篮球侧滑步技术动作的运动生物力学分析_硕士学位论文（pdf格式可编辑）.pdf

摘要 本文运用运动生物力学的研究手段和方法，采用二维摄像测量技术获得东北 师范大学体育学院5 名优秀篮球运动员篮球侧滑步技术动作图像，应用美国 A P A S 图像解析系统和三维测力台分析侧滑步技术的动作特征，找出影响侧滑步 技术动作的主要因素，明确动作的理论内涵，弥补人感知所带来的不足，达到技 术诊断的目的，以便更好地为篮球教学和运动训练服务。通过分析得出以下结论： 1从时间特征分析来看，整个动作时间为0 7 3 5 0 0 8 7 s ，启动阶段时间 0 2 5 9 0 0 3 9 s ，滑动阶段时间为0 2 7 5 0 0 1 8 s ，蹬伸阶段时间为 0 1 9 6 0 0 4 2 s 。影响完成整个技术动作时间的主要因素是正确的准备姿势以及 运动员的反应速度，其次是运动员本身的技术熟练程度。 2 从侧滑步过程中人体的重心变化看出，运动员身体重心高度经历了升高一下降 一再升高的过程。身体重心的起始高度是由准备姿势决定的，而变化后的身体重 心高度是由运动员侧滑步技术动作决定的。变化后的身体重心高度与起始重心高 度的差值应越小越好，这样有利于与其他技术动作的衔接。 3 启动阶段支撑腿蹬地的力三个相互垂直的分力F x 、F y 和F z 中，F z 正压力的 极值最大为1 2 0 2 0 0 7 9 倍体重，其次是F y 大小为0 6 3 4 0 0 5 6 倍体重，F x 为0 3 0 3 0 0 1 4 倍体重。力F y 是侧滑步技术动作的的主要动力。 4 在滑动阶段和蹬伸阶段F z 正压力呈现双峰曲线，其极值分别为0 9 5 1 0 0 8 1 倍体重和1 3 5 8 0 1 6 4 倍体重。F x 、F y 在这两个阶段都形成了缓冲冲量，这是 影响侧滑步技术动作速度的主要因素。其中F y 形成的缓冲冲量较大，这主要是 人体下肢膝踝关节退让性工作造成的，为了减少缓冲冲量、增大侧滑步的速度应 加强下肢的力量训练和多进行摆臂动作协调性的练习 关键词：篮球；侧滑步；运动生物力学 J 矿 J A b s t r a c t I nt h i sp a p e r , s p o r t sb i o m e c h a n i e sr e s e a r c ht o o l sa n dm e t h o d so fm e a S u r e m e m t e c h n i q u e st oo b t a i nt w o d i m e n s i o n a lc a m e r a N o r t h e a s tN o r m a lU n i v e r s i t y , I n s t i t u t e o fP h y r s i c a lE d u c a t i o n6o m s t a n d m gb a s k e t b a l lp l a y e r sB a s k e t b a l ly a w m o t i o np i c t u r e S t e pt e c h n o l o g y ,a p p l i c a t i o n s U S A P A S i m a g ea n a l y s i s s y s t e m a n d 恤e e d i m e n s i o n a lm e a s u r i n gs e t so fs i d e s l i pS t e po fa c t i o nf e a t u r e s ，i d e n t i f yt h e i s s u e sa f f e c t i n gy a w s t e pt e c h n i c a lm o v e m e n t so ft h em a i nf a c t o r s ，ac l e a rt h e o r yo f a c t i o nc o n t e n tt om a k eu pf o rt l l ed e f i c i e n c i e sc a u s e db yh u m a np e r c e p t i o nt oa c h i e v e t h ep u r p o s eo fd i a g n o s i n g ，i no r d e rt ob e t t e rs e r v et h et e a c h i n gb a s k e t b a l la n ds p o r t s t r a i n i n gs e r v i c e s B ya n a l y z i n gt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： 1F r o mt h et i m eo fp r o f i l i n g t h ew h o l eo p e r a t i n gt i m eo f0 7 3 5 士0 0 8 7 s ，s t a r t 。u p t i m eo f0 2 5 9 士0 0 3 9 s s l i d i n gs t a g et i m e0 2 7 54 - 0 0 18 s ，t r e a de x t e n s i o np h a s eo f t i m ef o rO 19 6 士O 0 4 2 s A f f e c tt h ec o m p l e t i o no ft h et e c h n i c a lm o v e m e n t so f t i m et o p r e p a r et h em a i nf a c t o r si st h er i g h tp o s t u r e ，a sw e l la st h er e a c t i o nt i m eo fa t h l e t e s ， f o l l o w e db yt h ea t h l e t e So w nt e c h n i c a lp r o f i c i e n c y S l i d i n gp h a s eo f t h et i m es p e n tt o c o m p l e t et h es p i n - s t e pt e c h n o l o g y 。 2F r o mt h ey a w s t e pp r o c e s st os e ec h a n g e si nt h eb o d y Sc e n t e ro fg r a v i t y , t h e a t h l e t e se x p e r i e n c e dar i s eh e i g h to ft h eb o d yc e n t e ro fg r a v i t y 。d o w n 。a n dt h e n e l e v a t e dp r o c e s s T h eb e g i n n i n go ft h eb o d yc e n t e ro fg r a v i t yh e i g h ti sd e t e r m i n e db y t h er e a d yp o s i t i o n ，b u ta f t e rt h ec h a n g e so ft h eb o d yc e n t e ro fg r a v i t yh e i g h ti ss l i d i n g 内眦h e rt e c h n i c a lm o v e m e n t sf r o mt h ep l a y e r sd e c i s i o n A f t e rt h ec h a n g e st h eb o d y c e n t e ro fg r a v i t yh e i g h ta n di n i t i a lh e i g h td i f f e r e n c eb e t w e e nt h e c e n t e ro fg r a v i t y s h o u l db ea ss m a l la sp o s s i b l e ，S Ot h a tm o v e m e n ti sc o n d u c i v et o t h ec o n v e r g e n c e w i t ho t h e rt e c h n o l o g i e s 3S t a r t u pp h a s el e g sp e d a lt of o r c et h r e em u t u a l l yp e r p e n d i c u l a rc o n t r i b u t eF x ， F v _ a n dF zi n ，F zi st h ee x t r e m ep r e s s u r eo fam a x i m u mo f1 2 0 2 - 4 - 0 0 7 9t i m e st h e b o d vw e i g h t 。f o l l o w e db yF ys i z eo f0 6 3 4 士0 0 5 6t i m e st h eb o d yw e i g h t ，F xi s0 3 0 3 士0 014t i m e st h eb o d yw e i g h t F o r c eF yi st h es i d e s l i p s t e pt e c h n i c a lm o v e m e n to f t h em a i nd r i v i n gf o r c e 4I nt h es l i d i n gp h a s ea n dt r e a de x t e n s i o np h a s eo fF zp o s i t i v ep r e s s u r es h o w i n g d o u b l e - p e a kc u r v e ，i t se x t r e m u m ，r e s p e c t i v e l yO 9 5 1 士O 0 81t i m e st h eb o d yw e i g h t a n d1 3 5 8 士O 16 4t i m e st h eb o d yw e i g h t F x ，F yi nt h e s et w op h a s e so fm o m e n t u m a n dt i m eo ft h ef o r m a t i o no fab u f f e r ，w h i c hi Sa f f e c t i n gt h er a t eo fy a wm o v e m e n t S t e po ft h em a i nf a c t o r s F ys u r r o u n d e dw i t ht h et i m e l i n ei nw h i c hab u f f e r m o m e n t u ml a r g e r ，i ti s m a i n l yl o w e rl i m bc a u s e db yk n e e - a n k l e - j o i n t sw o r k c o n c e s s i o n s ，i no r d e rt or e d u c et h eb u f f e rm o m e n t u ma n di n c r e a s et h es p e e do f， s i d e s l i ps t e pl o w e re x t r e m i t ys t r e n g t ht r a i n i n gs h o u l db es t r e n g t h e n e da n dm u l t i - R r r n t om o t o rc o o r d i n a t i o no fp r a c t i c e 。 K e yw o r d s ：b a s k e t b a l l ；y a w - s t e p ；b i o m e c h a n i c s I I I 目录 中文摘要I 英文摘要O 0 00B BOg I I 目录I 1 弓言l 1 1 国内外研究的现状 1 l - 1 1 现有教材、文献中对篮球滑步技术的阐述与研究2 1 1 2 侧向滑步对于人体平衡及机能的影响4 1 2 研究的目的和意义5 2 实验设计与方法6 2 1 实验设计6 2 1 1 实验对象的选取6 2 2 研究方法6 2 2 1 文献资料法6 2 2 2 专家咨询法6 2 2 3 实验研究法6 2 3 实验方法7 2 3 1 测试仪器和软件7 2 3 2 测试方法0 00 00B 7 3 研究结果与分析8 3 1 动作时相划分8 3 2 侧滑步不同阶段运动学特征8 3 2 1 不同阶段的时间特征8 3 2 2 不同阶段的身体重心随时间变化曲线9 3 3 侧滑步不同阶段动力学特征1 0 3 3 1 启动阶段三维力一时间曲线变化分析1 1 3 3 2 滑动阶段和蹬伸阶段三维力一时间曲线变化分析1 3 4 结论1 8 参考文献1 9 后记2 1 一 I 东北师范大学硕士学位论文 1 引言 现代篮球运动是由美国马萨诸塞州斯普林菲尔德市( S P R I N GF I E L DC I T Y ) 基督教青年会训练学校( 今春田体育学院) 体育教师詹姆斯奈史密斯( J a m e s N a i s m i t h ) 于1 8 9 1 年发明的。篮球运动产生以后，很快在全世界范围内广泛传 播。自1 8 9 5 年篮球运动传入中国以来，篮球课一直是普通高等学校体育教学的 主要内容，也是各级各类学校对学生进行全面素质教育的基本内容。篮球是一 种对抗性和挑战性很强的体育项目，同时也是一项健身益智和提高人竞争力、创 造力以及挖掘人潜能的极好的运动心1 。篮球运动有其独特的魅力，吸引并深受世 界各国人民群众的喜爱。世界篮球锦标赛、奥林匹克运动会篮球比赛和美国N B A 职业联赛三大赛事代表着世界篮球运动的最高水平。 篮球运动经过百余年的发展已经真正成为了世界性的体育项目。现代篮球运 动，已完善发展成为一项融科技、文教和技艺为一体的国际性大众竞技体育运动 比1 。现代篮球运动有其独特的理论体系和技术战术体系，篮球比赛过程较其他球 类项目复杂、技术动作繁多、战术形式多样。篮球技术与战术的发展相互影响、 相互促进，使得篮球运动向更加全面和合理的方向发展。 篮球运动技术是组成各种战术的基础，理所当然，篮球运动技术也是篮球 运动的基础。篮球技术是指在篮球比赛中，运动员为了达到战胜对手的目的，合 理有效的运用各种进攻与防守的专门动作方法的总称扭1 。篮球技术是篮球运动的 核心，只有掌握了全面的个人技术，运动员才能进行高水平的比赛。篮球技术动 作都是围绕球进行的，人与球的关系不同，动作结构存在巨大差异，决定了运动 员在场上所处的状态。以人和球的关系作为分类的标准，可将技术动作划分为无 球技术动作，获得球技术动作，控制球技术动作，支配球技术动作。在无球技 术动作中，滑步是防守移动的一种主要方法。滑步可分为侧滑步，前滑步和后滑 步三种。 按照体育运动项目的动作结构分类，篮球运动属于多元动作结构，但滑步作 为篮球基本技术动作的一种属于单一的动作结构。侧滑步属于滑步类技术中的一 种，移动距离短、动作频率快。目前国内有关篮球技战术的文章很多，利用运动 生物力学手段对篮球基本技术的研究在国内还很少，对侧滑步技术动作的定量研 究属于空白，国内外对于滑步技术动作的研究也多是处于定性描述阶段。 东北师范大学硕士学位论文 1 1 国内外研究的现状 1 1 1 现有教材、文献中对篮球滑步技术的阐述与研究 移动技术是篮球技术的基础，也是每名篮球运动员所必须具备的基本功。运 动员高超篮球技术的掌握，应从基本技术的学习开始。基本技术的好坏，对于一 个篮球运动员的成长有着密切的关系，对于篮球运动员在场上合理运用各种技 术和战术有很大影响。一个篮球运动员在场上表现是否灵活善变，除熟练掌握其 它技术外，很重要的是在于掌握移动技术的能力。篮球个人防守技术在篮球竞赛 中有着举足轻重的地位，是夺取比赛胜利的关键之一嫡。，。 防守是一个古老而又年轻的问题。从篮球运动的诞生到现在，无论是个人防 守技术，还是全队防守战术，均已成为衡量球队水平的重要指标。在各种类型的 比赛中，围绕以争夺控制球权为焦点，以投篮为目标，攻守双方展开了技术与 战术、体能与智能、心理与心理的全面较量。随着篮球运动的发展，防守技术也 在不断的发展变化，特别是对有球队员防守的方式发生了很大的变化隅1 。过去强 调防守距离，人球兼顾：而现在的防守要求设法阻止无球队员拿球，一旦进攻队 员拿到球则立刻贴身紧逼，随时破坏其运球、突破、传球和投篮，这无疑对防守 队员防守的攻击性、对抗性提出了更高的要求四1 0 | 。 加强攻击性防守基本功的练习加强运动员的腿部力量和脚步灵活性的训练。 。只有把各种脚步动作技能和全面的素质与顽强的思想作风的训练紧密结合，才 能尽快地提高运动员扎实、快速、灵活、多变的脚步移动技术，为攻击性防守打 好基础。在训练中，除了加强脚步移动技术训练外，还应加强运动员手臂防守动 作训练，使手脚协同配合。各种防守脚步、姿势的训练。防守脚步动作是篮球防 守技术的基础，应具备快速机动的防守步法，方能及时抢占有利的防守位置，同时 防守脚步与手臂协调配合去干扰争夺控制球。防守脚步动作训练，以专项滑步为 主，同时辅之于攻击步、交叉步动作等。正确的防守姿势，能扩大防守面积和及 时向不同方向移动。在训练时要求防守队员保持正确的防守姿势1 。 谢昌熊n 2 1 3 1 等对篮球准备姿势的分析：合理的准备姿势是完成各种移动技术 动作的基础。队员为了迅速往不同方向移动，及时准确地完成动作就需要有一个 既“稳定”又“易动的准备姿势，用来保持身体的平衡和有较大的应变性， 以利迅速地、协调地移动去衔接各种步法完成各种防守任务n 引。合理准备姿势为 两脚左右开立，屈膝1 2 0 。一1 3 0 。两膝和脚掌内扣用前掌内侧蹬地，两脚间距离 略比肩宽，重心投影在两脚中间，前侧手臂向前上方伸出掌心向下，另一侧手臂 向侧伸出掌心向前。“稳定”就是身体要保持平衡，“易动”，就是要便于施力 以尽快进行具有防守目的的脚步动作，因此，在确定最佳准备姿势时，就应使 身体接近最不稳定的平衡为起动创造最佳力学起始条件。人体站立时是属于下支 2 东北师范大学硕士学位论文 撑，其稳定程度取决于人体重心高度和重力作用线，到支撑面相应边界的距离， 是可以用稳定角来表示，如图( 1 ) 中所示： 圈l 靛角站立姿势 曩2_ 稳定角大，人体产生的平衡过于稳定，则平衡不易破坏，不便于起动。根据 李勤友、徐文生等人n 5 ，的研究与分析发现为了便于起动，就需要建立最不稳定的 平衡。而要想做到这一点，人体的姿势应当是直腿并拢，身体在脚尖上取得平衡， 因为这种姿势中，身体重心最高，而且支撑面外缘最小，所有这些应当都符合 向任何方向快速移动的要求，但是由于运动员的腿是直的，就不便于移动，而 且重心过高也不符合篮球技术本身的要求。降低重心和便于发力的主要途径是屈 膝，屈膝的角度直接关系到重心降低的幅度和脚部是否容易发力。有人通过对世 界5 0 名篮球运动员的测定，他们经常保持的膝关节角度是1 2 0 。一1 3 0 。，采用 这个角度，移动快、发力大、而且不易疲劳( 如图2 ) 。另外，两脚分开重心落在 两脚之间尤为重要，它可以使防守队员及时改变身体重心向滑步方向移动，提 高动作完成的速度。 ；， 、 以 j 7 筘釜0 ， j 髫番 ；?： 镰一 图3 侧滑步技术动作 在准备姿势的基础上，侧滑步的动作方法为两脚平行站立，两膝弯曲，上体 略前倾，两臂侧伸。向左侧滑步时，左脚向左迈出同时，右脚蹬地滑动，向左脚 靠近，两脚保持一定距离，左脚继续跨出m 1 ( 如图3 ) 。 大多数进攻队员被告知，要朝向防守队员靠前的那只脚方向运球。侧滑步是 灵活地对抗何种运球和进攻队员改变运动方向的移动方法n 7 1 。这种移动可以帮助 东北师范大学硕士学位论文 防守队员避免因进攻队员切入篮下而被突破，通过这个动作，防守队员重新占据 了防守位置。侧滑步是要保持低重心，如果防守队员的重心上移，自身的反应将 会变慢，也会失去防守位置，很容易被进攻队员摆脱。 篮球运动本身运动强度很大，在篮球场面积为1 5 m 2 8 m 的场地上要求场上运 动员不停地往返奔跑，场上间歇时间极为短暂，运动员的体能消耗非常大，其供 能主要依赖于无氧供能n 8 。2 0 | 。无氧耐力是指机体在氧气供应不足的情况下较长时 间进行肌肉活动的能力。肌肉力量是肌肉紧张或收缩时对抗阻力的能力。篮球运 动的力量训练有着极其重要的作用。力量训练瞳卜2 4 1 可以使运动中枢的机能得到改 善，表现为运动中枢能够产生强而集中的兴奋过程，发放同步的高频率兴奋冲动， 募集更多的运动单位参与工作，并使每一个运动单位发生最大的紧张性变化。力 量训练可以改善中枢间的协调能力，使支配各肌群的中枢能够准确而及时地产生 兴奋和抑制过程，并能够适时相互转换使主动肌、协同肌、对抗肌、支持肌的工 作更加协调，从而增大肌肉力量。 1 1 2 侧向滑步对于人体平衡及机能的影响 从准备姿势篮球侧向滑步的过程中，保持身体的平衡至关重要。平衡能力是 维持身体姿势的能力，反映了身体前庭器官、肌肉、肌腱、关节内的本体感受器， 以及视觉等各方面对刺激的协调能力。研究结果显示，1 5 岁之前，视觉、前庭器 官、本体感受器等平衡感觉功能处于一个不断完善的过程。国外最新的研究结果 显示，人体的本体感受器功能在3 4 岁时成熟，而前庭器官、视觉功能在1 5 - - 1 6 岁时才达到成人水平乜卜2 。有关导致平衡能力下降的主导因素，目前存在两种看 法，一种是前庭器官功能下降，另一种是下肢肌肉力量减退，但关于平衡能力与下 肢肌肉力量的相关性研究还比较少。对于篮球滑步动作是髋、膝、踝关节角度变 化的研究在国内较为少见。人类日常生活中存在大量向前走、向前跑的运动模式， 但向后、向侧走，跑的运动很少。 速度素质是指人体进行快速运动的能力或用短时间完成某种运动的能力，按 其在运动中的表现可以分为反应速度、动作速度和周期性运动的位移速度速度三 种形式，对于周期性运动的位移速度主要取决于步长和步频两个因素及其协调关 系，而步长和步频又受多种生物学因素制约。在篮球比赛中，为完成攻守任务， 篮球运动员连续反复的快速冲刺跑、变向跑是其速度的主要表现特征。不论什么 运动项目，也不论如何跑动，向前、向侧、后退就其速度而言，都必将受步幅和 步频的影响。而提高步频和步幅，则首先要增强摆臂及腿部蹬地力量倒走的运 动生物力学与生理学研究进展中国运动医学杂志。走和跑是人的本能，然而在竞 技场上的走和跑却是一门学问，这里所指的跑要求技术的规范和合理，动作要协 调，有力，动作表现为轻松自然，否则笨拙、不协调。在一定的攻守条件下，运 4 东北师范大学硕士学位论文 动员的观察反应能力取决于篮球意识的水平，而运用某一篮球技术水平的高低， 有取决于运动员能否快速地完成身体的移动。灵敏是运动员在保持身体平衡的前 提下，突然快速有效的改变身体方向的能力。篮球运动员必须能够快速平稳的侧 向移动。侧向移动方向会不断地变化他的要求，髋关节移动，外展和内收，以及 屈伸，以及内翻与外翻；膝关节屈伸，踝关节屈伸，以及内翻与外翻。 滑步属于一种侧向运动，目前国内外针对篮球的侧向运动研究并不多，而从 健身锻炼、临床康复的角度对向后、向侧运动的研究较多。太极拳包含了向前。 向后、向两侧方向的动作，洪友廉乜7 1 等观察1 6 名长期太极拳锻炼者进行4 2 式太 极拳锻炼，发现太极拳锻炼通过单足站立、变换运动方向等方式锻炼下肢肌肉的 力量和耐力，从而提高机体的平衡能力。C a m p b e l l 瞄删1 等对2 3 3 名老年妇女分组 进行为期6 个月的包含了倒走、侧向运动、转身、跨越障碍的锻炼，结果证实， 实验组的平衡能力得到显著提高，成功地预防了老年人摔倒。类似的研究还有 S h i g em a tS U 卜矧等对5 2 名6 0 8 0 岁人群分组进行为期6 个月1 次周的包括 向后、向两侧、斜向等方向运动的练习，数据显示，实验组在敏捷、下肢力量、移 动速度、柔韧性、平衡能力得到了显著提高，从而降低了老年人摔倒的发生率。 因此证实了倒走和侧向运动可以作为一种提高机体平衡能力的行之有效的锻炼 手段。 1 2 研究的目的和意义 运用运动生物力学研究方法对篮球滑步基本技术进行的研究在国内外还不 多见，国内对于具体的侧滑步技术动作定量研究目前还属于空白，国外对于篮球 侧滑步的运动生物力学研究也并不多见。本研究运用运动生物力学手段对篮球侧 滑步技术动作进行动力学和运动学分析，从侧滑步过程中足蹬地力的大小、方向、 人体重心轨迹变化规律揭示篮球侧滑步技术的运动规律，为篮球教学和运动训练 服务。 篮球运动是技术与战术的结合，篮球的移动技术是篮球各项技术的基础，每 名运动员具有良好的滑步技术是成功防守的关键，也是成为一名优秀篮球运动员 的必要条件。但是滑步技术的训练相对于有球技术动作比较起来动作单一、枯燥， 容易受到篮球初学者或低水平运动员的忽视。本研究对于滑步的技术动作进行全 面深入的分析，在运动学和动力学的基础上研究侧滑步技术动作的规律，通过对 优秀篮球运动员在实验条件下动力学和静力学的分析与对比，可以找出影响侧滑 步速度的主要因素，确立正确的技术概念，明确侧滑步技术动作阶段划分，为正 确理解篮球滑步技术动作原理奠定基础，提高教练员和运动员对于滑步动作的认 识程度和重视程度，为缩短教学和训练周期服务。 东北师范大学硕士学位论文 2 实验设计与方法 2 1 实验设计 2 1 1 实验对象的选取 东北师范大学体育学院运动训练专业本科生5 名，并对每一名队员的自然情 况包括姓名、性别、身高( c m ) 、体重( k g ) 、年龄、从事专业训练时间等基本情 况进行调查。如下表l 所示： 2 2 研究方法 2 2 1 文献资料法 通过人工查阅文献和计算机检索，阅读并研究国内外有关篮球运动技战术发 展的最新动态的文献、运动生物力学、运动人体解剖学等方面的相关书籍和文章 百余篇，了解本研究相关的动态、程度、现状及存在的问题。 2 2 2 专家咨询法 在选题、拍摄、实验解析、成文和修改的过程中访问运动生物力学专家教授 及科研人员、篮球界的教授、一线教练员、运动员，内容主要有篮球滑步技术的 训练方法和训练中存在的问题等。 2 2 3 实验研究法 本实验主要通过影像解析系统对篮球的侧滑步运动学参数测定并进行分析； 同时采取三维测力台对测试者左右脚的力进行动力学参数测定分析。 6 东北师范大学硕士学位论文 2 3 实验方法 2 3 1 测试仪器 采用大连理工大学研制的Y D 卜_ 6 4 6 1 型六分量压电晶生物力学测力平台， 美国艾里尔公司( a r i e ld y n a m i r c s ) 生产的t h eA P A SS y s t e m 录像解析系统。使 用由美国f a s t e c i m a g e i n g 公司生产的高速摄像机一台( 型号为 t r o u b l e s h o o t e r l 0 0 0 ) 进行二维录像拍摄，定点拍摄运动全过程。 2 3 2 测试方法 在室外篮球场放置摄像机一台，摄像机镜头高度约为1 3 米，距离拍摄对 象约9 米，拍摄频率约为1 2 5 帧秒，镜头垂直于运动平面。每名被测试者在做 完准备活动后，分别对其拍摄3 次侧滑步动作并对每次拍摄的动作图像进行评价 与分析，根据录像中动作的实际完成情况选取三次动作中完成最好的一次进行解 析。在录像解析时对运动图像进行逐幅数字化。采用美国艾里尔公司( a r i e l d y n a m i r c s ) 生产的t h eA P A SS y s t e m 录像解析系统对运动图像进行数字处理。采 用扎齐奥尔斯基人体模型，对每帧画面中的1 7 个人体关节点进行数字化，进行 解析、计算得到原始数据，并对原始数据进行平滑处理。 采用大连理工大学研制的Y D T - - 6 4 6 1 型六分量压电晶生物力学测力平台， 记录足着台过程中地面反作用力一时间曲线。 7 东北师范大学硕士学位论文 3 研究结果与分析 3 1 动作阶段划分 篮球个人防守技术有其特有的准备姿势，而侧滑步属于人体侧向运动的一 种。技术动作本身要求从双腿支撑开始，再过渡到左右腿分别支撑和滑动。本实 验所有被测试者均先以左腿为支撑腿，右腿先滑动。侧滑步方向为从左至右。本 文为了便于分析将由准备姿势开始到完成一次完整滑步划分为启动阶段、缓冲阶 段蹬伸阶段。现将各阶段定义划分如下： 启动阶段：从准备姿势右腿足部离开地面瞬间开始到其着地前瞬间止。 滑动阶段：从右腿足部着地瞬间开始到其经支撑缓冲，带动左腿经滑动左足着地 前瞬间止。 蹬伸阶段：左足着地瞬间开始经由左腿支撑，同时右腿经过蹬伸足部再次离开地 面完成蹬地。 3 2 侧滑步不同阶段运动学特征 3 2 1 不同阶段的时间特征 通过高速摄像机对受试者的完整动作进行记录并对他们的动作节奏进行分 析，从而对他们技术动作结构的合理性进行评价，被测试者完整动作和各个阶段 所用时间如下表2 所示： 表2 侧滑步过程中各阶段时间特征表( 单位：s ) X S0 7 3 5 0 0 8 7 0 2 5 9 0 0 3 9 0 2 7 5 0 0 1 8 0 1 9 6 0 0 4 2 东北师范大学硕士学位论文 通过影像测量得到每名被测试者侧滑步不同阶段时间特征对比表，从完成 整个技术动作的时间看，完成动作时间最长的是李旗0 7 9 9 s ，完成动作时间最 短的实刘博洋0 6 0 4 s 。启动阶段完成动作时间最短的是刘博洋0 1 9 6 s ，完成时 间最长的是李旗0 3 0 4 。侧滑步技术动作是人体由静止到运动的过程，整个 技术动作时间很短，在启动阶段运动员要在最短的时间内取得最快的速度， 根据牛顿第二定律：F 合- - m a( 单位：N ( 牛) 或者千克米每二次方秒) ，当 技术动作开始瞬间人体给地面一个蹬地的力，使人体产生一个和侧滑步方 向相同的加速度a ，在合外力F 大小相对一定时，物体的质量m 越小加速度 a 越大。从被测试者的体重进行分析，李旗1 0 0 千克，刘博洋6 5 千克，在动作 的启动阶段的时间来看，李旗的启动时间0 3 0 4 s ，也是所有被测试者启动阶段 时间最长的。说明侧滑步技术动作在完成动作的时间长短上看，启动阶段是技术 动作的成功与否的关键阶段。这要求运动员在进行防守移动时，为了达到成功防 守的目的时刻要保持高度注意力集中，否则防守位置很容易失去。在滑动阶段和 蹬伸阶段时间分析比较发现在滑动阶段几名被测试者的完成动作时间长短相差 不大。在启动阶段人体快速有力的蹬地后滑动阶段是身体的一个过渡阶段，而蹬 伸阶段人体完成动作时间长短不但涉及到前两个阶段的动作衔接，而且这个阶段 是人体在启动阶段后又一次蹬地的过程，也是技术动作完成质量好坏的关键阶 段。在针对对手进攻所进行滑步防守时，后卫队员和前锋队员一般要比中锋队员 在篮球场上活动范围大，体重也比中锋队员要轻，为了防止对方进攻队员的运球 和突破，体重相对较轻的后卫和前锋队员滑步防守的速度相对较快，防守的成功 率相对较高。 3 2 2 不同阶段的身体重心随时间变化曲线 在本次研究中，通过软件在二维坐标系中解析得到了不同被测试者身体重心 高度在与地面垂直轴Y 轴上的位移变化，即被测试者重心上下波动的情况。如下 表3 所示： 9 东北师范大学硕士学位论文 o 8 5 o 8 O 7 5 o 7 O 6 5 0 6 11 83 5 5 2 6 9 8 61 0 3 1 2 01 3 71 5 41 7 11 8 8 时间( T ) 通过对不同被测试者身体重心与地面高度随时间变化的研究发现，几名被测 试者开始滑步时的启动阶段起始重心的高度差别较大，这主要是个体身高差异和 准备姿势造成的重心高度不同。针对对方进攻队员所采取的侧滑步技术动作，防 守队员从准备姿势开始以最快的速度向侧向开始滑步，重心应越平稳越好，否则 在有身体接触时很容易是身体失去平衡或被对手摆脱。身体重心变化曲线都经历 了先下降后升高再下降的过程，但是升高的幅度差异较大。起始重心高度是由准 备姿势决定的，在研究中发现启动阶段准备姿势身体重心最高的是毕宝豪 0 7 9 m ，最低的是张型野0 6 7 m 。通过对每名被测试者两次身体重心最高值的比 较发现，只有刘博洋的重心高度变化较大，差值约为0 1 m 。结合被测试者的运 动时间发现，刘博洋的完成动作时间是几名被测试者中最短的，但是重心的起伏 却比较大。在篮球比赛中，防守队员在保持低重心的同时，还要尽量避免身体上 下的起伏。完成技术动作时间的长短并不是衡量技术动作的唯一指标，还要结合 于运动员身体重心的协调配合最终完成比赛所需要的防守任务。图表中可以发 现，被测试者身体重心变化比较平稳的的是张型野和高子俊，其曲线重心最高点 与最低点差值都约为0 0 5 m 。应用于实际比赛中个人防守的移动技术不仅只有侧 滑步一种，在针对对方进攻队员所采取的多种不同防守脚步中如前滑步、后滑步 和后撤步等，一直保持低重心的身体姿势和灵活机动的脚步动作是防守成败的关 键。如果在侧滑步技术动作的结束阶段身体的重心较高，那么就不容易与其他防 守脚步动作相衔接，防守就达不到应有的目的，防守的成功率也就不高。( 时间 数值T 0 0 0 8 s ) 3 3 侧滑步不同阶段动力学特征 本文对每名被测试者侧滑步蹬地力用三维测力台进行了两次测量，一次是侧 1 0 r 叫)似檑石向 东北师范大学硕士学位论文 滑步启动阶段支撑腿蹬地力进行测量，另一次是滑动阶段和蹬伸阶段两个阶段左 右足蹬地力的同步测量。 3 3 1 启动阶段动力学特征 从图卜a 可以看出用测力台测得几名被测者启动阶段支撑腿蹬地力的三个 相互垂直分力F x 、F y 及F z ，得到三维蹬地力一时间曲线图。F z 力是正压力，力 F y 与滑步方向一致，力F x 是横向作用力。为了提高实验数据的可靠性，消除实 验对象之间体重差异而带来的误差，因此在实验中相关测得的力值数据均为地面 反作用力与被测试者体重的比值。 在下表4 8 所示的5 名被测试者第一次蹬地图可以看出，每名被测试者启 动阶段支撑腿蹬地的力大小随时间变化曲线都非常相似。三条曲线中F y 是从零 开始的，说明在动作的启动阶段蹬地开始前只有正压力F z 和横向作用力F x ，三 条曲线在蹬地的瞬间几乎同时达到最大值。其中F z 的值最大，F x 的值最小。 表4 ： 表5 ： 1 0 ( ) o 8 0 0 6 0 0 4 0 0 臣 2 0 0 O - 2 0 0 4 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 也 2 0 0 0 删 4 0 0 肄聋甥黔争绸磴地 一 、 - - 一少洲j 。1 2 4 2 4 73 7 04 9 36 1 67 3 98 6 29 8 51 1 0 81 2 3 11 3 5 4 1 4 7 日寸佃了r ( S ) 高浔镌掮 电幻登地 囝 。、 5 、 l1 1 92 3 7 3 5 54 7 35 9 17 0 9 舵79 4 5 1 0 6 31 1 8 11 2 9 91 4 1 7 D , 寸I N r ( $ 同 目 东北师范大学硕士学位论文 表6 ： 1 4 = 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 【L 6 0 0 4 0 0 扣0 O 锄 - - 4 0 0 表7 ： 表8 ： 二毅： 1 1 92 3 73 5 5 三为5 9 17 0 9 8 2 7 9 4 51 0 6 3 1 1 8 l1 2 9 9 1 4 1 7 B v 盯；- J T ( s ) 国 ： 么 k 【1 1 9 2 3 7 3 5 5 4 7 3 5 9 17 0 9 毖79 4 51 0 6 31 1 8 11 2 9 91 4 1 7 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 【L 2 0 0 0 删 4 0 0 m j T , 3 r ( s ) 罔 斟 ： ：，众 二、 l 1 1 9 2 3 7 3 5 5 4 7 3 5 9 l7 0 9 磁79 4 51 0 6 31 1 8 11 2 9 91 4 1 7 1 2 m J l 日- r 圈 目 y 跚 咖 蝴 寻 。 姗 东北师范大学硕士学位论文 表9 启动阶段F x 、F y 及F z 峰值力比较( 与体重比值) 人体给地面以作用力的同时，地面给人体以反作用力使人体产生运动。F z 是人体的正压力，F x 、F y 是人体在蹬地同时产生的左右方向和前后方向的分力， 分力的大小和被测试者身体摆动和侧向蹬伸运动有密切的关系。当今篮球比赛运 动员的身体对抗非常激烈，在高水平的比赛中优秀的力量素质是有效完成各种攻 守技术动作的关键。准备姿势的屈膝姿势不但有利于身体有静止状态到运动状态 的改变，还有助于增大身体蹬地的力，为滑步创造出更大的动力。根据动量定理 F A t = m v7 一m v ，在极短的时间内要想获得较大的速度，必须增大蹬地的力。 人体在准备姿势时速度v 等于零，所以准备姿势向侧滑步启动的瞬间还应 尽量减少蹬地的时间，才能获得较大的速度v7 。人体在准备姿势静止的情 况下启动阶段的蹬地动作使人体产生加速度向侧向滑步，此时蹬地正压力F z 的 极值可达到体重的1 3 倍，F x 、F y 的极值分可达到体重的0 3 倍和0 5 - 0 7 倍。 ( 时间数值T 0 0 0 2 s ) 3 3 2 滑动阶段和蹬伸阶段动力学特征 从下图可以看出在滑动阶段和蹬伸阶段左右脚蹬地力的大小随时间变化曲 线，几名被测试者F x 、F y 和F z 曲线变化都十分相似。滑动阶段和蹬伸阶段左右 脚蹬地的垂直力F z 呈现为双峰曲线，第一次蹬地左脚蹬地时出现第一峰值，中 间支撑时地面的反作用力小于体重，呈现一波谷，后来左脚蹬地又出现第二峰值。 下表1 0 是几名被测试者两次垂直方向峰值力F z 比较： 东北师范大学硕士学位论文 表l O 两次垂直方向峰值力F z 比较( 与体重比值) 通过表1 0 对滑动阶段和蹬伸阶段两次F z 的比较发现，第二次F z 的峰值力 要比第一次的峰值力和启动阶段的峰值力都要大，而滑动阶段的F z 的峰值力要 比启动阶段支撑腿蹬地的力F z 要小。说明从准备姿势开始到滑动阶段和蹬伸阶 段垂直方向F z 的大小经历了由大一小一大的过程。启动阶段的F z 峰值力可达到 1 3 倍体重，滑动阶段和蹬伸阶段分别可达到1 O 倍体重和1 5 倍体重。在滑动 阶段的F z 较小是由于这个阶段是整个侧滑步技术动作的过渡阶段，身体重心位 置比启动阶段要高，身体重心的速度增大，而动作时间时间相对其他两个阶段较 短。蹬伸阶段F z 比启动阶段和滑动阶段大是因为在这个阶段身体重心下降，支 撑腿再次蹬地，身体重心在此向支撑腿方向移动造成的。从以下表l l 1 5 中可 以看出F z 曲线变化的坡度非常明显，启动阶段的滑动腿足落地后经过与地面接 触紧接着另一滑动腿足与地面接触开始蹬地。每名被测试者的力F x 、F y 和F z 三条曲线在蹬地动作完成过程中F x 和F y 都有缓冲动量的存在，这是由于膝踝关 节做退让性工作产生的。 1 4 ， 一 东北师范大学硕士学位论文 表1 2 ： 8 0 0 6 0 0 4 0 0 臣2 0 0 0 j o o - 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 【L 4 0 0 2 0 0 0 2 0 0 幻0 一k 以 _ ；谚7 峙4 7 3 5 9 7 0 98 2 7 蝤1 0 6 3 1 1 8 11 2 9 91 4 7 刚佃( s ) 一k 般、 一K 健 l1 1 妁2 3 73 5 54 7 35 9 17 0 9 8 2 7 9 4 51 0 6 31 1 8 11 2 9 91 4 1 7 1 5 嘣 s - r ( s ) 国 国 东北师范大学硕士学位论文 表1 3 ： 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0 【工- 0 ；0 0 1 0 0 0 表1 4 ： 1 0 0 0 8 0