費德勒直臂鞭甩動作技術原理的運動學分析

李 康，李儒新，馮明麗

通過對世界頂尖運動員羅杰·費德勒開放式擊球技術的APAS成像觀察及解析，獲取上肢直臂鞭甩技術動作的運動學參數，進行運動學分析，以闡明直臂鞭甩技術原理，驗證該項動作技術的合理性、科學性和先進性。比較分析該技術的引、揮、隨三個動作階段，并結合生物力學知識，闡述該技術動作的擊球原理和技術關鍵在于全身協調用力和加強大臂及腕關節小肌群快速收縮的爆發力，為優化運動訓練方案，改進運動員技術動作提供理論根據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

世界頂尖網球運動員費德勒開放式擊球技術及其相關運動學指標參數。數據參數源自費德勒2007年澳網男單半決賽比賽錄像。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

查閱APAS分析、運動學解析等方面的文獻資料。

1.2.2 調查訪問法

前期資料搜集階段通過面訪、在線交流等方式了解數位運動生物力學、體育統計學資深人士及部分教練員、運動員對研究問題的觀點和建議，為研究提供數據信息支持。

1.2.3 錄像及APAS解析法

通過對世界頂尖運動員費德勒的比賽錄像進行數字化處理，獲得所需的關節速度、角度、角速度、加速度等運動學參數。

1.2.4 數理統計法

運用SPSS19.0社會統計學軟件處理所獲原始數據。

2 結果與分析

2.1 研究內容與所涉及變量

通過APAS及錄像逐幀定相，觀測到在費德勒揮拍的頂部，球拍速度達6.9 mph；從重心下降到最低點的擺動加速后，球拍速度達24.5 mph；揮拍最后階段，肘角呈180°，前臂肌肉預拉伸，速度經肩部傳遞到球拍，球拍速度達71.1 mph。

2.2 開放式直臂鞭甩擊球技術的優勢

開放式直臂鞭甩擊球技術對上肢肩關節肌肉群的爆發力和身體的協調性要求較高。高水平運動員較高頻率地采用這種技術，通過調整擊球時間點、發力方向，能夠增加落點范圍，更加有效地隱蔽擊球意圖，增強戰術實施的有效性。

2.3 直臂鞭甩技術動作各環節的配合

2.3.1 各環節的動作時序

運動員在做技術動作時，各肢體環節的運動形式和運動時機必然表現出一定的配合特征，即時序性[1]。研究開放式直臂鞭甩擊球動作各環節運動時序，發現該項技術動作符合人體關節活動順序原理，符合鞭甩動作的要求[2]。

2.3.2 各環節速度特征

比較開放式直臂鞭甩技術各關節速度數據，發現速度在由肩向球拍遞增的過程中，肩關節、肘關節速度均較低；但傳遞到球拍的速度極值卻陡然增加(差異顯著P<0.05)[3]。究其原因，一方面是由于能量轉移到擊球臂，以及前臂肌肉的預拉伸造成動能儲存，在擊球階段，腕關節預拉伸肌肉群參與運動，產生加速力，使球拍速度經腕關節傳遞后陡然增加；另一方面，由于直臂鞭甩技術動作肘角成180°，揮拍半徑達到極值，肩關節速度值與腕關節速度值差異顯著(P<0.05)，符合旋轉角速度原理以及角速度矢量疊加原理。兩個方面導致球拍加速度增加[4]。

2.4 直臂鞭甩技術動作各環節的運動學分析

2.4.1 肩關節與肘關節的運動

開放式直臂鞭甩技術的引拍動作是伴隨著向球側轉體，肩角呈增大趨勢，肘部與肩部同時向后移動，至引拍結束，始終做外展和旋內的運動。

2.4.2 下肢關節與髖關節的運動

上肢做引拍動作時，發力腿的踝關節和膝關節在髖部帶動肩部180°轉動的同時彎曲，使身體重心下移，便于引拍結束揮拍動作開始時從踝關節、膝關節至髖關節依次協調發力，將動量傳遞到上肢。

2.4.3 頸關節與上臂的運動

引拍至揮拍擊球整個過程，頸關節的旋轉與上臂運動的方向相反，由離至合，至擊球瞬間，頸關節制動，上臂加速前揮。

2.4.5 肘關節與前臂的運動

肘關節在引拍階段，關節角度變化平緩；揮拍開始，角度變化陡增，直至上臂與前臂成直線，角度接近180°；至擊球時，隨揮動作開始后，角度驟減。

2.4.6 球拍的運動

引拍至揮拍觸球的過程，是下肢踝關節、膝關節和髖關節依次拉伸肌肉積蓄勢能的過程，是上肢肩關節、前臂和腕關節依次拉伸肌肉積蓄勢能轉化動能的過程。在揮拍階段，腕角經歷了逐漸減小的過程，至揮拍觸球手腕外展接近生理解剖極限。根據網球運動的擊球原理，在加速度相同的情況下，加速距離越長，球拍所能達到的瞬時速度越快，越有利于提高擊球的速度與旋轉。根據動量定理公式，Ft=m(v1-v0)，為增加末端環節的運動速度，要求在發揮最大肌肉收縮和動作速度的前提下，延長力的作用時間。在觸球瞬間，身體前傾重心隨球前移，球拍的擊球速度達到峰值，球拍作用于球的推送力貫穿整個擊球過程。觸球后的隨揮動作，球拍速度驟減。

3 結論與建議

3.1 結論

1)直臂鞭甩技術由于肘角呈180°，手臂和球拍完全伸直減少了揮拍過程中速度的損耗，更利于提高擊球速度。2)直臂鞭甩技術通過肩關節、肘關節、腕關節的速度遞增和積累，使末端球拍速度最大化，符合人體運動鞭打動作的要求和各關節運動順序性原理。3)直臂鞭甩技術更加有利于增加揮拍擊球時對擊球目標的揮送程度，提高擊球的深度和準確性。

3.2 建議

1)直臂鞭甩技術與當前主流正手開放式擊球技術的顯著區別在于肩角、肘角和軀干轉角的差異，由于肩角比常見的技術動作要大，所以要加大身體的旋轉角度和速度以增加擊球的穩定性。2)在直臂鞭甩技術的后半程，可通過肘關節肌肉群發力，調整擊球方向和速度，提升戰術的隱蔽性。3)重視與加強全身各環節的協調性訓練及肩部肌肉群爆發力訓練。4)對直臂鞭甩技術要進行針對性訓練，以體會技術差異。

[1] 劉 卉.上肢鞭打動作技術原理的生物力學研究[D].北京：北京體育大學,2002.

[2] 魯 波.網球開放式正手擊球的生物力學分析[J].當代體育科技,2012(2).

[3] 張勝影,徐 偉.世界優秀網球運動員正手擊球技術特征分析[J].湖北體育科技,2010(1).

[4] 楊海兵.世界優秀男子單打網球選手三項指標的研究[D].北京：北京體育大學,2009.

[5] 馬 威.快速力量對網球正手擊球動作速度影響的實驗研究[D].大連：遼寧師范大學,2009.

[6] 趙靜茹.網球運動員正手擊球動作過程的肌電分析[D]. 北京：北京體育大學,2010.

[7] 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(2).