網(wǎng)球正手擊球技術(shù)生物力學(xué)模型人體環(huán)節(jié)研究

□ 張超 楊彬 高書芳 （.長江大學(xué)體育學(xué)院 湖北 荊州 43403；.長江大學(xué)物理與光電工程學(xué)院 湖北 荊州 43403）

在我國，網(wǎng)球運(yùn)動已經(jīng)從貴族走向平民化，越來越多的人開始喜歡并從事網(wǎng)球運(yùn)動。無論是高水平運(yùn)動員還是網(wǎng)球初學(xué)者，都需要學(xué)好各項(xiàng)基本技術(shù)，在網(wǎng)球的各項(xiàng)基本技術(shù)中，正手擊球是最基本也是運(yùn)用最多的技術(shù)。正手擊球是比賽中進(jìn)攻得分的制勝法寶，也是網(wǎng)球最基本的擊球技術(shù)，是最基本的進(jìn)攻和防守手段。隨著現(xiàn)代競技網(wǎng)球的發(fā)展趨勢，對正手擊球的要求也越來越高，在網(wǎng)球的各項(xiàng)基本技術(shù)中，正手擊球是運(yùn)用最多的一種擊球方式，根據(jù)技術(shù)統(tǒng)計(jì)分析一場比賽中使用正手擊球的頻率占比賽的70%左右。手擊球可以分為兩種：上旋球和平擊球。正手擊球技術(shù)是網(wǎng)球各項(xiàng)技術(shù)中最基本的，也是使用率最高的，約占比賽擊球的70%-80%。由上旋球的特點(diǎn)，我們可知該技術(shù)前沖力量大，彈跳高，可掌握比賽的主動權(quán)，使對方處于被動狀態(tài)，達(dá)到進(jìn)可攻、退可守，靈活機(jī)動；而純粹的大力平擊球由于其力量大，速度快，落點(diǎn)深，是比賽得分的有力手段。從某種意義上說，正手上旋球和平擊球的掌握和運(yùn)用的好壞，直接反映運(yùn)動員網(wǎng)球技術(shù)水平的高低，也對其比賽的勝負(fù)結(jié)果產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。要想獲得高質(zhì)量的正手擊球，除了長時(shí)間的訓(xùn)練以外，運(yùn)用三維高速攝像機(jī)，獲得人體環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，并通過文獻(xiàn)資料與優(yōu)秀運(yùn)動員做對比，可以有針對性的提高正手擊球技術(shù)的改進(jìn)。

1、研究對象與研究方法

1.1、研究對象

網(wǎng)球運(yùn)動員正手擊球動作。

1.2、研究方法

（1）文獻(xiàn)資料法。

根據(jù)本研究需要，在長江大學(xué)圖書館，中國知網(wǎng)，以及各類核心期刊中，查閱和收集了大量與網(wǎng)球正手擊球以及網(wǎng)球正手擊球運(yùn)動生物力學(xué)的相關(guān)文獻(xiàn)，然后認(rèn)真閱讀相關(guān)資料，從而了解國內(nèi)外研究動態(tài)，并對相關(guān)資料進(jìn)行分析比較、分類整理，確定與本研究有關(guān)的運(yùn)動學(xué)參數(shù)。

（2）三維錄像解析法。

運(yùn)用JVC GC-PX10AC高速攝像機(jī)，在成都體育學(xué)院紅土網(wǎng)球場進(jìn)行拍攝。拍攝過程中兩臺攝像機(jī)主光軸約成90°夾角，兩機(jī)高都約為1.5m，兩機(jī)離拍攝對象大約都為13.5m。解析過程采用3-DSignal Tec解析系統(tǒng)，星高鈦3-D Signal TECV3.2HDC解析系統(tǒng)業(yè)余網(wǎng)球運(yùn)動員模型選自Japanese人體模型(16個(gè)環(huán)節(jié)，21個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn))，因研究需要，添加了拍頭頂端測試點(diǎn)，同時(shí)添加了肩髖投影環(huán)節(jié)角這個(gè)測試角度，解析時(shí)采用逐幅解析。對所獲得的原始數(shù)據(jù)運(yùn)用低通數(shù)字濾波法進(jìn)行平滑處理，截?cái)囝l率為8赫茲，從而獲取運(yùn)動員上肢肩肘下髖膝踝的相關(guān)運(yùn)動學(xué)數(shù)。見圖1：

2、結(jié)果與分析

隨著網(wǎng)球球拍技術(shù)、網(wǎng)線材料、正手擊球技術(shù)的不斷革新，網(wǎng)球正手擊球技術(shù)已成為國際優(yōu)秀網(wǎng)球運(yùn)動員獲取比賽的基礎(chǔ)，在不斷的完善正手擊球技術(shù)的同時(shí)，通過力學(xué)分析，獲得人體的各項(xiàng)力學(xué)數(shù)據(jù)，可以為接下來的比賽和訓(xùn)練提供更詳實(shí)的數(shù)據(jù)，具有很高的參考價(jià)值。網(wǎng)球正手擊球技術(shù)是網(wǎng)球比賽當(dāng)中最常用到的一門技術(shù)，每一個(gè)優(yōu)秀的運(yùn)動員最具威脅性的技術(shù)往往是正手擊球技術(shù)，也是能夠獲取制勝分的關(guān)鍵，在一場比賽當(dāng)中，正手的制勝分和非受迫性失誤通常都是一場比賽獲得勝利與否的指導(dǎo)性指標(biāo)。正手擊球技術(shù)的站位姿勢現(xiàn)階段大體分為三種：第一種是封閉式擊球站位。第二種是半開放式擊球站位。第三種是開放式擊球站位。引拍當(dāng)今網(wǎng)壇流行“C”形引拍，也就是通常所說的弧形引拍。費(fèi)德勒、納達(dá)爾一般采用開放式或者半開放式站位擊球，這樣更有利于他們在底線進(jìn)行相持球時(shí)能夠盡早的回位，同時(shí)這兩種站位，相較于封閉式站位擊球，要求擊球點(diǎn)更加靠前，能夠較好的完成上升期的擊球，縮短擊球的時(shí)間，加快擊球的節(jié)奏。封閉式站位擊球一般應(yīng)用半場出現(xiàn)能夠一拍制勝的機(jī)會球，將全身的力量由后腳轉(zhuǎn)移到前腳，產(chǎn)生更強(qiáng)的擊球力量，缺點(diǎn)在于回位比較慢，不能夠較好的迎接快速來球?；⌒我哪軌蚴咕W(wǎng)球運(yùn)動員在引拍階段很好放松，同時(shí)在準(zhǔn)備擊球過程中做好由靜變化為動態(tài)的準(zhǔn)備，也有利于運(yùn)動員更好的轉(zhuǎn)動肩部，為擊球做好準(zhǔn)備。正手擊球動作是從準(zhǔn)備動作開始，持拍手握住球拍的拍柄底部，非持拍手扶住拍頸位置，雙腳開立，大致與肩同寬。雙膝彎曲，頭部向前對著來球，身體保持放松狀態(tài)。在引拍準(zhǔn)備擊球之前，球拍向持拍手的一側(cè)弧形引拍，由耳部向上引拍至頭頂處，手臂隨之下垂，使得球拍的拍頭低于腰部，按照現(xiàn)代網(wǎng)球正手技術(shù)的發(fā)展趨勢以及觀察費(fèi)德勒、納達(dá)爾的視頻錄像，在球拍引至腰部位置處時(shí)，不再向后引拍，以便縮短引拍距離，在引拍的同時(shí)，肩部向后轉(zhuǎn)動至于腰部同一垂直線處，或稍微靠前，靠后，肘關(guān)節(jié)伸展一定角度，手腕處于放松狀態(tài)，在腕關(guān)節(jié)和球拍之間，形成一個(gè)90°左右的夾角。雙腿分開站立，持拍側(cè)腳略微向后，雙膝彎曲，呈放松狀態(tài)。在擊球瞬間，手腕向后做一個(gè)輕微的甩腕動作，同時(shí)踝關(guān)節(jié)向下蹬地，給予身體一個(gè)反作用力，力量向上傳導(dǎo)順序?yàn)轷钻P(guān)節(jié)膝關(guān)節(jié) 髖關(guān)節(jié) 肩關(guān)節(jié) 肘關(guān)節(jié)腕關(guān)節(jié) 球拍，形成一個(gè)完整的動力鏈，在擊球的瞬間，分為直臂擊球和曲臂擊球兩種擊球方式，費(fèi)德勒、納達(dá)爾采取的是直臂擊球方式，肘關(guān)節(jié)完全伸直或者是接近伸直。髖關(guān)節(jié)帶動整個(gè)身體進(jìn)行轉(zhuǎn)動，膝關(guān)節(jié)蹬伸，非持拍手隨著身體一起轉(zhuǎn)動。在擊球結(jié)束的時(shí)候，蹬地轉(zhuǎn)體結(jié)束，身體轉(zhuǎn)動180°。費(fèi)德勒、納達(dá)爾手臂、手腕向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，形成雨刷式隨揮，非持拍手在身體的另一側(cè)接住球拍，結(jié)束正手接球，此階段稱為隨揮階段。

引拍階段是正手擊球技術(shù)的第二階段，是身體由靜態(tài)轉(zhuǎn)為動態(tài)，準(zhǔn)備迎接來球的階段。運(yùn)動員將手腕放松，球拍由持拍手一側(cè)向上引拍，持拍手的肩部同時(shí)向后方轉(zhuǎn)動，非持球手自然打開，跟隨整個(gè)上半身一起向后轉(zhuǎn)動，膝關(guān)節(jié)向下自然放松彎曲到一定角度，手腕放松，隨后將肩關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)準(zhǔn)備放下，兩關(guān)節(jié)同時(shí)處于放松轉(zhuǎn)態(tài)。引拍階段到此時(shí)結(jié)束。引拍階段，應(yīng)盡量放松，避免因?yàn)榫窬o張而產(chǎn)生身體肌肉緊張，導(dǎo)致整個(gè)身體僵硬，無法發(fā)力。在引拍的過程中，根據(jù)視頻和錄像觀察，優(yōu)秀運(yùn)動員的頭部是保持固定不動的，以免因?yàn)轭^部的晃動，而致使身體的穩(wěn)定性發(fā)生改變，使得揮拍擊球產(chǎn)生不良影響。在引拍階段，要保證肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)與上半身有一定的角度，使得肩關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)相對于上身處于伸展?fàn)顟B(tài)，在伸展同樣距離的情況下，肩角和肘角成反比，肘角越大，肩角越小，肘角越小，左肩角就越大。也能夠讓運(yùn)動員在隨后的擊球過程中，使用直臂擊球過程中，產(chǎn)生更大的角速度。同時(shí)在髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)應(yīng)該保持放松彎曲的狀態(tài)，在蹬地轉(zhuǎn)體的時(shí)候，可以獲得更大的向上的力量。

揮拍階段是在引拍結(jié)束后，球拍由身體的側(cè)后方向前揮拍，直到擊打到球的過程。揮拍階段：手臂逐漸向后下做預(yù)擺，肩關(guān)節(jié)向前轉(zhuǎn)動，肘關(guān)節(jié)慢慢伸展成直線狀態(tài)，腕關(guān)節(jié)同時(shí)向后擺動，踝關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)向上傳導(dǎo)蹬地轉(zhuǎn)體的力量。在揮拍擊球前,肘關(guān)節(jié)伸展成180°，或者接近于180°，這樣能增加角速度，從而轉(zhuǎn)換為線速度,增加拍頭速度。因?yàn)榫W(wǎng)球正手擊球是一個(gè)舒展的鞭打動作，所以在擊球的瞬間，上下肢體協(xié)調(diào)用力，各個(gè)環(huán)節(jié)達(dá)到最大值。同時(shí)，由于角速度增大，因而增大身體的線速度，在手腕、肩、肘，速度都會有明顯的提升。

隨揮階段是球拍在接觸球，同時(shí)開始繼續(xù)向前揮拍的，直至球拍停止下來，準(zhǔn)備擊球下次來球的過程。因?yàn)楝F(xiàn)代網(wǎng)球的特點(diǎn)是要求回位時(shí)間早，所以產(chǎn)生不同于以往傳統(tǒng)的隨揮動作，現(xiàn)代正手擊球是將球拍隨揮至身體的另一側(cè)結(jié)束，而不是向以往上收到肩以上。不過因?yàn)榧{達(dá)爾隨揮有其獨(dú)特的方式，是球拍收回至頭頂反向旋轉(zhuǎn)，故一般人最好不要嘗試模仿。

在隨揮階段，受測試者的肩關(guān)節(jié)角度是由最大值147.4°逐漸下降至98.1°，這表明受測試者在隨揮階段轉(zhuǎn)肩幅度比較大，能夠?qū)⑶蚺幕厥罩辽眢w的另一側(cè)，而納達(dá)爾的左肩角為113.1°，這表明納達(dá)爾在隨揮階段，收拍動作是位于頭頂?shù)纳戏?，雖然不是通常的收拍方式，但是這樣也有助于他能夠擊打出強(qiáng)烈的上旋球出來。

因?yàn)槭芗珀P(guān)節(jié)角度影響，肘關(guān)節(jié)角度同樣也會向內(nèi)旋轉(zhuǎn)收回，在這個(gè)階段，受測試者是由175.3°，降至55.8°，這也證明受測試者的肘關(guān)節(jié)回收幅度較大，能夠達(dá)到雨刷式收拍的效果。而納達(dá)爾是87.9°，因?yàn)槠涮厥獾氖张姆绞剑栽陬^頂，其肘關(guān)節(jié)仍然彎曲的程度比較大。

3、研究結(jié)論

在正手擊球過程中，人體的主要參與發(fā)力做功的環(huán)節(jié)是踝環(huán)節(jié)，膝關(guān)節(jié)，髖關(guān)節(jié)，肩關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)，腕關(guān)節(jié)，持拍手，最后將所有力量傳導(dǎo)至球拍，使得球拍產(chǎn)生向前向上的加速，從而在擊球時(shí)，給予球更強(qiáng)的力量和旋轉(zhuǎn)。在現(xiàn)代網(wǎng)球技術(shù)發(fā)展趨勢，同時(shí)根據(jù)測試的相關(guān)數(shù)據(jù)可以得知，正手擊球技術(shù)的關(guān)鍵在于引拍小，轉(zhuǎn)髖幅度大，下蹲充分，所以這要求運(yùn)動在肩關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的時(shí)候，角度要相對小，在揮拍的過程中，髖關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動幅度要盡可能大，能夠接近180°，是比較理想的狀態(tài)，在揮拍的過程中，肘關(guān)節(jié)要盡量舒展，可以有效的加快腕關(guān)節(jié)和拍頭的速度，產(chǎn)生更大的動量，使得回球更有力量和旋轉(zhuǎn)。