現(xiàn)代網(wǎng)球正手擊球的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究進(jìn)展與展望

周金操

中圖分類號(hào)：G845? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A? ? ?文章編號(hào)：1009-9328（2022）02-179-02

摘? 要? 本文基于現(xiàn)有文獻(xiàn)，運(yùn)用錄像觀察法對(duì)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中正手擊球的握拍、準(zhǔn)備動(dòng)作、引拍過(guò)程、擊球進(jìn)行生物力學(xué)分析，梳理國(guó)內(nèi)外網(wǎng)球現(xiàn)代正手擊球力學(xué)（運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)）相關(guān)研究，總結(jié)技術(shù)動(dòng)作規(guī)律，分析國(guó)內(nèi)外正手技術(shù)的差異與結(jié)構(gòu)，為網(wǎng)球正手擊球力學(xué)特征提供一定的理論模型。研究發(fā)現(xiàn)，提高擊球力量的重點(diǎn)是發(fā)揮軀干力量，重視人體運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)鏈的整體性;現(xiàn)代正手引拍已從原來(lái)的大引拍式改為小引拍。

關(guān)鍵詞? 現(xiàn)代網(wǎng)球? 正手擊球? 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)

網(wǎng)球是一項(xiàng)優(yōu)美而激烈的運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)作舒展，強(qiáng)度可調(diào)，適應(yīng)不同人群，現(xiàn)在盛行全世界，被稱為“世界第二大球類運(yùn)動(dòng)”。網(wǎng)球發(fā)力擊球的先決條件是正確合理的身體姿勢(shì)和擊球技術(shù)，符合生物力學(xué)原理的正確技術(shù)動(dòng)作可以避免運(yùn)動(dòng)損傷，改善擊球效果。采用合適的動(dòng)作方式擊球時(shí)會(huì)感到輕松自然、協(xié)調(diào)連貫、流暢省力。反之，采用不合適的動(dòng)作方式會(huì)感到有力用不上、擊球不穩(wěn)、控制球較難。可見(jiàn)，動(dòng)作方式是否合適對(duì)技術(shù)的提高和全面發(fā)展有較大影響。

一、網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)原理

網(wǎng)球的運(yùn)動(dòng)離不開(kāi)力的作用，網(wǎng)球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一般分為兩種情況（過(guò)網(wǎng)與不網(wǎng)），不管是哪一種情況都離不開(kāi)力的作用。因此，保證網(wǎng)球的有效過(guò)網(wǎng)率在網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中尤為重要，這也將是網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始。

球拍擊球時(shí)施力F于球上，使球的速度（即球心速度）由原來(lái)的v1（擊球前一瞬間）改變?yōu)関2：（飛離球拍的一瞬間）。這個(gè)過(guò)程遵守“動(dòng)量定理”定律：Ft=mv2一mv1。式中，F(xiàn)為網(wǎng)球受到的力，t為力持續(xù)作用的時(shí)間，m為網(wǎng)球質(zhì)量。Ft為力F的沖量，mv1、mv2為動(dòng)量。再用公式來(lái)分析網(wǎng)球水平方向的運(yùn)動(dòng)。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)不考慮球速垂直于地面的分量，即運(yùn)動(dòng)員將來(lái)球循原方向打回去。于是v2與v1在同一直線上，只是方向相反?？梢詫⒐降氖噶啃问胶?jiǎn)化為數(shù)量形式，即v2以正數(shù)表示，而v1則以負(fù)數(shù)表示。公式簡(jiǎn)化為：Ft=mv2+mv1：其中v2、v1均為速度的絕對(duì)值（正數(shù)）。或者寫(xiě)成mv2=Ft一mv1，由公式可見(jiàn)Ft必須大于mv1，v2才可能是正數(shù)，也才有可能將球打回對(duì)方場(chǎng)地。就是說(shuō)，來(lái)球速度愈大，回球時(shí)用力或給它水平方向的沖量也應(yīng)愈大[1，2]。因此，有的人往往會(huì)有這種錯(cuò)覺(jué)，以為對(duì)于迅猛的來(lái)球可以“借”來(lái)球的力量而無(wú)需用大力回?fù)?。其結(jié)果往往是擊球不過(guò)網(wǎng)或無(wú)法控制回球方向。對(duì)于速度較小的來(lái)球，如果用同樣的力度回?fù)?，由公式可?jiàn)，將會(huì)得到較大的v2，這時(shí)則應(yīng)適當(dāng)控制擊球力度，以免將球擊出界外。擊球方向與來(lái)球線路不一致時(shí)表明擊球者有改變球向的意圖，并稱這種擊球?yàn)樽兿驌羟?。由公式可得：從mv2=Ft+mv1，顯然，v1的方向就是來(lái)球的方向，v2的方向就是回球的方向，F(xiàn)就是運(yùn)動(dòng)員用球拍擊球的方向[3]。由此得到一個(gè)重要的結(jié)論：擊球方向并不就是回球的實(shí)際走向，回球究竟向哪個(gè)方向飛去，既與擊球有關(guān)也與來(lái)球有關(guān)，要看擊球的沖量Ft與來(lái)球的動(dòng)量mv1的矢量合成結(jié)果。

上旋擊球是網(wǎng)球正手擊球技術(shù)的基礎(chǔ)，也是保證過(guò)網(wǎng)率的必要擊球技術(shù)。上旋球在空中飛行時(shí)是繞球的額狀軸向前旋轉(zhuǎn)的，這種上旋飛行的球在馬格努斯效應(yīng)下使飛行中的球過(guò)網(wǎng)后急促下降，并快速的前沖，即入射角小于反射角[4-6]。打好上旋球首先必須像打平擊球一樣用力向前擊球，將球“擊入”拍線中，使球拍能“吃”住球。與此同時(shí)，即在球拍觸球的同時(shí)，迅速將球拍向上拉起。因此，上旋球技術(shù)的運(yùn)用在現(xiàn)代網(wǎng)球正手擊球技術(shù)中尤為突出，其打法進(jìn)攻性強(qiáng)，落地后反彈沖擊力大，穩(wěn)定性高，被現(xiàn)代職業(yè)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員經(jīng)常運(yùn)用。

二、現(xiàn)代網(wǎng)球正手擊球握拍方式

握拍方式有大陸式、東方式和西方式三種。在正手擊球動(dòng)作技術(shù)中，除大陸式（主要用于削球）外，一般都采用東方式和西方式兩種方式。這兩種握拍方式的主要區(qū)別在于握拍時(shí)手心和“V”型虎口部位不同。西方式握拍方式是手掌置于拍柄的正下方，掌心向下，拇指與食指的“V”型虎口對(duì)準(zhǔn)拍柄右邊右方處，握拍的姿勢(shì)好似“一把抓”。東方式握拍方式是手掌與拍柄右邊緊貼，拇指與食指的“V”型虎口對(duì)準(zhǔn)拍柄的右上斜面和左上斜面的上端中間，握拍的姿勢(shì)好似“握手”一樣[7-8]。需要注意的是，西方式握拍會(huì)增加加速揮拍時(shí)肘部外翻壓力，增大網(wǎng)球肘發(fā)生的可能性。西方式握拍方式最大的特點(diǎn)是手腕和肘關(guān)節(jié)可以充分彎曲，有利于加快擊球速度和加大擊球力量，特別是可以擊出有威力的上旋球來(lái)，增加進(jìn)攻威力，達(dá)到直接得分目的。目前，現(xiàn)代網(wǎng)球正手擊球技術(shù)主要采用偏西方式握拍方式，并采用末端型的握拍。然而，握拍方式也與擊球的臨場(chǎng)應(yīng)變有關(guān)，半西方式和西方式正手握拍是現(xiàn)在最廣泛使用的握拍方式。

三、現(xiàn)代網(wǎng)球正手擊球站位方式分析

擊球時(shí)的站位動(dòng)作方式分為開(kāi)放式和關(guān)閉式兩種。開(kāi)放式站位動(dòng)作方式是在球拍做后引和后擺動(dòng)作的同時(shí)，右腳向右轉(zhuǎn)，左腳向右斜前方呈45°角邁出[9]。開(kāi)放式站位動(dòng)作方式最大的特點(diǎn)是可通過(guò)臀部、腰部、肩部的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)動(dòng)員全身的力量擊出更有威力的球。職業(yè)網(wǎng)球選手大致都習(xí)慣這種站位動(dòng)作方式。網(wǎng)球選手在后擺結(jié)束時(shí)刻肩的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度通常會(huì)大于髖的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度，這一指標(biāo)以肩髖分離角呈現(xiàn)，肩髖分離角越大，說(shuō)明選手軀干的擰轉(zhuǎn)幅度更大。將軀干肌肉向反方向拉伸，將在不影響收縮力的情況下對(duì)收縮的速度產(chǎn)生良好的影響。在前人關(guān)于高爾夫擊球的研究中提出，肩髖分離角比單純注重肩的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度更為重要，優(yōu)秀高爾夫選手與一般選手相比，擊球的速度更快距離也更遠(yuǎn)，他們技術(shù)動(dòng)作的共同特征為具有更大的肩髖分離角。因此，開(kāi)方式站位的擊球站位在現(xiàn)代網(wǎng)球正手擊球技術(shù)中運(yùn)用較多，掌握這種站位方式也需要較好的身體素質(zhì)與堅(jiān)持不懈的訓(xùn)練。

四、現(xiàn)代網(wǎng)球正手擊球引拍的生物力學(xué)分析

（一）正手引拍方式

網(wǎng)球引拍擺動(dòng)方式有繞環(huán)引拍和直線引拍兩種動(dòng)作方式。繞環(huán)引拍動(dòng)作方式是球拍向后擺動(dòng)時(shí)，肩部與肘部稍抬起，手掌和拍面朝外，球拍頭向上并高于眼睛向后形成一個(gè)弧形動(dòng)作，這種引拍是需要較好的身體素質(zhì)，也是目前網(wǎng)壇較為流行的引拍方式。直線引拍動(dòng)作方式是球拍向后擺動(dòng)時(shí)，手掌和拍面與地面垂直，球拍頭低于來(lái)球直接向后拉。繞環(huán)引拍動(dòng)作方式動(dòng)作幅度較大，流暢連貫，節(jié)奏感好，協(xié)調(diào)性強(qiáng)，給人一種優(yōu)美的感覺(jué)，它最大的特點(diǎn)是能夠加快球拍向后擺動(dòng)的速度及拍頭的加速度，可以增加整個(gè)擊球的力量。在當(dāng)今職業(yè)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中，大多數(shù)運(yùn)動(dòng)員都采用這種后擺動(dòng)作方式，這種引拍動(dòng)作方式看起來(lái)比較簡(jiǎn)單方便，但實(shí)際操作時(shí)難度較大，不是任何參加網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的人都可以采用的。

（二）引拍擊球力的產(chǎn)生機(jī)制

由原理公式：F=ma=mv2-mv1可知，等式左邊為物體受到的沖量，右邊為物體動(dòng)量的增量?？梢?jiàn)，物體在受到外力作用時(shí)，物體動(dòng)量的增量等于其所受的沖量，這也就是動(dòng)量定理[10]。網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)屬于揮拍類運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員揮拍時(shí)就會(huì)產(chǎn)生揮拍速度，其揮拍速度在一定程度上決定這擊球的效果。根據(jù)上述力對(duì)球運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)制，也就是說(shuō)要求我們?cè)诰W(wǎng)球揮拍過(guò)程中要更多在短時(shí)間讓球獲得更大的速度，要求在最后用力前使身體盡可能“超越器械”。在現(xiàn)代網(wǎng)球正手擊球的引拍中也恰好符合這一原理，高、短、快、簡(jiǎn)、等引拍的特點(diǎn)正好使揮拍時(shí)能夠更好地獲得拍頭速度，以最短的時(shí)間完成此施力過(guò)程，以提高動(dòng)作速度。

五、現(xiàn)代網(wǎng)球正手擊球分析

網(wǎng)球正手擊球的文獻(xiàn)主要集中運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的分析中。在國(guó)外的相關(guān)研究中，最重要的發(fā)現(xiàn)是擊球時(shí)軀干的角速度與擊球時(shí)的球拍速度密切相關(guān)。一直以來(lái)軀干的轉(zhuǎn)動(dòng)是研究人員關(guān)注的重點(diǎn)，擊球過(guò)程中后腿的伸展釋放出能量，促使髖部的轉(zhuǎn)動(dòng)，之后軀干上部的轉(zhuǎn)動(dòng)也會(huì)帶動(dòng)肩的轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)論選手的水平如何，使用什么樣的站位方式，軀干的轉(zhuǎn)動(dòng)與球拍的速度高度相關(guān)[11]。另外，軀干轉(zhuǎn)動(dòng)前肩部肌肉的伸展性，下肢部分的轉(zhuǎn)動(dòng)和軀干的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)最后的拍頭速度有接近10%的貢獻(xiàn)率。應(yīng)該把這樣的現(xiàn)象理解為，軀干的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于球拍速度的貢獻(xiàn)率最大。因而，并不能從擊球時(shí)刻軀干轉(zhuǎn)動(dòng)速度上區(qū)分高水平選手和一般水平選手，這與國(guó)外的研究結(jié)果截然不同，國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)頂尖的網(wǎng)球選手在擊球瞬間軀干的轉(zhuǎn)動(dòng)速度明顯快于高水平選手，也就是說(shuō)在擊球的前一瞬間軀干是最先出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。

綜上可知，任何動(dòng)作的有效完成都不是靠孤立的肌肉或肌群參與，幾乎所有動(dòng)作的用力都是發(fā)于腿部由下而上且身體的先后協(xié)同完成。盡管很久以前人們就認(rèn)識(shí)到軀干的轉(zhuǎn)動(dòng)在正手擊球過(guò)程中的重要性，但是迄今為止對(duì)網(wǎng)球軀干轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的科學(xué)研究依然很少。另外，采用現(xiàn)代高抬肘這種揮擊動(dòng)作方式擊球時(shí)，擊球點(diǎn)須靠近身體偏前高處，擊球時(shí)的站位步法大多用開(kāi)放式姿勢(shì)。

六、結(jié)論與展望

網(wǎng)球正手擊球力學(xué)研究在國(guó)際上引起了廣泛的關(guān)注，國(guó)內(nèi)前期對(duì)此也進(jìn)行了深入剖析，但近幾年相關(guān)研究主要集中在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析上，并對(duì)技術(shù)動(dòng)作的進(jìn)化出現(xiàn)停滯且與國(guó)際斷軌，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)網(wǎng)球選手正手擊球技術(shù)已然與國(guó)際高水平選手技術(shù)動(dòng)作脫節(jié)。目前國(guó)際學(xué)者將焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向?qū)嶋H比賽中正手擊球動(dòng)作的動(dòng)態(tài)變化，某環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)特征不再局限于其表面，更深層次分析其關(guān)節(jié)部位的骨骼運(yùn)動(dòng)特征，并不斷優(yōu)化正手擊球技術(shù)動(dòng)作的動(dòng)態(tài)變化。

目前，仍然應(yīng)當(dāng)從技術(shù)動(dòng)作規(guī)律和運(yùn)動(dòng)損傷規(guī)律角度出發(fā)，探索符合國(guó)內(nèi)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員人體結(jié)構(gòu)的規(guī)律性特征。掌握研究的動(dòng)態(tài)性和實(shí)踐可行性，精湛精細(xì)化思考問(wèn)題的全面性，旨在提升網(wǎng)球正手擊球“訓(xùn)—賽—研”的緊密性。

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