納分析，如表3，其中文獻(xiàn)資料法為最多，實(shí)驗(yàn)法為次席，錄像統(tǒng)計(jì)法為最后。

4.1 以實(shí)驗(yàn)法為研究方法

部義峰，李世明等對不同踢球方式擺動(dòng)腿技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)手段對其進(jìn)行研究比較發(fā)現(xiàn)，腳背內(nèi)踢球擺動(dòng)腿的大腿前擺角最大，腳內(nèi)側(cè)踢球小腿前擺角最小，腳觸球時(shí)，正腳背踢球與腳背外側(cè)踢球的小腳角速度最快，腳內(nèi)側(cè)最慢。擺動(dòng)腿的擺動(dòng)存在鞭打作用，但不僅僅局限于鞭打動(dòng)作。[10]

郭尼對男子足球運(yùn)動(dòng)員腳背腳內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，涉及到專業(yè)組和非專業(yè)組人員的踢球擺動(dòng)腿技術(shù)，依據(jù)牛頓定律，球給踢球腿一個(gè)相反的力，速度越快，球運(yùn)動(dòng)軌跡也會更快。小腿的加速度越大，說明大腿的速度變化越快與速度的方向一樣，加速度越大，踢球腿給球的作用可能也會變大。[11]

4.2 以文獻(xiàn)資料為研究方法

劉喜林對影響足球球速諸因素運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，分析出在足球教學(xué)和訓(xùn)練中，很多教練員往往只強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)員的擊球腳型和擊球點(diǎn)的訓(xùn)練，而忽視了對踢球腿的擺動(dòng)訓(xùn)練。[12]

李偉軒對足球運(yùn)動(dòng)中雙腳跳起頭頂球技術(shù)運(yùn)用生物力學(xué)原理進(jìn)行詳細(xì)的闡述，分析出在忽略了空氣阻力后，人體騰空后就只受到重力以及頂球時(shí)球給頭的力，此時(shí)，身體要保持平衡，身體所受的合外力須為零，身體所受的合外力矩也要為零，要想提高頭頂球的速度，除了注意練習(xí)頭頂球的角度外，還應(yīng)重視對頭頂球的力量練習(xí)及對隊(duì)員的快速來球的反應(yīng)能力、判斷能力的練習(xí)，才能使足球運(yùn)動(dòng)員的頭頂球技術(shù)發(fā)揮的

更好。 [13]

4.3 以錄像統(tǒng)計(jì)法為研究方法

王磊通過錄像分析法對足球落葉球技術(shù)分析，得出儒尼尼奧在助跑時(shí)一直貓著腰即使是擺腿的時(shí)候他也會做出一個(gè)收腹的動(dòng)作。上身會稍微的弓起來。擊球時(shí)腳觸球的選擇，習(xí)慣于擺動(dòng)小腿，用右腳內(nèi)側(cè)甚至右腳腳踝部位將球提出，距離球門35碼，是儒尼尼奧最佳破門距離。而當(dāng)主罰點(diǎn)距離球門越近，破門效率就會逐漸下降。[14]

熊志峰對貝氏弧線球進(jìn)行詳細(xì)的闡述，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析出貝克漢姆在助跑的速度和出球的力度方面還存一定的不足。他的弧線球技術(shù)具有很高的隱秘性，并且?guī)в泻軓?qiáng)的弧線和旋轉(zhuǎn)，能增加防守隊(duì)員的迷惑性，而且弧線球的精準(zhǔn)性很強(qiáng)。支撐腳的腳踝變化能產(chǎn)生很大的隱蔽性，而擺動(dòng)腿的腳踝變化能加大出球的速度和弧度。貝克漢姆腳踝的迅速變化，說明擊球的速度轉(zhuǎn)移快，球飛行的速度加快。擊球前支撐腿和擺動(dòng)腿的擺動(dòng)幅度大，利于加大出球的速度，[15]力的大小取決于加速度的大小，而加速度的大小取決于肌群用力的大小。[16]

表3 近20年我國足球技術(shù)生物力學(xué)研究（以研究方法分類為主）

5 從儀器設(shè)備上分析近20年我國足球技術(shù)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析

為了研究需要，我們又將14篇采用實(shí)驗(yàn)法的論文又按儀器設(shè)備進(jìn)行分類，具體情況見表4。其中使用兩臺儀器設(shè)備研究居多，使用三臺儀器設(shè)備為3篇，而采用三機(jī)同步的論文為1篇。

表4 近20年我國足球技術(shù)生物力學(xué)研究（以儀器設(shè)備分類為主）

5.1 以一臺儀器設(shè)備為研究方法

部義峰，李世明等對不同踢球方式擺動(dòng)腿的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征比較與分析進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，分析出4種踢球方法在用力蹬伸階段擺動(dòng)腿的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，不存在差異性，踢球腿應(yīng)該用力蹬伸，使大小腿盡力充分伸展，為增大大腿后擺幅度創(chuàng)造有利條件，腳背內(nèi)側(cè)踢球擺動(dòng)腿后擺幅度最大，腳內(nèi)側(cè)擺動(dòng)腿后擺幅度最小。[10]

5.2 以兩臺儀器設(shè)備為研究方法

馮超，張廷安對足球擲界外球球技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)的闡述，分析得出引臂質(zhì)量的好壞直接影響擲球遠(yuǎn)度，即引臂動(dòng)作階段，軀干后仰角度大、肘關(guān)節(jié)夾角越小，越有利于揮臂動(dòng)作更快的完成。在揮臂動(dòng)作階段，球離手瞬間，腕關(guān)節(jié)固定可提高鞭打動(dòng)作末端環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)速度，有助于提高球的出手速度。[2]

何勇對前額正面頭頂球技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析出，頭頂球技術(shù)伴有手臂的動(dòng)作，從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的角度看，除了能改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，還成為補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)，以增加軀干的速度。[3]

5.3 以三臺儀器設(shè)備為研究方法

張貽琪，郭靜如等對正足背推擊踢球技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，采用三機(jī)同步的方法進(jìn)行分析得出，踢球射門技術(shù)動(dòng)作小腿擺速是其關(guān)鍵因素。推擊球具有大腿擺幅適度，以減少后擺折疊小腿時(shí)的“被動(dòng)不足”和前擺發(fā)力加速時(shí)的“主動(dòng)不足”現(xiàn)象，有利于增加小腿擺幅、擺速，使大小腿擺幅、擺速成一定合理地比例分配，才能實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式協(xié)調(diào)用力的動(dòng)力效果。[17]

6 結(jié)論

目前，國內(nèi)針對足球技術(shù)的研究已經(jīng)取得了一定的成果，但是在研究方法與手段相對比較單一，測力臺、攝像機(jī)、肌電三機(jī)同步進(jìn)行使用較少，特別是女足足球技術(shù),運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析研究為零。攝像技術(shù)與肌肉學(xué)或其他手段結(jié)合的方法有待繼續(xù)研究。今后應(yīng)采用系統(tǒng)的方法對中國男足、女足足球技術(shù)進(jìn)行更進(jìn)深入的研究，揭示其生物力學(xué)原理，進(jìn)而豐富理論，為有效的訓(xùn)練和教學(xué)提高可靠的參考依據(jù)。

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A Review of Sports Biomechanics Studies of Football Technical Movements

Yu Xuemei1Niu Jianzhuang1Niu Zheng2Liu Jie1Shao Nina1
（1. P.E. Department of Xidian University, Xi'an Shanxi 710071,China; 2. P.E. Department of Xi’an University of Finance and Economics, Xi'an Shanxi 710100,China）

This paper mainly using the literature material method and statistical analysis method, does the summarized analysis and research of studies in our country over the past 20 years about soccer technology action sports biomechanics, makes the reader a more intuitive understanding of the our country football technical action sports biomechanics characteristics and relevant contents of scientific researches, in order to provide research methods and research direction for football teaching and training, and especially scientific research.

Football Football technique sports biomechanics analysis

G843

A

2096—1839（2017）8—0150—04

1.于雪梅(1993～),女,在讀碩士研究生,研究方向:運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)。

2.牛健壯(1960～),男,教授,碩士研究生導(dǎo)師。研究方向:運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)。