優(yōu)秀高爾夫球手全揮桿技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征研究*

朱黎明，鐘璧蔚，李曉峰，余 瑛，王立清

(1.江漢大學(xué)高爾夫?qū)W院，湖北 武漢 430056;2.華中師范大學(xué)體育學(xué)院，湖北 武漢 430070)

“必須用球桿的桿頭正確擊球，不得采用推、撥或舀動(dòng)作”，這是高爾夫規(guī)則中對擊球的要求[1]，但規(guī)則中對擊球的技巧沒有規(guī)定，因此，就出現(xiàn)了各種各樣的擊球技巧。而現(xiàn)有的高爾夫教材及指導(dǎo)用書對擊球方式?jīng)]有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在實(shí)踐教學(xué)中，對全揮桿的教學(xué)方法都是從高水平運(yùn)動(dòng)員模擬而來。目前對此動(dòng)作的研究主要集中在高水平運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作案例分析方面，在此基礎(chǔ)上再加以運(yùn)用[2-6]。文獻(xiàn)報(bào)道[4]，高爾夫比賽中，全揮桿技術(shù)運(yùn)用的比例占到了65%以上，且全揮桿技術(shù)涉及到了除推桿以外的所有木桿、鐵桿和鐵木桿，因此，比賽中全揮桿技術(shù)的穩(wěn)定性至關(guān)重要?；诖耍狙芯繑M對部分優(yōu)秀的高爾夫球手的全揮桿技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，從時(shí)間、速度和旋角出發(fā)，分析全揮桿技術(shù)特征，以期為高爾夫教學(xué)、訓(xùn)練提供參考。

1 對象與方法

1.1 對象

選取8名男性優(yōu)秀高爾夫球手(教練和半職業(yè)高爾夫球手各4名，國家運(yùn)動(dòng)健將)。分別來自湖北梁子湖高爾夫俱樂部高爾夫教學(xué)院(2名教練：全國運(yùn)動(dòng)會(huì)第14名、18名；2名球手：全國團(tuán)體錦標(biāo)賽團(tuán)體第6名)、武漢東方高爾夫鄉(xiāng)村俱樂部(2名教練：全國團(tuán)體錦標(biāo)賽個(gè)人排名12名、全國運(yùn)動(dòng)會(huì)第8名)、宜昌三峽天龍灣國際高爾夫俱樂部(2名球手：中國業(yè)余錦標(biāo)賽第3名、全國運(yùn)動(dòng)會(huì)第9名)。身高、體重、年齡分別為180.6±6.74cm、72.7±5.6kg、28.8±9.09y。習(xí)慣擊球方向均在自身左側(cè)，參與測試前均無相應(yīng)關(guān)節(jié)、肌肉、韌帶損傷情況。

1.2 方法

1.2.1 儀器

兩臺(tái)BVP-9500WSP SONY (日本)高速攝像機(jī)，Ariel(美國)系統(tǒng)APAS運(yùn)動(dòng)技術(shù)解析軟件，DLT(美國)三維解析系統(tǒng)。

1.2.2 指標(biāo)

時(shí)間：全揮桿引桿、揮桿、收桿三個(gè)環(huán)節(jié)所用時(shí)間，髖、肩、手腕、桿頭速度到達(dá)最高速度時(shí)的時(shí)間。速度：髖、肩、手腕、桿頭速度變化及最高速度。角度：肩、髖旋轉(zhuǎn)角度，肩髖分離角度。

1.2.3 步驟

(1)熱身：高爾夫球手熱身，盡量讓身體活動(dòng)開，在正式測試前，球手進(jìn)行預(yù)測試3次。(2)測試：用BVP-9500數(shù)碼攝像機(jī)拍攝高爾夫球手全揮桿動(dòng)作。每名球手全揮桿3～5次。

(3)采樣：對3～5次全揮桿動(dòng)作進(jìn)行初步診斷，根據(jù)動(dòng)作完成質(zhì)量，取質(zhì)量最好的2～3次作為最后的采樣數(shù)據(jù)。

(4)分析：運(yùn)用APAS運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)對初步采樣進(jìn)行同步校正與解析，采用DLT法合成各關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，以球手站立的基本姿勢為基礎(chǔ)平面，A點(diǎn)到B點(diǎn)方向確定為X軸，正前方與X軸垂直線為Y軸，垂直平面的為Z軸。(人體模型：21個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)，25個(gè)環(huán)節(jié)控制點(diǎn))。結(jié)合錄像及數(shù)據(jù)，最后確定一次最好的全揮桿動(dòng)作作為最后樣本。

1.2.4 攝像

用兩BVP-9500WSP SONY 攝像機(jī)固定現(xiàn)場拍攝，a攝像機(jī)和b攝像機(jī)分別位于平臺(tái)左右各45°(12米)，a攝像機(jī)和b攝像機(jī)互成90°等距位置，機(jī)高1.5m，手動(dòng)調(diào)焦，拍速為100fps，拍攝現(xiàn)場俯視圖(見圖1)。

1.2.5 環(huán)節(jié)劃分

高爾夫全揮桿技術(shù)分成三個(gè)階段。第一階段：從準(zhǔn)備動(dòng)作開始到引桿最高點(diǎn)。第二階段：由引桿最高點(diǎn)開始揮桿到擊球。第三階段：從擊球后到收桿結(jié)束。

圖1 拍攝方法示意

1.2.6 數(shù)理統(tǒng)計(jì)

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與篩選均運(yùn)用spss15.0完成，統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)以平均數(shù)(Mean)和標(biāo)準(zhǔn)差(SD)表達(dá)。

2 結(jié)果

2.1 時(shí)間測試結(jié)果

表1 高爾夫全揮桿時(shí)間測試結(jié)果

表1為引桿、揮桿和收桿三個(gè)階段時(shí)間特征。從準(zhǔn)備動(dòng)作結(jié)束后開始到引桿結(jié)束，優(yōu)秀高爾夫球手所用時(shí)間為1.15±0.15s，從引桿結(jié)束到揮桿擊球，所用時(shí)間極短，為0.29±0.06s，最后的收桿環(huán)節(jié)為0.57±0.13s，整個(gè)動(dòng)作環(huán)節(jié)共用2.02±0.18s。

2.2 速度測試結(jié)果

表2 高爾夫全揮桿速度測試結(jié)果

表2為高爾夫全揮桿最大角速度和出現(xiàn)最大角速度時(shí)間測量結(jié)果。髖、肩、手腕、桿頭最大角速度分別為406.7±34.8°、564.8±64.5°、907.3±96.3°、1760.7±153.6°，依次增大。髖、肩、手腕、桿頭最大角速度依次出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)分別為1.33±0.19s、1.35±0.20s、1.40±0.19 s、1.45±0.21 s，依次延遲。

圖2 高爾夫全揮桿髖、肩、手腕、桿頭速度曲線變化

圖2反映了髖、肩、手腕、桿頭四個(gè)人體運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)速度變化曲線，從圖中橫坐標(biāo)時(shí)間格可以看出，時(shí)間格1～24左右為引桿，25～31左右為揮桿，32～43為收桿，三個(gè)階段特征顯著。引桿階段16～19，髖、肩、手腕、桿頭速度先后到達(dá)第一個(gè)峰值，隨后下降到引桿結(jié)束時(shí)24。揮桿階段，髖、肩、手腕、桿頭先后快速啟動(dòng)，依次出現(xiàn)第二次峰值，且每個(gè)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)都超過第一次峰值，呈現(xiàn)疊加快速上升特征。

2.3 角度測試結(jié)果

表3 高爾夫全揮桿肩、髖角度測試結(jié)果

引桿頂點(diǎn)，肩旋角最大為115.4±9.84°，髖旋角為35.8±4.76°，肩髖分離角為80.5±9.38°。揮桿擊球時(shí)刻，三個(gè)指標(biāo)分別為4.4±1.06°、-19.5±4.09°、26.5±4.43°，“引桿頂點(diǎn)Max-揮桿擊球”時(shí)刻，角度最大幅度變化分別為111.1±8.80°、53.8±7.43°、55.9±7.65°。

3 分析

3.1 高爾夫球手全揮桿運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)間特征分析

高爾夫全揮桿技術(shù)的環(huán)節(jié)劃分方法多樣，有3個(gè)階段、4個(gè)階段、5個(gè)階段、6個(gè)階段、7個(gè)階段[1-4]。不同的分法基本上都是基于科學(xué)研究、教學(xué)、訓(xùn)練的需要而進(jìn)行。對技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，3個(gè)階段的分法較為普遍，且有利于各項(xiàng)指標(biāo)的診斷。因此，在本研究中，對高爾夫全揮桿技術(shù)按照3個(gè)階段劃分為引桿、揮桿和收桿。對這3個(gè)階段的時(shí)間進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)引桿所用時(shí)間最長，揮桿最短，前者平均用了1.15s，后者用了0.29s。收桿平均用了0.57s，整個(gè)動(dòng)作完成共需要2.02s。3個(gè)階段所用時(shí)間比為4:1:2。文獻(xiàn)報(bào)道[5,6]，全揮桿有一定的時(shí)間特征，引桿和揮桿與球手水平有關(guān)聯(lián)，水平低的初學(xué)者引桿時(shí)間短，揮桿擊球時(shí)間長，說明初學(xué)者引桿沒有到位，肩髖旋轉(zhuǎn)不充分，揮桿擊球時(shí)的角速度累加不足，導(dǎo)致?lián)羟驎r(shí)間偏長。全揮桿3個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)間雖然有一定的規(guī)律，但時(shí)間特征表現(xiàn)更多的是球手的個(gè)體差異方面，即運(yùn)動(dòng)員依據(jù)自身的條件通過長期的訓(xùn)練所建立起的具有鮮明個(gè)性特征的全揮桿技術(shù)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[2]，新西蘭的職業(yè)球手馬克-布朗引桿用了超長的1.425s，但揮桿擊球只用了0.270s；而愛爾蘭職業(yè)球手達(dá)米恩-麥克格蘭恩引桿只用了0.825s，但揮桿擊球卻用了0.340s。職業(yè)球手引桿一般都在1s左右，而揮桿擊球在0.3s左右?？梢?，全揮桿技術(shù)的3個(gè)階段具有普遍的時(shí)間特征，但部分極優(yōu)秀的球手在一定時(shí)間特征的基礎(chǔ)上形成了自己獨(dú)有的個(gè)性技術(shù)。因此，在研究球手全揮桿時(shí)間時(shí)，不能一味地追求普遍存在的時(shí)間規(guī)律，還應(yīng)考慮球手獨(dú)有的身體條件和其它因素，做到因材施教，發(fā)揮球手的最大潛能。

3.2 高爾夫球手全揮桿運(yùn)動(dòng)學(xué)速度特征分析

高爾夫全揮桿3個(gè)階段的速度及峰值出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)呈現(xiàn)非常有規(guī)律的變化，在引桿階段，髖、肩、手腕、桿頭速度逐步上升，從0.75s左右開始依次出現(xiàn)第一峰值，峰值出現(xiàn)后，又依次下降，直到1.1s左右下降到最低。分析認(rèn)為，這一過程的速度變化體現(xiàn)了引桿過程中肩髖扭轉(zhuǎn)蓄勢的程度。揮桿階段各部位速度具有四個(gè)顯著的變化特征。一，髖、肩、手腕、桿頭四環(huán)節(jié)中，髖部首先啟動(dòng)。髖部先于肩部的啟動(dòng)會(huì)直接導(dǎo)致肩髖分離角度進(jìn)一步加大，參與肩、髖部位的肌肉進(jìn)一步超等長拉伸，使蓄勢處于爆發(fā)時(shí)刻，這有利于肩部快速進(jìn)入激發(fā)狀態(tài)。二，在髖部的帶動(dòng)下，肩部、手腕、桿頭依次發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，肩、手腕、桿頭角速度依次增加。髖帶動(dòng)肩部轉(zhuǎn)動(dòng)，肩帶動(dòng)手臂擺動(dòng)，手腕帶動(dòng)桿頭依次加速。三、揮桿擊球過程中，髖、肩、手腕、桿頭轉(zhuǎn)動(dòng)依次出現(xiàn)制動(dòng)現(xiàn)象。即髖、肩、手腕、桿頭最大角速度不同，大小順序依次為髖<肩<腕<桿頭；髖、肩、手腕、桿頭最大角速度出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)不同，順序?yàn)轶y→肩→腕→桿頭。髖先出現(xiàn)最大角速度，在制動(dòng)后速度開始下降，但制動(dòng)后使角動(dòng)量迅速傳遞到肩部，肩部角速度在前一環(huán)節(jié)的制動(dòng)的基礎(chǔ)上快速上升。肩部角速度達(dá)到第二峰值后也出現(xiàn)制動(dòng)現(xiàn)象，由近段肢體制動(dòng)后傳向肢體遠(yuǎn)端，使手臂轉(zhuǎn)動(dòng)角速度加快。在接近原準(zhǔn)備動(dòng)作時(shí)，手臂制動(dòng)，球桿加速，桿頭角速度疊加上升到最高。髖、肩、手腕、桿頭依次制動(dòng)導(dǎo)致的角速度傳遞疊加效果，可用人體肢體鞭打力學(xué)進(jìn)行解釋，完全符合人體“運(yùn)動(dòng)鏈”原理[7]。本研究中髖、肩、手腕、桿頭最大角速度分別為406°、564°、907°、1760°，與職業(yè)球手存在一定的差距。文獻(xiàn)報(bào)道[8]，職業(yè)球手髖、肩、手腕、桿頭角速度可以達(dá)到500°、723°、1165°、2090°。四、運(yùn)動(dòng)錄像解析發(fā)現(xiàn)，髖、肩、手腕、桿頭依次到達(dá)最高速度后制動(dòng)的整個(gè)過程，兩臂握桿始終緊貼身體。分析認(rèn)為，兩臂緊貼身體，可以保證手臂揮桿在空中劃出與人體軀干成30°左右的最大橢圓形，從而能保證引桿頂點(diǎn)到揮桿擊球最大的半徑，由角動(dòng)量(動(dòng)量矩)公式L=r*P= r*mv=mr2*ω=I*ω可知，半徑越大，角動(dòng)量就越大，速度傳遞疊加，使動(dòng)量增加，兩個(gè)方面共同作用提高動(dòng)量矩。

3.3 高爾夫球手全揮桿運(yùn)動(dòng)學(xué)角度特征分析

肩旋角度和髖旋角度是指兩肩或兩髖連線與全揮桿動(dòng)作時(shí)兩腳平行線的夾角。因此，在準(zhǔn)備動(dòng)作時(shí)，肩連線和髖連線與兩腳平行線處于統(tǒng)一平行位置，當(dāng)引桿動(dòng)作開始，肩、髖向后旋轉(zhuǎn)，肩、髖旋角出現(xiàn)，且隨著旋轉(zhuǎn)幅度的加大，旋角逐漸加大。由于肩旋轉(zhuǎn)和髖旋轉(zhuǎn)幅度不同步，存在角度差異，因此，把髖連線與肩連線的夾角稱為肩髖分離角度。相關(guān)研究報(bào)道[2,5]，高爾夫全揮桿動(dòng)作時(shí)肩、髖旋角的變化結(jié)合肩髖分離角度的大小可以較好的診斷全揮桿動(dòng)作的規(guī)范性，對最后的擊球效果有直接的影響。

在本研究中，肩、髖旋角最大分別為115°、36°左右，肩髖分離角度為80°左右。說明在引桿階段，肩、髖以身體脊柱為垂直軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度不同步，導(dǎo)致肩髖分離，參與肩、髖關(guān)節(jié)及軀干拉伸的肌肉出現(xiàn)拉長收縮現(xiàn)象，且分離角度越大，拉長越明顯。這種超等長的拉伸為接下來的軀干旋轉(zhuǎn)積蓄了足夠的角度，使動(dòng)能暫時(shí)轉(zhuǎn)換成勢能[7]，這是高爾夫引桿動(dòng)作的蓄勢姿勢。這種全揮桿的引桿姿勢實(shí)際上需要對肩、髖進(jìn)行嚴(yán)格的幅度控制。分析認(rèn)為，肩、髖完全可以轉(zhuǎn)更大的角度，并保持肩髖分離角，但如髖旋角過大，會(huì)導(dǎo)致人體下肢，尤其是右側(cè)下肢發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣右側(cè)肩、髖拉伸所產(chǎn)生的蓄勢就會(huì)因?yàn)闆]有穩(wěn)定的右側(cè)下肢的支撐而難于發(fā)揮，導(dǎo)致?lián)]桿速度沒有累積效果，嚴(yán)重影響最后的桿頭線速度。因此，對高爾夫初學(xué)者或引桿存在問題的高爾夫?qū)W員，髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度有嚴(yán)格要求，在此基礎(chǔ)上，肩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度盡量拉大，但應(yīng)處于人體適應(yīng)的范圍。Myers[9]在研究中發(fā)現(xiàn)，高爾夫初步練習(xí)者肩最大旋角為106°，髖最大旋角為38°，肩髖分離角度為60°。Burden[10]對高水平高爾夫球手全揮桿動(dòng)作進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)肩最大旋角為102°，髖最大旋角為32°。Cheetham[11]對PGA職業(yè)高爾夫球手肩髖分離角度進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)職業(yè)球手肩髖分離角度比一般水平球手大11%左右。本研究中的高爾夫球手肩旋角和肩髖分離角度大于文獻(xiàn)報(bào)道中提到的角度，同時(shí)髖旋角大于高水平選手，低于初步練習(xí)者。分析認(rèn)為，本研究中的高爾夫球手可能因髖旋角稍偏大，引起肩旋角增大，帶動(dòng)右側(cè)支撐腿有輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致肩髖分離角有所增加。因此，需要對這些高爾夫球手進(jìn)行揮桿動(dòng)作的局部改進(jìn)，在盡量控制好髖旋角，保持右下肢穩(wěn)定支撐的基礎(chǔ)上，使人體肩關(guān)節(jié)做最大幅度旋轉(zhuǎn)，盡量避免一味地追求大轉(zhuǎn)角而犧牲穩(wěn)固的支撐。

揮桿擊球時(shí)刻，髖連線已經(jīng)旋轉(zhuǎn)到開位方向，達(dá)到了-19°左右，但肩旋角停留在4°左右的位置，肩髖分離角迅速縮小到26°。這些結(jié)果表明，揮桿擊球要求肩還原到接近準(zhǔn)備姿勢的狀態(tài)，同時(shí)要求髖不僅要還原到開始的位置，而且還必須繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，超過準(zhǔn)備姿勢的位置，這種姿勢的力學(xué)原理主要在于為接下來的迅速擊球提供高的角加速度。“引桿頂點(diǎn)Max-擊球”主要衡量肩、髖從引桿頂點(diǎn)開始到擊球時(shí)刻所旋轉(zhuǎn)的角度。動(dòng)量理論認(rèn)為，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度越大，旋轉(zhuǎn)角速度就越大，但高爾夫引桿動(dòng)作對髖旋角有嚴(yán)格的要求。因此，髖的“引桿頂點(diǎn)Max-擊球”角度都有一定的角度范圍。相關(guān)研究報(bào)告[12]，“引桿頂點(diǎn)Max-擊球”角度應(yīng)在45°～60°之間。分析認(rèn)為，如“引桿頂點(diǎn)Max-擊球”角度過大，說明引桿時(shí)的肩旋角度過大，人體在髖旋角穩(wěn)定的情況下，肩旋角很難增大。因此，可以認(rèn)為，此時(shí)的髖旋角也增大，這樣就會(huì)導(dǎo)致一側(cè)下肢旋轉(zhuǎn)，支撐松動(dòng)，這與引桿的要求相違背，破壞了整體動(dòng)作，環(huán)節(jié)角速度的疊加難于傳遞，最終影響擊球速度及擊球效果。

4 結(jié)論

4.1 引桿、揮桿和收桿時(shí)間比為4：1：2，揮桿時(shí)間最短，有利于加速。

4.2 速度出現(xiàn)高峰的時(shí)間依次為髖→肩→腕→桿頭，環(huán)節(jié)依次制動(dòng)，角動(dòng)量傳遞；最大速度依次為髖<肩<腕<桿頭，后一個(gè)環(huán)節(jié)最大速度在前一個(gè)環(huán)節(jié)制動(dòng)的基礎(chǔ)上依次疊加。建議在教學(xué)訓(xùn)練時(shí)應(yīng)注重環(huán)節(jié)依次制動(dòng)原理，依據(jù)此原理設(shè)計(jì)相應(yīng)輔助練習(xí)動(dòng)作。

4.3 肩、髖旋轉(zhuǎn)角度及肩髖旋轉(zhuǎn)分離角度的變化范圍直接反映了軀干上下兩部分之間的扭轉(zhuǎn)力矩的變化，扭轉(zhuǎn)力矩的大小直接影響桿頭角速度。提示肌肉預(yù)拉伸能力及關(guān)節(jié)柔韌性是揮桿加速肌力的來源。

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