沖量定理在網球技術動作中的應用研究

王新剛，譚明義，沈克印

（南京師范大學體育科學學院，江蘇 南京 210046）

技戰術分析

沖量定理在網球技術動作中的應用研究

王新剛，譚明義，沈克印

（南京師范大學體育科學學院，江蘇 南京 210046）

根據力學和運動生物力學的原理，分析了沖量定理在網球技術動作中的運用和球在被擊打撞擊時的物理學特點。通過分析，提出了擊球時的最佳擊球的區域范圍以及擊球時充分“包裹”球以延長擊球時拍面與球的接觸時間（t），同時通過分析得出如何在擊球時增大擊球力量（F）和拍面與球的接觸時間（t），并提出了相應的訓練注意事項，以期為網球技術的不斷完善和網球愛好者提供參考和幫助。

沖量定理；網球運動；應用；研究

1 沖量定理在網球運動中的意義

在運動生物力學中，研究網球的運動可把網球的球心看作一個質心，根據力學中的質心運動定理，網球受外力作用時其質心，即球心的運動。就如同作用在球上的外力和球的質量都集中在球心的一個質點的運動情況一樣，根據沖量定理可知，擊打出去的球速不僅與網球受到的作用力（F）有關，同時也和作用時間（t）有關。所以，在相同的作用力（F）情況下，網球在拍弦上停留時間（作用時間t）越長（即在網球上所謂的“包住球”），球速就會越快，但擊球時通過質心的位置決定球的飛行軌跡。理解了沖量定理在網球中的意義才能在網球運動中更好地運用。下面將列舉在網球運動中最常用的幾種技術，對沖量定理在網球其中的應用進行分析。

2 網球技術動作中沖量定理的應用分析

2.1 在平擊球中的應用分析

所謂的平擊球就是速度快，球落地后前沖力大、球的飛行路線較直、在擊球過程中球拍幾乎是水平運動，但其準確性和控制力較差。根據力學中的質心運動定理可知，當網球所受外力通過球心，則網球上各點的質心相同，不發生轉動，根據沖量定理可知，平擊球是因與在同一直線上，只是方向相反。因沖量是矢量具有方向性，可以將①式的矢量形式簡化為數量形式，即表示正數，而則表示負數。①式則可以簡化為：

從圖1可以看出，在擊打平擊球過程中，沖量F·t要經過質心，要想得到更快的球速要取決于作用于球上的力（F）大小和拍面與球接觸時間（t）的長短。一般情況下，一個人的絕對力量是一定的，我們就是可以假設當作用力（F）一定的情況下，拍面與球的接觸時間（t）的長短，決定了球的最終速度，這一點在頂尖的網球選手中體現的最為明顯，“包球”非常充分，因而能打出速度很快的球，以導致對手的被動或失誤。所以，要擊出速度很快的平擊球時要注意，擊打時F·t要經過球的質心，拍面與球接觸的時間（t）應盡量延長。

2.2 在上旋球中的應用分析

上旋球最大的特點是過網高、旋轉強，有時接近底線下墜快、失誤少，落地反彈后有一個加速的過程。從力學原理可知，要使球旋轉，則需要力矩（M）。力矩等于作用在球上的力（F）和此力到球心的垂直距離（L）的乘積。寫成公式就是M=FL。若L=0，則作用力通過球心，該球不產生任何旋轉，就是上面所闡述的平擊球。若（F）不變，（L）增大，該球產生旋轉。如圖2所示，再由沖量定理可得知，作用力在通過球拍傳遞到球上時又分為向前的作用力（F1）和向上的作用力（F2），當作用力不變時，若向前的作用力（F1）越大，則向前的飛行越快，若向上的作用力（F2）增大，則旋轉越強。由圖2可以看出，當力矩（L）在一定的范圍內時作用力的一個分力（F2）能使球產生旋轉。

再由圖3可知，可以列出一個方程式來求出力矩（L）與球的半（r）的關系，在理想的情況下，即當L=Sin（α）·r ----④

因∠F2OF1=90°，如④式可知。在如圖4所示，當∠α=45°時，這時L=1/2r沖量·t只有向上的動能，這時擊打出去的球只產生旋轉，沒有向前的動能，擊打出去的球不能到達對方的有效區域。如圖5所示，當∠α=0°，則力矩L=0時，球的飛行路線為力（F1）和（F2）合力，則是與直線001重合的·t，這樣的情況下擊打出去的球會朝著前上方向飛行。

再如圖6所示，假設在球拍與球的接觸時間（t）相同的情況下，擊打時力（F）越大，擊打出去的球落在有效區域外的可能性越大，如圖6中的第一條拋物線。如果力（F）越小，擊打出去的球落點有被網帶攔住和落在有效區域內兩種可能，分別如圖6中的第二條和第三條拋物線，由于擊打時球是向斜上方飛行，所以即使落在有效區內也沒有進攻性，不能控制在想要的落點，從而容易造成自己被動失分。所以，為了保證擊出去的球能控制在有效的區域和具有一定的攻擊性，根據以上分析我們可以得出一個理想的擊球區域，即當0°＜α＜45°時，0＜L＜1/2r時，在這個角度和力矩范圍內，擊出去的球既有一定的旋轉又有向前的速度。因此，在運用沖量定理去擊打球時有個較為明確的范圍，當力（F）一定，球拍“包裹”球的時間越長，得到的沖量t就很大，從而能擊打出旋轉強烈速度很快的球。在擊打上旋球時首先要像打平擊球一樣用力向前擊球，即力要大，同時將球“ 擊入”拍線中，使球拍能“ 吃”住球，使時間（t）增加。與此同時，在球拍觸球的同時，迅速將球拍向上拉起。向前、向上的動作要連貫流暢、一氣呵成，形成一個球拍“包住”球向斜上方發力的過程，這也是我們在看職業選手比賽時他們常常能擊出勢大力沉的球，從而迫使對手失誤，這也成為職業選手的一大利器。

2.3 在下旋球中的應用分析

下旋球的特點球過網時很低，既能打出較深的球又能打短球，落點容易控制，打球省力，控制范圍大，穩健準確，球落地后彈起也很低并伴有回彈現象，由于下旋球隊速度不是很快，所以其缺點是攻擊力量不大。如圖7可以看出，要使球有向下旋轉的方向，擊打球時擊打點方向應是朝下的。如圖8所示，如果擊打球的力與F2在同一條直線上，則此時的力的大小與方向都與（F2）相等。此時球只有向下的旋轉，沒有向前的動能，這時球不能打到對方場地，如果擊打球的力 與（F1）在同一條直線上，則此時的力的大小與方向都與（F1）相等。此時球向前走，但由于摩擦的原因球也有向下速度，但這時球的飛行路線是朝前下方，擊打出去的球會被網帶攔住。

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7

圖8

3 對沖量定理中兩個因素力（F）和時間（t）在網球運動中作用的分析

3.1 對力（F）的分析

由I=F·t可知，F的大小取決于身體個環節的用力順序正確并合理，以求達到動作的最優化，由于正手技術的動作由準備姿勢、后擺引拍、擊球動作（前揮擊球）、跟進隨揮四個部分構成。在探討各環節協調用力時，首先要探討用力順序，要明確其動作結構特征，由運動生物力學可知，正手擊球時運用的環節發力順序為膝（彎曲和伸直）→轉髖→轉腰→手臂繞肩→肘伸直-內旋→轉腕，所以擊打球前在準備姿勢中保持雙腿分開、低重心，保持平衡的同時利用慣性規律；在起動或擊球時，雙腿屈膝蹬地，地面會產生反作用力，為身體提供爆發性的動力（F），由于網球絕大部分的技術都是線動量與角動量的相互結合，因此在準備動作期間，保持雙肘緊貼身體，以便擊球時產生更大的力（F）；人體肌肉如同彈簧一樣，收縮時會積聚能量，擊球前的準備階段必須預張肌肉，擊球過程中，大肌肉群的發力與小肌肉群的控制相互配合，不僅依靠手臂力量，而且必須借助全身的協調用力才能擊出理想的球，有效調節身體個環節的協調用力，以獲得最大的力（F）。

由沖量定理可知，I=F·t，要得到最大的F，必須使人體各個環節協調用力，達到各個環節發力的最優化，在發球技術中，力（F）的大小和方向尤為重要，一般情況下把發球技術分為準備、拋球和引拍、揮拍擊球和隨揮跟進階段，再由生物力學分析可知，可以認為發球動作是一個協調鏈。人體協調鏈是指“體節的作用就像由一個環或身體的一部分產生的力量轉換成一環套一環的鏈條系統”（格羅佩爾，1984）。這些環節的最佳協調（時機） 將允許從一個體節移至另一體節，有效地轉換為全身的加速并闡述發球力（F）的來源并非依靠軀干和手臂產生的爆發力，而發球的爆發力的主要來源于腿部動作中的膝部的屈伸，正是這一動作產生的爆發力傳遞至整個鏈條系統。從而獲得最大的（F），整個發球的發力過程為蹬腿→轉髖→轉體→手臂繞肩→肘部伸展—小臂外旋→轉腕→隨球動作和落地腳。

3.2 對時間（t）的分析

3.2.1 對正手擊球中時間（t）的分析正手擊球有幾種，擊球者想擊打那種類型的球時要在擊球前一定要有充分的準備，要先預判球的位置，腳步要提前到位，引拍充分，在擊球時拍面與球接觸時間要長。如果是擊打上旋球，拍面與球接觸時向前送的少向上提拉的多些，擊球的部位也要注意。如果是平擊球拍面與球接觸時向前送的多，向上提拉的要少，這樣才能有充足的時間“包裹”住球，擊出快速穩定的球。

3.2.2 對發球技術中時間（t）的分析由于發球的種類多樣，有上旋、側旋、平擊之分，所以在準備動作充分的前提下球拍與球的接觸時間是關鍵的因素，發出旋轉不同的球主要是靠手腕的轉動和拍面的運行路經，所以在發球時眼睛要盯住球，在擊打是通過手腕的動作和拍面的運行軌跡充分的“包裹”住球，延長拍面與球的接觸時間，從而增大球的速度，同時也能很好地控制球的落點和角度。

4 注意事項

4.1 在訓練過程中要注意身體協調鏈的完整，要使腿、腰、上臂和前臂力量的協調配合，可以使身體發揮出最大的力，應著重結合腰腹、腿等的爆發力輔助訓練。只有這樣，腿、腰、上臂的擊球動作才能協調一致，產生“鞭打擊球”的效果，遵循身體肌肉發力的正常順序軀干帶動上臂，上臂帶動前臂，以發揮各關節點的加速作用，才能從整體上發揮人體的最大力量，提高擊球時的速度。

4.2 在網球技術動作中，要發揮出最大的力，與運動員的爆發力有很大關系，所以發展持拍臂的屈、伸、內收和外展肌群的力量尤為重要，即在訓練過程中要注意：（1）在速度不改變的情況下增強力量；（2）在力量不改變的情況下增強速度；（3）同時加強力量和速度。采用通過啞鈴或杠鈴片等器械，讓上臂進行符合網球運動要求的屈、伸、內收和外展的速度力量訓練，可迅速提高運動員上臂的爆發力，從而增加力。

4.3 訓練時要注意掌握合理的擊球時間和擊球位置，一次擊球后，應迅速放松，注意動作還原，為下一次擊球做充分準備。這樣才能增加擊球前的準備時間，增加擊球時的時間。

4.4 訓練時要注意對球感的訓練，這樣才能準確判斷球的飛行路經，并作出相應的技術動作。擊球時眼睛要時刻盯住球，在擊打的瞬間看準擊球的部位，這樣能保證在擊球時能充分“包裹”住球，即增加擊球的時間，又能保證擊球時的準確性和穩定性。

5 結 論

5.1 通過對沖量定理智網球運動中的應用分析，得出了一個最佳的擊球區域范圍。

5.2 通過分析得出了，要使擊球的速度和力量增加，必須增加力和擊球時拍面與球接觸時間。

5.3 通過對沖量定理的兩個因素和進行分析總結出，要使在擊球時力量增大和拍面與球的接觸時間延長，就要充分發揮身體協調的作用，以達到最大的力，且要在擊球時充分的“包裹”住球。

[1] 王希升.對乒乓球、網球女運動員上臂力量特點的研究[J].沈陽體育學院學報，2000（3）：7-10.

[2] 彭承基.提高網球擊球技術的生物力學分析[J].北京體育大學學報，2000，23（2）： 181-184.

[3] Advanced Coaches Manual[S].International Tennis Federation，ITF Ltd1

[4] 馬艷輝.網球正手擊球時錯誤動作的生物力學分析[J].考試周刊，2007（39）：93-95.

[5] 蘇圣仁.試析網球運動的擊球原理[J].北京體育學院學報，1990（2）：39-44.

[6] 江海濤.網球運動員上臂爆發力的力學分析與訓練探討[J].湖北體育科技，2003，32（1）：52-55.

[7] 金季春.運動生物力學高級教程[M].北京：北京大學體育出版社，2007.

[8] 陶志翔.網球運動教程[M].北京：高等教育出版社，2005.

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1674-151X（2011）06-018-03

10.3969/j.issn.1674-151x.2011.06.010

投稿日期：2010-12-11

王新剛（1984 ～），碩士。研究方向：體育教育訓練學。