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

高妮娜，牛健壯，于雪梅，邵妮娜，張承意

（西安電子科技大學(xué)體育部，陜西 西安 710071）

1 國內(nèi)有關(guān)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的現(xiàn)狀

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)一般研究運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目涉及到多學(xué)科領(lǐng)域，運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、生物學(xué)等。電子信息設(shè)備在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究中的運(yùn)用也是非常重要的一項(xiàng)，目前比較成熟的幾種測量儀器，如三維測力臺(tái)，肌電儀，高速攝像機(jī)、拉力傳感器等，比較多用于實(shí)驗(yàn)狀態(tài)時(shí)的動(dòng)作技術(shù)分析及診斷研究。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其他條件的限制原因，在運(yùn)動(dòng)員比賽時(shí)對其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集是極其困難的。本文通過中國知網(wǎng)以網(wǎng)球、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)為關(guān)鍵字進(jìn)行高級檢索，查閱1997—2017年國內(nèi)相關(guān)的文章共6001篇。這些文章大多研究網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的教學(xué)與方法、網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的損傷、網(wǎng)球的職業(yè)化轉(zhuǎn)變、網(wǎng)球文化的推廣與發(fā)展等，涉及到與網(wǎng)球技術(shù)分析的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)相關(guān)的文章只有85篇，僅占20年來發(fā)表的網(wǎng)球相關(guān)科研文章總數(shù)的1.4%。期刊類研究論文共1468篇，從2003—2017年，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究成果保持一個(gè)穩(wěn)定的上升趨勢，在2017年發(fā)表的論文成果最多。

2 國內(nèi)有關(guān)網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究分析

本文在中國知網(wǎng)上對1997—2017年網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)技術(shù)與運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)相關(guān)的中文文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，查閱國內(nèi)體育類核心期刊、博士論文、碩士論文、重要會(huì)議，經(jīng)過對文章內(nèi)容的閱讀與反復(fù)篩選，最終共得到相關(guān)內(nèi)容43篇，并對這些文獻(xiàn)進(jìn)行歸納分類，如表1所示。發(fā)球技術(shù)是網(wǎng)球基本技術(shù)中研究數(shù)量最多的一項(xiàng)，其中握拍、準(zhǔn)備姿勢并未發(fā)現(xiàn)有關(guān)生物力學(xué)方面的研究，其多為理論研究。高壓技術(shù)與挑高球技術(shù)暫未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)生物力學(xué)方面的研究成果。所以本文將從網(wǎng)球基本技術(shù)的發(fā)球技術(shù)、抽球技術(shù)、截?fù)艏夹g(shù)、削球技術(shù)和接發(fā)球技術(shù)來進(jìn)行闡述。

2.1 發(fā)球技術(shù)

楊楠認(rèn)為，應(yīng)直臂拋球，拋球臂關(guān)節(jié)角度變化過大會(huì)直接影響到球員發(fā)球的質(zhì)量。在球離手高度和球被拋起的高度方面，應(yīng)根據(jù)球員自身身高和擊球點(diǎn)來調(diào)整這兩方面的距離，讓其保持在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。拋出球與身體的水平距離應(yīng)保持在一個(gè)相對運(yùn)動(dòng)員自身合適的距離，方便球員在擊球時(shí)發(fā)力。肖思源認(rèn)為，在發(fā)球時(shí)肩關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)關(guān)系著下肢與上肢的動(dòng)量轉(zhuǎn)換是否高效，最終是否利于擊球的發(fā)力。在對男女相同階梯的運(yùn)動(dòng)員與不同階梯的運(yùn)動(dòng)員在擊球時(shí)肩髖上升高度與角度分別進(jìn)行了試驗(yàn)與數(shù)據(jù)對比后得出，因?yàn)榕?duì)員的力量弱于男隊(duì)員，所以要通過增加肩髖扭轉(zhuǎn)角度，加大動(dòng)作幅度，保證擊球時(shí)的力量與發(fā)球時(shí)球的旋轉(zhuǎn)來提高發(fā)球的成功率。蔣川將我國優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的發(fā)球動(dòng)作與國際名將的發(fā)球動(dòng)作從身體重心的位移、速度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，以及持拍手與球拍的角度、速度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行了詳細(xì)對比及情況說明。網(wǎng)球發(fā)球一系列連貫動(dòng)作的最后就是為了獲得最后擊球時(shí)極大的速度，身體各個(gè)關(guān)節(jié)的最大速度的配合影響著動(dòng)量的傳遞。發(fā)球動(dòng)作的節(jié)奏應(yīng)是身體從下肢各關(guān)節(jié)開始到上肢關(guān)節(jié)各個(gè)部位速度的遞增，保證最后整個(gè)鞭打動(dòng)作的合理性及擊球的速度。

2.2 抽拍技術(shù)

2.2.1 正手 于曉東對正手平擊球與上旋球進(jìn)行詳細(xì)闡述。正手擊球使用擊球方式的不同，所對應(yīng)的上臂前臂的夾角，大臂與軀干的夾角，拍面與地面的夾角都影響著揮拍的速度。在2種擊球動(dòng)作形成的過程中，各主要關(guān)節(jié)達(dá)到最大速度的時(shí)間順序是相同的，最主要就是從下肢踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)再到上肢肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)。胡啟權(quán)在此方面認(rèn)為肘關(guān)節(jié)與腕關(guān)節(jié)的主動(dòng)發(fā)力對球速的提高具有重要意義，并且在正手大力擊上旋球的動(dòng)作過程中，身體的重心，球拍與球應(yīng)保持一個(gè)合理的動(dòng)量距，以保證擊球動(dòng)作達(dá)到更好的控制。

表1 網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析研究

2.2.2 反手 張?jiān)聦﹄p手反拍擊打上旋球進(jìn)行了詳細(xì)闡述。準(zhǔn)備姿勢時(shí)重心的降低，擊球時(shí)上臂的內(nèi)收與內(nèi)旋，上肢的外展程度及旋外肌群的收縮，影響著觸球時(shí)球拍的速度和最終呈現(xiàn)出的上旋球的速度和力量。付健對網(wǎng)球單手反拍技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。球速與拍頭速度對網(wǎng)球反拍的上旋球、平擊球、下旋球來說是有差異的，不同的擊球方式在肌肉不同的工作條件下，表現(xiàn)出的擊球效果也存在差異。在肌肉不出現(xiàn)松弛的情況下，在瞬間對抗擊球時(shí)可以充分利用此時(shí)的肌肉彈性勢能與和牽張反射使擊球效果更好。

2.3 截?fù)艏夹g(shù)

董方杰對網(wǎng)前正手截?fù)艏夹g(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。截?fù)艏夹g(shù)的準(zhǔn)備動(dòng)作階段應(yīng)表現(xiàn)出左腳踝角度大于右腳踝角度，讓身體重心必須放在右腳上。球拍速度在增加的同時(shí)，膝關(guān)節(jié)速度能否增加，球拍位移，身體能否跟進(jìn)，是否能處理好兩者之間的關(guān)系，是運(yùn)動(dòng)員對其控球能力，以及截?fù)羲降母叩偷闹匾w現(xiàn)。

2.4 削球技術(shù)

姜雁雁對網(wǎng)球反手削球技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。想要提高擊球的力量和回球速度及球旋轉(zhuǎn)的力量，就必須要借助轉(zhuǎn)髖增加身體轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑來增大做功距離，調(diào)動(dòng)腹外肌、腹內(nèi)斜肌以腹直肌，通過牽拉來提高此部分肌肉的預(yù)張力和蓄積能量。同時(shí)，保持肩關(guān)節(jié)與肘關(guān)節(jié)的穩(wěn)定，其角度基本保持不變，加強(qiáng)揮拍動(dòng)作的連貫性，增加在觸球前的揮拍距離。

2.5 接發(fā)球技術(shù)

富仁杰對網(wǎng)球接發(fā)球技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。在執(zhí)行網(wǎng)球接發(fā)球技術(shù)時(shí)，握拍的方式，正反手握拍的位置，雙腳開立距離與肩寬的關(guān)系，膝關(guān)節(jié)的彎曲角度，重心的高度，對方在發(fā)球的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的反應(yīng)動(dòng)作都是關(guān)鍵性問題。在對方將球拋至最高點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)開始通過分腿墊步調(diào)動(dòng)身體，分腿墊步讓肌肉產(chǎn)生牽張反射，增大下肢的蹬伸力。在準(zhǔn)備接發(fā)球時(shí)要做到重心降低，迅速反應(yīng)，引拍距離盡可能小，預(yù)判時(shí)觀察對方拋球位置及出球線路，快速分腿墊步，小幅度引拍，主動(dòng)向前迎球。

3 網(wǎng)球技術(shù)的運(yùn)用與運(yùn)動(dòng)損傷

方小強(qiáng)在研究網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中網(wǎng)球肘的成因時(shí)，從多個(gè)角度進(jìn)行了分析。在網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作方面，持拍方式不得當(dāng)，擊球時(shí)身體用力不協(xié)調(diào)，將力量集中在前臂及肘關(guān)節(jié)；擊球時(shí)單純的靠手臂，或手臂直臂發(fā)力大力擊球，長此以往，就有很大的可能發(fā)生運(yùn)動(dòng)損傷。在大力擊球時(shí)發(fā)生漏球現(xiàn)象，擊球點(diǎn)位置不正確，導(dǎo)致技術(shù)動(dòng)作的變形。并且現(xiàn)在網(wǎng)球技術(shù)上有些與運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)和生理學(xué)原理相違背的動(dòng)作被運(yùn)用，如反手抽殺技術(shù)，這也是造成運(yùn)動(dòng)損傷的一個(gè)原因。廖蘇對網(wǎng)球肘闡述到，初學(xué)者與專業(yè)運(yùn)動(dòng)員相比揮拍距離短，擊球前肘關(guān)節(jié)的屈伸角度略小，擊球時(shí)，持拍臂關(guān)節(jié)與身體距離較遠(yuǎn)，旋后肌群保持前旋狀態(tài)，初學(xué)者高度緊張的肌肉狀態(tài)，使其動(dòng)作已經(jīng)在隨揮階段時(shí)還處在比較高的肌肉放電狀態(tài)，成為患網(wǎng)球肘的危險(xiǎn)因素。身體各關(guān)節(jié)與相關(guān)肌肉的協(xié)調(diào)用力及注重上肢力量的平衡發(fā)展是預(yù)防網(wǎng)球肘的有效方法。

4 從儀器設(shè)備上分析我國20年網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究

有關(guān)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)方面的研究大部分所采用的儀器為高速攝像機(jī)，在試驗(yàn)中運(yùn)用高速攝像機(jī)是為了回放運(yùn)動(dòng)員在實(shí)驗(yàn)中所采用的技術(shù)，以便對其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的分析，但是作為運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究來說數(shù)據(jù)顯然單一。有部分研究者在研究網(wǎng)球技術(shù)時(shí)采用高速攝像與肌電測試儀同步的方法，肌電測試儀的加入有效的反映受試者肌肉的活動(dòng)與功能狀態(tài)。很少一部分研究者在研究網(wǎng)球技術(shù)時(shí)采用三機(jī)同步的方法，即高速攝像、肌電測試儀與三維測力臺(tái)同步測試。董方杰在測試網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員網(wǎng)前截?fù)魰r(shí)采用兩部高速攝影機(jī)，分析球拍與踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)之間的關(guān)系，及它們之間互相的跟進(jìn)動(dòng)作；于曉東在測試網(wǎng)球正手擊上旋球與平擊球時(shí)，采用PULNIX高速攝像機(jī)2臺(tái)，便攜式遙控肌電測試儀1套型號為MegaWin600，分析正手擊上旋球與平擊球，拍面與地面的夾角、上臂前臂的夾角及大臂與軀干的夾角，在擊球過程中肌肉的放電順序得出主要用力的肌肉及其用力順序；張?jiān)略跍y試網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員雙手反拍底線擊上旋球時(shí)采用三機(jī)同步的測試方法得出，哪些主要運(yùn)動(dòng)肌肉對使用技術(shù)時(shí)對球起到加速及增大球的力量，以及肌肉發(fā)力先后順序。林建健在中國男子優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)球的研究中采用了QUALISYS—MCU500紅外遠(yuǎn)射測試系統(tǒng)和Kistler測力臺(tái)對運(yùn)動(dòng)員發(fā)球動(dòng)作的過程進(jìn)行了測試。紅外遠(yuǎn)測系統(tǒng)與傳統(tǒng)的高速錄像相比可以對測試的結(jié)果快速反饋，省去了人工逐幀、逐點(diǎn)解析，避免了在人工解析過程中產(chǎn)生的誤差。

5 結(jié) 語

在有關(guān)網(wǎng)球技術(shù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究實(shí)驗(yàn)中，常用的儀器多為高速攝像機(jī)與肌電測試儀，極少數(shù)研究者使用了紅外遠(yuǎn)測系統(tǒng)。本文在收集資料過程中所了解到的足部壓力鞋墊也極少看到有相關(guān)研究者使用，說明網(wǎng)球在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究方面所使用的儀器比較單一，改良及相對更高端研究儀器的普及率較低。在網(wǎng)球測量儀器方面，希望有更多樣的測量儀器及現(xiàn)有的相關(guān)高端測量儀器普及率的增加。此外，網(wǎng)球基本技術(shù)的研究、相關(guān)運(yùn)動(dòng)技術(shù)與運(yùn)動(dòng)損傷之間的關(guān)系、身體素質(zhì)對網(wǎng)球技術(shù)的影響及制約網(wǎng)球技術(shù)發(fā)展的原因等方面的科研內(nèi)容應(yīng)增多一些，使網(wǎng)球在科研成果上的范圍更大，讓網(wǎng)球在國內(nèi)更好的發(fā)展。