基于物理視角的足球訓練技巧分析

李根

（聊城高級財經職業學校 山東 聊城 252000）

前言

任何一項體育運動均與物理學理論相關，所以可通過物理學原理對體育運動進行研究。足球作為一項全球體育項目，受到各國重視，多國學者對足球有較深的研究，尤其是物理學家從物理角度對足球訓練技巧實施了研究，如，足球運動軌跡、方位設置以及在空氣中的運動等。在比賽期間，對定位球技巧較為重視，其中定位球主要分為電梯球與弧線球兩種，從出球到落球會產生不同軌跡，對進球產生較大影響。所以，在進行足球訓練期間需在物理角度進行分析與訓練，以此達到提升訓練技巧的目的。

1、足球中物理知識原理

1.1、力學原理

足球在被踢出的一瞬間，因受力方向、力度以及對球的作用點有一定差異，會改變其在空中與地面的運動軌跡，只有把握球的運動力度、作用點以及運動方向才可使球向預期的方向飛行。比如，在足球運動中，多數運動員在訓練期間若盲目訓練，只用球的高低描述落點，而忽略了球的受力。根據牛頓力學原理可從力學進行分析，足球受力作用點在中下部，在運動期間運動方向在前上方，會產生一種升高現象，這就需要運動員在訓練期間根據自身腳力、位置等準確尋找作用點，對足球運動靈活掌握，才可提升自身的訓練技巧。

1.2、拋體運動原理

球在拋出之后運動過程較為復雜，球在斜上方運動有一定的初速度，若初速度與水平方向呈一定夾角時，若出現45°夾角時，運動軌跡最長。由于球在拋出后，初速度與運動員體能有較大關系，因此運動員的發揮受到初速度方向的影響。比如，在足球運動時，運動員運球射門的過程中，射門是否成功與初速度方向相關，所以在進行足球訓練的過程中，需結合自身經驗，同時還應考慮球在運動期間的空氣阻力，確保初速度與水平方向角度大于45°，可提高球運動后達到預定位置發生率。

2、足球訓練技巧中物理學知識

在對足球場方向進行設置的過程中，需考慮地球自轉與公轉，同時還應避免陽光對運動員造成的影響，國際足球場設置在南北方向。足球在運動期間，從物理角度進行分析，足球運動是一個球體在空氣中運行的空氣動力學問題，其遵循的物理規律主要包含踢球角度與力度以及球體彈射與飛行。球體在運行期間其物理因素主要是球運動產生的摩擦力與其他物體產生的彈力，還包括空氣產生的阻力。

2.1、足球賽場放方向設置

國際足聯明確規定了比賽場地的形狀，長寬范圍，其長寬范圍分別為 90m-120m、45m-90m，球門高與寬設置為 2.44m、7.32m。由于賽事不同使用的場地有一定差異，我國基層比賽場地選擇采用因人制宜的方式，但邊線場地需大于球門線長度，同時不能改變球場不同區域面積。為了使運動員比賽期間正常發揮，球場地面需平攤且保持適度的硬度，在正式比賽中需使用人工草皮。

在對場地進行標記時，需注意以下幾個問題：（1）不同比賽場地均用包含在各自區域內的區域邊界線進行標明；（2）邊線是兩條較長的線，兩條短線叫做球門線；（3）各線長度均應小于12cm；（4）整個場地需劃分為兩個半場；（5）在比賽場中線中心點位置畫出一個標記，同時以點為圓心，以9.15m畫一個半徑。

球場分為不同區域，主要有球門區、角球區、禁區、小禁區、點球點以及中圈等要素，根據地球公轉與自轉原理，且受到陽光照射，將場地設置為南北方向，在正午12點足球場中的光線會從東向西照射，正午后光線會從西向東照射。所以，對于運動員而言均不能直面光線，可最大程度上避免光線直面照射，以此可明顯降低光線對運動員造成的影響。

2.2、弧線球中物理學規律

弧線球主要是指球在提出后到落地時在空中劃出的弧線，致使球在踢出時直線方向與落點存在不同程度的偏差，在對球員罰任意球期間，多以出其不意軌跡成功射門。弧線球是較為常見的任意球破門方式，球體旋轉是其要領所在。球員在踢弧線球的過程中，尋找正確的作用點至關重要，一般在偏向球的一側，且在提出的一瞬間使用腳背對球進行摩擦，以此確保球在運行過程中持續旋轉。如圖1所示，球在從右方向左方做弧線的過程中，空氣與球體摩擦后流向球體后方，同時因兩者摩擦帶動周圍空氣進行旋轉，使球體一側空氣流速加快，另一側逐漸減慢。根據伯努利方程發現，隨著氣體流速逐漸加快，壓強逐漸減小，因球體兩側空氣流速有一定差異，對球會產生不同壓強，使球在空氣壓力下向受力大一側轉彎。

圖1 弧線球的運行軌跡

一些球員習慣使用右腳內側踢弧線球，在此期間應確保球與腳有一定的接觸時間，可增加兩者摩擦，以此使球產生劇烈旋轉。同時，還應有足夠沖擊力，產生較大沖力射門。足球在運動期間，運行距離越遠，速度逐漸減慢，偏離角度越大，所以在運動末尾時，球體偏向更為劇烈。

2.3、電梯球中的物理學規律

電梯球主要是球在踢出后產生一定角度弧度，球呈斜線向上飛，到到一定高度后再以一定速度與陡度迅速下降，整個過程猶如電梯急速上下。從物理角度分析發現，電梯球在發射期間，由于發射速度有一定差異，其運動軌跡也有所不同。若球為非旋轉球，且起始速度不高于降落速度，球的運動軌跡可當做伽利略拋物線；若起始速度高于降落速度，球的運動軌跡不以拋物線降低，而是非對稱曲線。因球在運動期間受到空氣阻力的影響，球的運動過程是一種豎直的漸進線，表明降低軌跡較上升軌跡陡峭，如圖2所示。

圖2 電梯球的運行軌跡PH

運動員在踢電梯球的過程中，應掌握以下兩個要領：（1）踢球期間力度需穿透球心，使球在飛行期間盡量控制球不進行旋轉；（2）踢球期間需增加力度，確保球的初始速度大于最終速度。電梯球較弧線球相比而言，最大區別在于電梯球在運行期間不旋轉，同時初始速度較高，一般情況下速度維持在150km/h，對運動員自身的體力要求比較高。目前，在所有足球運動員中，使用電梯球的運動員較多，但運用最好的較少，這就需要通過教練對運動員膝關節與小腿肌肉力量進行指導訓練，形成一套獨特的踢球模式，使球的彈性增強。

2.4、點球中的物理學規律

在進行足球競技比賽期間，踢點球是全場振奮人心的時刻，在此期間運動員與守門員精神處于集中狀態，運動員需對足球運動規律與特點進行研究，以此對球有效干預。物理學中指出了運動改變與力密切相關，在踢點球期間，運動員需先觀察靜止球位置，并給其一個力，使足球按照運動員預定方向運行，在此期間運動員施力方向是足球初始速度的方向。其施加力大小與踢球做功大小相關，結合動能定理對其實施理解，對初動能大小產生較大影響。

運動員員為了提高進球準確率，在進行點球的過程中會增加對球的作用力，從而提高足球的初始動力。從守門員角度進行分析，撲球成功率與自身反應能力有較大關系，主要是因運動員踢出點球位置與球門之間的距離為9.15m。在運動員射門期間，球的初始運動速度可達100km/h，根據運動學公式可計算出從球踢出到球門所需時間為0.32s，守門員大腦反應在0.6s左右，表明球的運動時間少于大腦反應時間，所以守門員從反應開始很難準確預測球的運動軌跡與落球點。因此，守門員撲點球需采取有效方法提高撲球準確率，需要對運動員踢球準備動作實施預判，同時還應考慮排除運動員存在的假動作，以此避免出現錯誤判斷，做出正確的撲救姿勢。

2.5、在射門中的物理學原理規律

運動員在對足球射門的過程中，也運用到較多物理學原理，在帶球射門期間主要運用到動量定理，足球動量的增量與自身所受合外力的沖量相同，為了增加球的初速度，應增加腳力，同時增加與足球的接觸時間以及接觸面積。由此可以看出，動量定理對提高帶球射門的準確性至關重要。在足球進攻手段中，頭球是主要進攻方法，在大型比賽中采用頭球進球比例相對較高，對運動員要求較高，因此運動員需對頭球射門中產生的物理學原理進行深入分析，主要是因頭與球接觸的瞬間，由于兩者接觸時間相對較短，滿足動量守恒定律。對傳球運動員而言，需要增加傳球速度，以此使頭球速度增強，隨著傳球速度加快，在訓練的過程中，應當對動量守恒定律有較深了解，根據外部環境把握投球時機，提升自身投球水平。在投球的過程中，運動員自身需要有較高的騰空高度，同時在身體騰空時應對球體運行軌跡有較為準確的預判。通過對投球過程進行分析，可將其分為加速、起跳、騰空以及落地4個階段。在加速階段，運動員需要通過助跑提高自身速度與彈跳力，身體上升到一定階段后會產生一定角度，身體上升速度結束后，起跳速度與角度決定了運動員騰空高度，在起跳瞬間，地面支撐力大于自身重力，使身體合力向上。在騰空階段，運動員通過內力對外力距以及外力作用進行調整，增加自身身體在空中的停留時間，使頭頂球的概率大大增加，身體在落地的過程中保持前傾，膝蓋微曲，以此緩沖地面對人體的沖擊力，確保落地時身體平衡。

2.6、足球過人中物理學原理規律

足球過人技術主要是有帶球轉身過人和帶球加速過人，帶球轉身過人時，隨著角速度增大，轉身速度也越快，縮小半徑可提升轉速，運動員轉身時收緊全身，腳蹬地后要迅速向中軸腳靠近。轉身時會受到離心力作用，若轉動周長與半徑一定，通過增加向心力提高轉身速度。帶球加速過人中擺臂發揮重要作用，可對跑步節奏有效控制，提高跑步速度。運動員在跑步期間，身體不同部位有效配合，可提高蹬地力。擺臂作用主要是助力前進、保持平衡、節省體能，其中保持平衡是利用了力的相互性，左腿運動時身體向右傾斜，左臂會向后擺動確保身體前后保持平衡，伸右臂時確保身體左右平衡，使腿部獲得向前牽引力，使身體上部獲得向前的牽引力，使中心前移，以此達到助力效果。

3、結語

綜上所述，足球運動中每個環節均與物理學知識有較大關系，特別是在運動員踢球時的角度、力度以及在空中的彈射等均與物理運動規律相關。因此在足球技巧訓練的過程中，只有從物理學角度進行研究與訓練，才可提高足球訓練技巧，提升比賽成績。