羽毛球“殺球”動作中 “鞭打原理”的應用

賈婷婷 吳金文

（1.牡丹江師范學院，黑龍江 牡丹江 157011；2.牡丹江大學，黑龍江 牡丹江 157011）

1 引言

鞭打動作是許多體育技術動作的重要組成部分，很多項目中的身體動作都被認為是鞭打動作，［4］羽毛球后場殺球動作為有器械打擊性鞭打動作形式，其運動規(guī)律是首先使身體軀干部位產(chǎn)生加速獲得一定動量，然后通過揮臂使軀干制動，將軀干的動量傳給上肢，［1］最終傳至球拍。查閱國內(nèi)外文獻發(fā)現(xiàn)，對羽毛球殺球鞭打動作的研究具有以下兩個問題：一是針對羽毛球殺球的研究，多基于運動技術及運動戰(zhàn)術方面的研究，并未在鞭打動作理論方面進行研究；［6］二是關于鞭打動作理論的分析大多是對投擲性鞭打動作及打擊性鞭打動作這兩大類綜合性分析，［7］缺乏針對羽毛球殺球這一單項的技術動作的生物力學的分析。

本研究基于以上情況，通過對一名專業(yè)羽毛球運動員的徒手殺球動作三維拍攝，分析其生物力學數(shù)據(jù)，印證鞭打原理在羽毛球殺球動作中的充分體現(xiàn)。

2 研究對象及方法

2.1 研究對象

研究對象為一名羽毛球?qū)I(yè)男子運動員，后場殺球動作。

表1 測試對象的基本情況

2.2 研究方法

2.2.1 實驗法

利用2臺Quintic公司的Gig E LIVE High-Speed 攝 像 頭 采 用 Quintic MultiCapture軟 件同步對測試對象的運動過程進行了運動學三維拍攝，拍攝錄像前拍攝坐標框架和標尺，拍攝頻率為150Hz。采用美國艾利爾運動生物力學解析系統(tǒng)APAS對錄像進行數(shù)字化處理，在解析過程中依據(jù)人體模型的標準和研究需要選取實驗對象右側(cè)上肢及下肢7個標志點（位置見表2），對原地起跳正手殺球的整個鞭打動作構(gòu)成進行解析處理，對解析數(shù)據(jù)采用digital-filter低通數(shù)字濾波法進行平滑處理，截斷頻率為8Hz，獲取所需的原始數(shù)據(jù)指標。

表2 標志點的命名與部位

2.2.2 實驗步驟

步驟一，按實驗要求準備器材，調(diào)整兩個鏡頭位置、高度、角度，兩臺攝像機主光軸夾角成90°；

步驟二，對測試空間進行標定，對測試對象進行關節(jié)標點（見圖1）；

步驟三，檢查準備工作是否到位，拍攝坐標框架；

步驟四，對動作進行預實驗；

步驟五，對動作進行拍攝。

3.研究結(jié)果與分析

3.1 研究范圍的確定

圖1 殺球技術各階段動作劃分

如圖1所示，為實驗研究選取其中的一個羽毛球殺球完整動作，該動作劃分為下蹲階段到落地緩沖階段四個階段［5］（四個階段具體劃分見表3）。

表3 殺球動作階段劃分

揮拍擊球階段（0.972-1.104） 騰空重心達到最高瞬間(e3)-肘關節(jié)角度增大到最大瞬間(e4) E3 T3落地緩沖階段（1.105-1.356） 肘關節(jié)角度增大到最大瞬間(e4)-全腳掌落地瞬間(e5) E4 T4

3.2 從角速度變化分析動量矩傳遞

表4 各環(huán)節(jié)最大角速度時段對應表

圖2 各環(huán)節(jié)角速度變化曲線圖

鞭打動作是靠各環(huán)節(jié)動量矩的傳遞實現(xiàn)的，是由質(zhì)量較大的近端環(huán)節(jié)軀干向質(zhì)量較小的末端環(huán)節(jié)腳、手傳遞。由圖2及表4可看出，身體軀干環(huán)節(jié)角速度出現(xiàn)兩次數(shù)值基本相同的峰值，分別在E1、E3階段。因動量矩的公式是M=Jβ，末端環(huán)節(jié)的質(zhì)量小，轉(zhuǎn)動慣量就小，根據(jù)動量守恒定理它的角速度就大，所以從角速度的變化就清晰的看出動量矩的傳遞情況（表4）。關于羽毛球殺球的鞭打動作的動量傳遞通常指由軀干向上臂再到前臂最后到手的傳遞過程，但在E1階段下蹲準備起跳，身體軀干因上肢擺動先于大腿加速運動，首先在0.550秒軀干角速度到最大突然制動，獲得角動量168.1kg·m/s，角動量向鄰近的遠端環(huán)節(jié)傳遞，依次為大腿118.4kg·m/s、小腿65.7kg·m/s，角動量的不斷傳遞使末端環(huán)節(jié)獲得很大的角速度及線速度，［2］最后蹬地給地面較大的作用力，地面的反作用力使身體起跳騰空。圖2中的身體軀干角速度第二個波峰就是為使最末端環(huán)節(jié)——球拍獲得最快的速度而產(chǎn)生的角動量，根據(jù)動量守恒定理，末端前臂的質(zhì)量小，轉(zhuǎn)動慣量小，動量矩傳遞至最末端，角速度達到最大值873.9°/s。因此，在羽毛球殺球動作中有兩次動量矩傳遞過程，第一次是軀干——大腿——小腿——足的傳遞過程，第二次是軀干——上臂——前臂——手的傳遞過程，第二次是在E3階段的揮拍擊球階段，從圖2看出角速度曲線更陡、更明顯，速度增加更快。

3.3 從關節(jié)角度分析環(huán)節(jié)制動情況

表5 各關節(jié)最大角度時段對應表

運用殺球技術，需全身協(xié)調(diào)配合才能合理完成整個動作，將表4、表5對照觀察，發(fā)現(xiàn)各關節(jié)角度從E1-E4各階段達到最大前近側(cè)環(huán)節(jié)的角速度也達到最大值，如引拍階段軀干與大腿角度逐漸增大，髖關節(jié)角度達到最大175.8°后制動，角度不變動量向大腿傳遞，使下肢關節(jié)的動量逐步積累，達到起跳目的；再如擊球階段為充分調(diào)動上肢的力量，使身體后仰幾乎呈“弓形”準備發(fā)力擊球，［6］上肢環(huán)節(jié)加速運動，軀干角速度達到最大后，接著肩關節(jié)角度也達到最大160.7°后制動，開始向鄰近末端環(huán)節(jié)傳遞動量矩，依次制動，依次疊加，達到最佳擊球效果。以上說明各關節(jié)角度為完成動作增大到最大時，近側(cè)環(huán)節(jié)突然制動，近端環(huán)節(jié)的依次制動，將動量矩傳遞到末端環(huán)節(jié)，使末端環(huán)節(jié)的運動速度依次合成疊加。

3.4 肩、肘關節(jié)的角度對擊球效果的影響

圖3 肩、肘關節(jié)角度變化曲線圖

要得到良好的殺球效果就要對肩、肘關節(jié)的角度有所要求，肩、肘關節(jié)在E1、E2階段角度變化相反，上臂與軀干的角度不斷增大，為完成超越器械階段的動作，上臂向內(nèi)收，前臂后屈，這樣可以縮短揮臂時以肩關節(jié)為軸的轉(zhuǎn)動半徑，減少轉(zhuǎn)動慣量，提高揮臂的初速度，這種反向運動預先拉長肌肉，可以延長肌力的作用距離。之后揮臂同時伸肘，加長轉(zhuǎn)動半徑，增加揮臂的速度，殺球才有力量。其中上臂甩得越直，揮動半徑越大，速度就越快，所以肘關節(jié)的角度越接近180度擊球效果越好。

4 結(jié)論

4.1 運用角速度變化分析出動量矩傳遞過程，在羽毛球殺球動作中存在兩次動量矩傳遞，第一次是軀干——大腿——小腿——足的傳遞過程，第二次是軀干——上臂——前臂——手的傳遞過程，這就對軀干核心力量的要求較高，并且在技術動作訓練中，需要在合理的角速度變化范圍內(nèi)進行有針對性的腰腹力量訓練。

4.2 在羽毛球殺球的鞭打動作中，合理的關節(jié)角度為動量矩的傳遞提供良好的前提，各環(huán)節(jié)的制動具有時序性，從數(shù)據(jù)中了解各關節(jié)的發(fā)力順序，充分體現(xiàn)了鞭打動作的關節(jié)依次發(fā)力，使各環(huán)節(jié)動量矩逐步積累，運動速度依次疊加。

4.3 揮拍擊球時應使肘關節(jié)角度盡量達到180度，加長轉(zhuǎn)動半徑增加揮臂速度，以形成最好的擊球效果，為訓練過程中屈肘擊球的動作提供了理論依據(jù)。