試論網球運動中大力發球的力學原理與能力培養

王寧

(吉林大學體育學院 吉林長春 130022)

發球是網球比賽中運動員進行攻擊的有效手段,也是雙方運動員開始對抗的第一個環節,因此發球技術一直以來都是網球運動員必須掌握的基本技術之一,由于網球在發球階段具有不受干擾,自我掌控的特點,因此網球運動員可以通過落點準、速度快、力量大的大力發球技術,在比賽中獲得主動權。研究網球運動中大力發球的力學原理,加強對大力發球能力的培養,具有重要的教學意義與現實意義。

1 分析大力發球技術的生物力學特點

通過現場比賽調研、高速攝像機等方法,深入分析網球運動員的發球技術,并從生物力學的角度出發,對發球環節中拋球與擊球兩個動作的力學特征展開探討。在拋球的環節中,如果網球拋起的高度落差過大,容易造成運動員在擊球時動作產生的不連貫;在擊球的環節中,增強爆發性,提升球速關鍵在于充分發揮軀干系統的力量,因此在發球時最好采用螺旋式的向上用力方法。雖然前肢力量可以對球拍產生加速,但判斷網球落點并采取正確的用力方向對發球的影響更重要。

網球運動中,運動員在發球揮拍的過程中,首先會收縮腓腸肌、比目魚肌等肌肉組織,將產生的能量向身體上部輸送,然后運動員也迅速完成臀大肌的向心收縮,依次往上分別是腹內外斜肌的收縮、背部肌肉群的收縮與斜方肌的收縮,將積累的能量輸送給上肢,上肢分別進行收縮三角肌、收縮胸大肌、收縮肱二頭肌、收縮旋前圓肌與最后的手腕屈肌群的收縮,最后將產生的所有能量傳遞到拍頭,在擊球動作產生的瞬間,手腕將承擔著巨大的壓力。

在擊球后的隨揮階段,肌肉群的收縮與揮拍加速階段恰恰相反,表現出不同的形式,通過高速攝像機拍下的影像對隨揮階段的生物力學特征進行分析,我們可以得出擊球時的入射角大約在13～30°之間,網球在飛行的過程中,上旋球與落地反彈產生的反彈角要小于入射角,而下旋球與落地反彈產生的反彈角要大于入射角,兩種不同的擊球方式產生了網球不同的反彈形式,第一種形式為常規性的反彈,網球與地面接觸的時候不發生滑動現象。第二種形式當網球與地面接觸時,產生滑動摩擦現象,從而使網球反彈的角度較小,其運動速度更快,這種方式的攻擊更具有威脅性,容易得分。網球如果與網球場地之間的摩擦系數較小,那么就更容易在接觸場地后造成反彈,當運動員在發球過程中使用較小的入射角時,那么網球則會獲得較快的入射速度,相比而言,更加容易產生滑動反彈。因此,對于運動員來說,在大力發球的過程中應盡可能的降低入射角。

與上旋球相比,下旋球更容易出現滑動反彈,在場地摩擦系數較小的情況下,可以主要選擇下旋球的打法。通過對運動員在網線底線擊球時運動員的腳步移動、球拍的揮拍引拍與網球拍的握法等相關運動軌跡進行分析,通過對這類動作的生物力學結構、技術特點進行研究可以看出,與傳統的擊球技術相比,現代的鞭打式擊球能夠擊出更強的力量,使網球具有更快的飛行速度,因此技術優勢更加明顯。上旋球由于具有更快的旋轉速度,因此穿透能力較強,可以較為明顯的增加擊球的穩定性與攻擊性。

2 對于網球運動中發球動作的技術研究

從生物力學的角度上來看,發球的過程是一個系統的動作過程,傳遞力量不僅需要手臂與上肢軀干產生爆發力,還需要膝蓋彎曲與腿部動作輔助實現,正是這兩步動作將爆發力傳到整個系統中。整個發球的過程應為蹬腿—扭轉髖關節—轉體—手臂繞肩—伸展肘部—小臂外旋—轉動腕關節—擊球—隨球動作—落地。通過這種科學的發力順序,可以保證發球動作的合理化,從而獲得最佳的發球效果。

利用數學中直接線性變換法,借助高速攝像機對運動員的發球動作進行分析,并獲得網球運動員大力發球技術的參數,從而能夠有效的得到大力發球的特征,提出并論證大力發球的技術原理。通過定量的方法對人體動作進行研究與分析,找出動作不足,可以更好的提高與改進發球動作。此外,利用高速攝像機與雷達速度儀等工具,對發球中網球的瞬間球速與旋轉進行分析,可以從客觀上評價運動員的發球水平。

利用計算機仿真技術,全面分析運動員在發球過程中的受力情況,從而建立網球運動方程,通過計算機的科學處理,得出不同狀態下網球運動的軌跡路線,借助于改變不同的原始參數,分析網球運動軌跡的變化,從而探討如何提高發球的成功率,找出有效措施。此外,還可以合理使用計算機仿真技術,科學分析運動員在不同情況下的發球軌跡。

3 對于網球運動中大力發球動作的技術分析

想要保證大力發球的質量,提高發球后網球的速度,關鍵在于保證運動員揮拍的質量,可以通過合理加大引拍幅度,選擇更好的擊球點,借助球拍最有力的部位來擊打網球的中心,這種技術是實現大力發球的重要環節,需要在網球的練習或教學的過程中,有意識的進行總結。

在擊球的過程中,首先將全身肌肉調動起來,協調用力并合理的加大揮拍幅度,從而能夠提高網球擊球的速度,在大力發球的過程中,有效利用平擊球技術,可以實現兇狠、快速的發球,通過較強的旋轉速度,飛落到對方的場區。網球在受到大力擊打以后,會產生較大的旋轉力,從而使網球與拍面在撞擊的過程中,拍線下凹彎曲,拍線兜住球體部分,如果此時運動員向斜上方揮拍,在球體的下半部分位置,其彎曲拍線產生的彈性力量會大于上半部分拍線的彈力,造成彈性力產生的合力形成向上偏離球心,此時網球彈力偏離球心的距離,一定程度上小于摩擦力偏離球心的距離,但由于彈力強度大于摩擦力強度,因此這時的彈力產生的轉動力矩要遠遠大于摩擦力產生的力矩,因此網球旋轉的產生主要以這種力量為主。

從生物力學的角度來看,使用正手握拍可以在大力發球的過程中最大程度的開發角動量,在引拍的這一環節中,網球運動員的肩關節、軀干、髖關節、膝關節都發生了非常明顯的扭轉,通過前文的生物力學分析我們知道,運動員身體的轉動程度是自下而上逐步增大的,因此在膝關節的轉動前提下,髖關節有了更大的轉動角度,而在髖關節的轉動前提下,肩關節也出現了非常大的轉動幅度,這種身體各關節轉動幅度的逐步增大,為運動員在發球過程中繼續了非常多的能量,并在打球的瞬間爆發出來。

對運動員在大力發球的引拍準備與揮拍擊球動作中肩部變化進行分析,運動員沒有引拍動作或有引拍動作,在觸球發生的瞬間,切線速度差異不明顯,運動員發生引拍動作準備擊球的時候,球拍與水平方向產生的夾角小于不做引拍動作產生的夾角。發球時想要獲得較高質量的上旋球,首先必須提高擊球時的力量,網球速度的多少主要取決于受擊打時的力量大小,因此網球運動員擊球力量的大小是網球前行速度的保證。想要提高大力發球的質量,必須提高球拍擊球瞬間的速度。其次應提高球拍向上提拉的力量,運動員可以通過重心的降低,保證拍頭位置低于擊球點,然后借助于大力揮拍的時候產生的摩擦力,想場地目標用力擊出。

在球拍與網球接觸的瞬間,可以通過力學模型建立運動力學方式,并利用數學的推演,分析出網球擊球速度與球拍拍線張力的關系,即當拍線張力越小,越容易產生較快的擊球速度,并且月容易獲得較長的分離距離與分離時間。

4 結語

發球是網球比賽中雙方運動員開始對抗的首要環節,也是運動員進行攻擊的有效手段,因此發球技術一直以來都是網球運動員必須掌握的基本技術之一。隨著我國網球運動的不斷開展,加強對大力發球技術力學原理的研究探討,已經成為提升運動員網球水平的重要手段,在訓練大力發球的過程中,教練應對大力發球技術的結構與發球的節奏進行研究,并在實踐過程中,提高運動員大力發球的能力與效果。

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