足球運(yùn)動員足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)踢球腿運(yùn)動學(xué)特征分析

原文惠，吳 劍，郭 尼

1 前言

踢球技術(shù)是足球運(yùn)動中最基本的一項(xiàng)技術(shù)，也是在比賽中運(yùn)用最多最關(guān)鍵的技術(shù)[1]。足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)往往在傳球和射門中運(yùn)用，能有效提高運(yùn)動員相互傳接球的能力和射門準(zhǔn)確性[2]。在世界級足球賽中，足背內(nèi)側(cè)射門次數(shù)占射門總次數(shù)的43.2%[3]，進(jìn)球率為 29.2% 。

對足球踢球技術(shù)的評價(jià)，大多采用思辨性研究或基于運(yùn)動經(jīng)驗(yàn)的定性評價(jià)，從定量分析視角的研究較為少見。本研究采用Vicon三維運(yùn)動捕捉系統(tǒng)和高速攝像機(jī)等手段對足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)擺動腿的運(yùn)動學(xué)參數(shù)進(jìn)行測試。已有研究表明:足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)是踢球腿的擺動速度。它對踢出球的準(zhǔn)確性和踢出球的力量起著重要的作用[4]。影響足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)踢球腿的因素有踢球腿前擺或后擺時(shí)間、踢球腿運(yùn)動幅度變化[6]、踢球腿大腿角以及小腿角在后擺和前擺階段的角度、角速度的變化等，因此本研究將從這三個(gè)方面予以探究，目的在于通過采用Vicon三維運(yùn)動捕捉系統(tǒng)對足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)踢球腿的運(yùn)動學(xué)參數(shù)進(jìn)行采集并確定男子足球運(yùn)動員足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)的評價(jià)指標(biāo)，為我國足球運(yùn)動員足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)的科學(xué)評價(jià)提供依據(jù)。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

以“男子足球運(yùn)動員足背內(nèi)側(cè)踢球踢球腿運(yùn)動學(xué)特征”為內(nèi)容，以10名男子足球運(yùn)動員為受試對象。分別把10名運(yùn)動員劃分為兩組:一組為專業(yè)組(身高:176.80 ±6.09cm;體重76.40 ±8.64kg)，足球運(yùn)動等級為國家一級運(yùn)動員以上，球齡10年以上，優(yōu)勢踢球足均為右足選手，共5名;一組為非專業(yè)組(身高:174 ±3.31cm;體重71 ±4.69kg)，足球運(yùn)動業(yè)余愛好者，球齡10年以上，優(yōu)勢踢球腳均為右足選手，共5名。在測試前工作人員對受試者進(jìn)行測試動作的簡單培訓(xùn)，并進(jìn)行5分鐘熱身。受試者在測試前膝踝關(guān)節(jié)均無損傷和手術(shù)史。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

ViconMx光學(xué)運(yùn)動捕捉攝像機(jī)、Mx攝像機(jī)10臺，采樣頻率為500hz，像機(jī)分辨率為23521728，有效像素1600萬。采集頻率、分辨率、像素越高，對于人體復(fù)雜動作的分析就越準(zhǔn)確。Mx攝像機(jī)三腳架10架、2個(gè)MX Ultranet HD三維運(yùn)動捕捉分析系統(tǒng)，Vicon MX系統(tǒng)校準(zhǔn)套件及標(biāo)準(zhǔn)配件，其中T形校正架1件、Marker反光球60個(gè)、緊身衣3套、軟件加密狗1個(gè)。

中國足協(xié)指定比賽用球深色足球5個(gè)。避免實(shí)驗(yàn)過程中影響數(shù)據(jù)的采集，對研究結(jié)果的準(zhǔn)確性造成誤差。

2.3 數(shù)據(jù)處理

本研究使用ViconMx紅外運(yùn)動高速攝像機(jī)，對受試者用腳背內(nèi)側(cè)踢定位球技術(shù)動作的全過程進(jìn)行跟蹤拍攝。獲取踢球動作主要運(yùn)動關(guān)節(jié)在三維空間內(nèi)的運(yùn)動參數(shù)，利用Vicon三維紅外運(yùn)動捕捉系統(tǒng)Body Builder建立足背內(nèi)側(cè)踢球動作模擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)動學(xué)模型;使用Body Builder的程序軟件，計(jì)算受試人員在三維空間踢球動作身體運(yùn)動學(xué)參數(shù)變化。三維光學(xué)運(yùn)動分析是通過不同的紅外攝像機(jī)捕捉同一時(shí)刻不同角度的運(yùn)動動作，構(gòu)成圖像，通過三維疊加計(jì)算出Marker球在空間的三維坐標(biāo)。對本研究選定的主要運(yùn)動關(guān)節(jié)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，將足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)動作的數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，揭示足背內(nèi)側(cè)踢球動作身體各環(huán)節(jié)的運(yùn)動學(xué)特征。

圖1 受試人員主要關(guān)節(jié)貼點(diǎn)處

2.3.1 本文研究動作的階段劃分(1)踢球腿后擺過程為:“運(yùn)動員助跑最后一步開始直到支撐腿落地為止”;(2)踢球腿前擺過程為:“運(yùn)動員支撐腳落地開始直到踢球腿膝關(guān)節(jié)垂直于球的上方擊球?yàn)橹埂薄?/p>

2.3.2 本文研究動作相關(guān)角度的規(guī)定

(1)“大腿角是髖-膝關(guān)節(jié)連線與x軸正向的夾角”;(2)“小腿角是膝-踝關(guān)節(jié)連線與x軸正向的夾角”。

當(dāng)受試者運(yùn)用足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)動作踢球時(shí)，后擺的最大角度稱為:“大腿角最大后擺角;小腿角最大后擺角”前擺的最大角度稱為:“大腿角最大前擺角;小腿角最大前擺角單位均取度，用符號°表示。

圖2 踢球腿后擺階段示意圖

圖3 踢球腿前擺階段示意圖

2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

對受試足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)不同階段的運(yùn)動學(xué)參數(shù)進(jìn)行采集，結(jié)果用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示;使用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，運(yùn)用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對兩組受試者的運(yùn)動學(xué)參數(shù)進(jìn)行差異性比較。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 踢球腿前擺、后擺時(shí)間特征

3.1.1 踢球腿后擺時(shí)間特征研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):專業(yè)組和非專業(yè)組從大腿后擺時(shí)間占用看，專業(yè)組占用時(shí)間略小于非專業(yè)組，P＜0.05，兩組之間存在差異性;小腿后擺時(shí)間占用，專業(yè)組占用時(shí)間略小于非專業(yè)組，P＜0.05，兩組之間存在差異性;總時(shí)間，專業(yè)組占用時(shí)間明顯小于非專業(yè)組，P＜0.01，存在顯著差異。

由圖4可知:非專業(yè)組的受試者使用足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)踢球時(shí)，擺動腿總體后擺時(shí)間大于專業(yè)組總體后擺時(shí)間，并且非專業(yè)組大腿后擺時(shí)間大于專業(yè)組，前擺時(shí)間專業(yè)組小于非專業(yè)組。

表1 腳背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)擺動腿后擺時(shí)間一覽表

圖4 擺動腿后擺階段總體時(shí)間

3.1.2 踢球腿前擺時(shí)間特征數(shù)據(jù)顯示:專業(yè)組大腿后擺時(shí)間小于非專業(yè)的大腿后擺時(shí)間，兩者比較，P＜0.01有顯著差異性;專業(yè)組小腿前擺時(shí)間小于非專業(yè)組前擺時(shí)間，兩組比較，P＜0.01有顯著差異性。

表2 腳背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)擺動腿前擺時(shí)間一覽表

由圖5可知:專業(yè)組和非專業(yè)運(yùn)動員在使用足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)動作時(shí)，擺動腿前擺時(shí)間占用特征總體表現(xiàn)為，大腿前擺過程時(shí)間大于小腿前擺過程時(shí)間，擺動腿前擺階段，專業(yè)組運(yùn)動員大、小腿前擺的時(shí)間都小于非專業(yè)運(yùn)動員，具有顯著的差異性。

圖5 擺動腿前擺時(shí)間一覽圖

3.2 踢球腿大腿角、小腿角在后擺和前擺階段的角度、角速度的變化特征

專業(yè)組運(yùn)動員踢球腿后擺階段大腿角的角度大于非專業(yè)運(yùn)動員，有顯著的差異性，P＜0.01;小腿角的角度專業(yè)組運(yùn)動員和非專業(yè)組運(yùn)動員有顯著的差異，P＜0.01;專業(yè)組運(yùn)動員小腿角的角速度比非專業(yè)組運(yùn)動員有顯著的差異性，P＜0.01;大腿角的角速度專業(yè)組和非專業(yè)組之間不具有差異顯著性性，P ＞0.05。

表3 踢球腿主動后擺階段的角度、角速度變化特征

表4 踢球腿前擺階段的角度、角速度變化特征

上述數(shù)據(jù)顯示專業(yè)組運(yùn)動員主動前擺階段，大腿角角度小于非專業(yè)組運(yùn)動員，兩組之間有差異性，P＜0.05;專業(yè)組運(yùn)動員和非專業(yè)組運(yùn)動員踢球腿在前擺過程中，大、小腿角的角速度有顯著的差異性，P ＜0.01。

3.3 踢球腿擺動幅度特征

專業(yè)組和非專業(yè)組相比較，足背內(nèi)側(cè)踢球動作擺動腿在后擺和前擺的過程中，擺動的幅度都有顯著的差異性。專業(yè)組運(yùn)動員踢球腿不管在任何階段，擺動幅度的范圍都要大于非專業(yè)組的運(yùn)動員。為了更清晰地反映兩組運(yùn)動員運(yùn)動幅度的變化特征，把踢球腿的擺動幅度分為4個(gè)階段:大腿后擺幅度、小腿后擺幅度、大腿前擺幅度和小腿前擺幅度。其中在大腿后擺階段，專業(yè)組和非專業(yè)組運(yùn)動員大腿后擺幅度，存在顯著的差異性，P＜0.01。

表5 足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)擺動腿幅度特征一覽表

圖6 專業(yè)組踢球腿幅度變化圖

圖7 非專業(yè)組踢球腿幅度變化圖

4 討論

4.1 踢球腿前擺、后擺時(shí)間特征

擺動腿后擺時(shí)間是指:當(dāng)運(yùn)動員開始助跑時(shí)，髖、膝、踝關(guān)節(jié)相互連接，帶動擺動腿向后擺動;本研究中踢球腿后擺時(shí)間是，運(yùn)動員開始助跑最后一步開始到支撐腿著地為止。研究數(shù)據(jù)顯示:專業(yè)組和非專業(yè)組擺動腿整體后擺時(shí)間存在顯著性差異，大腿和小腿的后擺時(shí)間存在顯著性差異。原因在于:足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)主要用于傳球和射門，尤其比賽中定位球的主罰。足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)射門力量大，球速快，準(zhǔn)確性高，是運(yùn)動員在比賽中運(yùn)用最多的腳法，并且運(yùn)動員使用此腳法，還能打出弧線球?，F(xiàn)代足球運(yùn)動攻防都很重要，給運(yùn)動員射門提出了更高的要求。只有加快射門節(jié)奏以提高準(zhǔn)確度，才有可能獲得得分機(jī)會，所以運(yùn)動員盡量減少擺動腿擺動的時(shí)間，才有可能踢球時(shí)，球的速度更快和力量更大。當(dāng)運(yùn)動員最后一步助跑開始后，支撐腿離地，這時(shí)踢球腿大腿以髖關(guān)節(jié)為軸帶動小腿向后擺動[10]。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，當(dāng)大腿后擺動作已經(jīng)完成的時(shí)候，小腿后擺的運(yùn)動狀態(tài)還在繼續(xù)，這樣可以使小腿更加靠近大腿，小腿充分折疊靠攏大腿內(nèi)側(cè)，避免動量的損失，提高踢球速度和力量效果[11]。由于專業(yè)組和非專業(yè)組大腿后擺時(shí)間都略小于小腿的后擺時(shí)間，具有顯著性差異，因此大腿后擺時(shí)間可以作為運(yùn)動學(xué)評價(jià)指標(biāo)來評價(jià)運(yùn)動員足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)。

擺動腿的前擺時(shí)間階段是“運(yùn)動員支撐足落地開始到踢球腿膝關(guān)節(jié)垂直于球的上方擊球?yàn)橹埂盵12]。專業(yè)運(yùn)動員大腿后擺時(shí)間小于非專業(yè)運(yùn)動員，加大了擊球時(shí)小腿前擺的距離，為踢出更好的擊球速度和力量奠定了基礎(chǔ)。專業(yè)組小腿前擺時(shí)間小于非專業(yè)組前擺時(shí)間，具有顯著性差異(P＜0.01)。小腿前擺時(shí)間可以作為評價(jià)運(yùn)動員足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)踢球腿的運(yùn)動學(xué)指標(biāo)。

4.2 踢球腿大腿角、小腿角在后擺和前擺階段的角度、角速度的變化特征

非專業(yè)組運(yùn)動員小腿角的角速度低于專業(yè)組運(yùn)動員，有顯著的差異性;因?yàn)榉菍I(yè)組運(yùn)動員相對與專業(yè)組運(yùn)動員大腿股后肌肉群運(yùn)動時(shí)，引起肌肉收縮主動不足現(xiàn)象尤為嚴(yán)重[15]，從而小腿后擺角速度就會小于專業(yè)組運(yùn)動員。非專業(yè)組運(yùn)動員踢球腿大腿角后擺的角度和小腿角的角速度明顯小于專業(yè)組運(yùn)動員，從這兩個(gè)運(yùn)動學(xué)指標(biāo)可以看出專業(yè)組運(yùn)動員和非專業(yè)組運(yùn)動員在技術(shù)動作上存在非常顯著性差異。專業(yè)組與非專業(yè)組在大腿角速度上沒有表現(xiàn)出顯著性差異(P＞0.05)。

另一方面，專業(yè)組運(yùn)動員和非專業(yè)組運(yùn)動員踢球腿在前擺過程中，大、小腿角的角速度有顯著的差異性。運(yùn)動員踢球腿大腿角、小腿角在前擺的過程中，角速度整體的變化趨勢是負(fù)值減小-0-正值增大;專業(yè)組運(yùn)動員主動前擺階段，大腿角角度小于非專業(yè)組運(yùn)動員。專業(yè)組運(yùn)動員和非專業(yè)組運(yùn)動員踢球腿在前擺過程中大、小腿角的角速度呈現(xiàn)顯著性差異。

4.3 踢球腿擺動幅度特征

受試者踢球腿的幅度范圍是指:“運(yùn)動員最后一步助跑到支撐足站位落地為止”，測量踢球大、小腿后擺的階段所出現(xiàn)的幅度的距離;“運(yùn)動員支撐足選位落地到踢球腿膝關(guān)節(jié)垂直于球上方擊球?yàn)橹埂盵12]。測量兩組運(yùn)動員踢球腿大、小腿前擺過程中幅度的距離，分析兩組運(yùn)動員相互之間踢球腿擺動幅度的差異性。

專業(yè)組和非專業(yè)組相比較，腳背內(nèi)側(cè)踢球動作擺動腿在后擺和前擺的過程中，擺動的幅度都有顯著的差異性，對圖3.3、圖3.4的分析也得出，專業(yè)組運(yùn)動員踢球腿不管在任何階段，擺動幅度的范圍都要大于非專業(yè)組的運(yùn)動員。專業(yè)組運(yùn)動員踢球腿向后伸展用力，以髖關(guān)節(jié)為軸帶動大腿充分后擺，從而增大小腿的后擺范圍，加大踢球腿前擺擊球的擺動速度;小腿后擺階段，專業(yè)組和非專業(yè)組踢球腿小腿前擺幅度，有著顯著的差異性。專業(yè)組運(yùn)動員，大腿后擺幅度范圍更大，為小腿主動用力后擺屈曲創(chuàng)造有力的條件，小腿后擺盡量的靠近大腿后側(cè)，形成折的狀態(tài);大腿前擺階段，專業(yè)組和非專業(yè)運(yùn)動踢球腿前擺幅度，有顯著的差異性。大腿和小腿在后擺階段，專業(yè)組和非專業(yè)組運(yùn)動員后擺幅度具有非常顯著性差異(P＜0.01)。大腿前擺階段，專業(yè)組和非專業(yè)運(yùn)動踢球腿前擺幅度存在顯著性差異(P＜0.05)。小腿前擺階段，專業(yè)組比非專業(yè)組踢球腿前擺幅度具有非常顯著性差異(P＜0.01)。因此，后擺階段大腿和小腿的后擺幅度、前擺階段大腿和小腿的擺動幅度可以作為足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)的評價(jià)指標(biāo)。

5 結(jié)論

后擺階段的后擺總時(shí)間、大腿角度、小腿角度、大腿后擺幅度、小腿后擺幅度與前擺階段的前擺總時(shí)間、小腿角度、大腿角速度、小腿角速度及小腿前擺幅度能夠成為評價(jià)足球足背內(nèi)側(cè)踢球技術(shù)的運(yùn)動學(xué)評價(jià)指標(biāo)。

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