网球运动生物力学分析.doc

网球运动生物力学分析网球运动中常见的力有：肌肉力：肌肉收缩使四肢等环节绕关节轴产生转动。地面反作用力：脚蹬地面时产生。重力：人体在地心引力作用下产生。环境力：主要是风。磨擦力：主要是鞋/球与场地表面，球与拍线间的磨擦。1.2 扭矩 扭矩是力使用物体或身体的部位发生转动，回到平衡位置的趋势。如果一个平衡的翘翘板的一端放上一个重物，翘翘板就会绕中间支点转动，这个物体的重量（力）产生了扭矩，扭矩的单位是牛（顿）米，在力臂为1米时， 1牛顿力的作用产生的扭矩为1牛（顿）米。人体的运动部位由关节连接，所有的运动都是绕关节的转动，网球的主要力量也来于源转动，所以扭矩概念对于网球运动非常重要。1.3 牛顿运动定律 惯性定律：每个物体都要保持它的静止状态或匀速直线运动状态，除非由于所加的外力迫使它改变这种状态。例如，球员在准备点时保持静止状态，要使用肌肉力改变这种状态，才能使其向击球点运动。 加速度定律：运动的变化与外加的力成正比，并且发生在该力的作用线方向上，与质量成反比。即F=MA（F；力，M：质量，A：加速度）。例如，体重大的运动员和体重小的球员相比，在腿部力量相同的情况下，前者加速能力要小于后者。后者在场上的移动更灵活。 反作用力定律：对每一个作用力总存在一个相等的而且方向相反的反作用力；或者说两个物体彼此施加的相互作用力总是相等的，并各指向对方。例如球员在跑动时以腿蹬地，而地面产生的反作用力向与蹬地方向相反的方向推动球员移动，1.6平衡理解重心与平衡，对于教练成功地指导球员，对于球员成功地完成技术动作至关重要。重心与平衡这两个概念相互关联的概念，深刻地影响着网球技术动作的成败。失去平衡或平衡不好，是网球运动中失误的最重要原因。平衡是球员控制其平稳与稳定的能力。球员需要两种平衡1.6.1 静态平衡：在不运动时的平衡。它是球员控制其静止姿态的能力，如运动员在准备发球时的抛球，以及待发阶段，就要求有很好的静态平衡。1.6.2动态平衡：运动中的平衡，它是球员在运动中控制身体的能力。良好的动态平衡，可以使球员的击球更加准确，运动更灵活，击球后的回位更有效。这两种平衡是网球运动所必需的，球员应该把学习如何在运动中保持平衡与控制作为训练的一个重要部分。2.肌肉的生物力学特性肌肉是运动生物力学的重要内容。我们所有的自身运动所需的力量，都来源于肌肉，人体的肌肉有几个重要特性，对于网球运动非常重要。l 肌肉是人体唯一可以产生力量的组织，人体的其它结构，如肌腱，韧带，只能传递力量，只有肌肉可以产生力量。2 肌肉表现力量-长度特性。即肌肉产生的力量与肌肉的长度有关。肌肉在理想长度下产生的力量最大，如果肌肉太短即过于僵硬，太长即过度拉伸或处于运动范围的边缘时，它可产生的力量就会减小。比如很多业余球员在过于紧张，越想发力，却反而不能发力。由于紧张状态下，肌肉收缩，即过短，从而使其产生的力量下降。3 肌肉表现出力量-速度特性，即肌肉产生的力量与收缩的速度有关。肌肉在慢速收缩时，产生的力量最大。随着速度的增加，其产生的力量减小。我们能以很快的动作举起轻的物体，但当重量增到能力极限时，我们只能缓慢地举起来。肌肉在最大力量的30%时，输出的功率（力量与速度的积）最大。4 肌肉力量是由于肌肉收缩产生的。肌肉在拉伸时存贮弹性势能，然后在收缩时，这些能量就会释放出来，可以产生比直接收缩更大的收缩力。这个过程称为拉伸收缩周期。肌肉可以预先拉开保持能量，或称预载。网球运动就大量使用这种特性，比如引拍的动作，就可以使肌肉拉开，以便在击球时产生更大的收缩力。5 肌肉的拉伸收缩周期中存贮的能量，与拉伸的速度有关，速度越快能量越多，拉伸与收缩的间隔越长，损失的能量越多。6 人体的大肌肉群有力，稳定，但速度慢，不灵活，不易控制，面小肌肉群的特点正好相反。我们可以利用前面这样概念，概念分析一些网球中的动作。 拉拍越早越好，直接拉拍到击球点的下方，等球过入击球区时向前挥拍。”相信很多人在学球的时候都听教练这么说，很多教练也是这么教的，这样做并不符合运动生物力学的原理，更合理的动作是弧线拉拍并使拉拍动作与前挥平滑相连，拍头从拉拍开始就不断加速，在击球时获得更高的速度。同时减小肌肉的拉伸与收缩的间隔，避免能量损失。作为教练，应该在一开始就让球员养成这样的习惯，对于初学者，应尽早让他们做小幅拉拍，拉拍的转动达到45度就可以了，而不是让他们拉拍后再抛定点球。使学员一开始就养成计算拉拍与前挥节奏的习惯。分腿垫步是网球步法的基础，我们为什么要在对方击球的一瞬间做一个分腿垫步？直接跑向击球区不是效率不是更高？分腿垫步为什么这么重要？分腿垫步在步法中起什么作用？在做分腿步落地时，可以使重心下降，髋、膝和踝关节弯曲，相关部位的肌肉快速地拉开到最佳状态，这样就可以产生最大的肌肉力，产生更快的移动速度。3. 力量的传递与平衡球员在击球时所需要的力量与速度，并不是单独由身体的某一部分产生的，而是各相关部分力量与速度的积畜，力量和速度从产生点，经身体一系列的部位传递和叠加，最终传至拍头，并旋加在球上，构成一个链条系统，即所谓的动力链。球员在运动的同时，要保持击球的有效性和准确性，保证力量的正常传递，还需要保持身体的静态与动态平衡。 动力链人体的各个部分联在一起，组成一个类似于链条联接的系统，在这个系统中，一个环节，即身体的一部分产生的能量或力，能够被有效地传至下一个环节。这种运动能量/力的传递，就是动力链。网球运动的每一个技术动作，实际上就是一组有顺序的肌肉活动和骨胳、关节的协调活动，从而产生了球员的动作，位置和速度。每一个环节（部位）产生力，并且是下下个环节的基础。恰当的顺序可以产生有效的力量和动作。可以把这个过程看成4X100米接力，4个队员要按顺序启动，并按一个合理的节奏完成棒的传递。如果4个队员同时启动，不按顺序启动，或失去节奏，后果可想而知。 网球运动中，有两种发力的方法，一种是“推动”，即力自下而上推动持拍手、球拍及拍头。一种是“拉动”，即由持拍手或臂发力，带动身体。合理的动力链是第一种方法，但很多业余球员中，常见的是第二种方法。可以把网球的击球动作分为两类，一类是力量型，如正反手反弹球，发球，高压，挑高球，另一类是精确型，主要是截击。这里有一张发球动力链的图示，实际上所有力量型动作的动力链基本相同，都是从腿部蹬地为开始，将地面的反作用力经腿，髋，躯干，肩，大臂，小臂，腕传递并将这些部分产生的力进行叠加，传至拍头，以拍头加速将球击出为结束。这一系列动作构成的动力链，就是为了使链的未端，即手和球拍，以最佳的位置和最佳的速度将球击出。在网球的击球动作中，大部分的能量和力来源于腿和躯干，这些能量和力要经过动力链进行传递，最终作用在被击打的球上。研究发现，如果发球时髋或躯干至肩的运动能量减少10%，就要求肩部转动的速度增加14%，肩部压力要随之增加，才能保持传递到手和球拍的运动能量相同。4.发球 发球是网球中最重要的技术，是每一分的开始，也是网球中唯一不受对手影响，完全由自己控制结果的动作，这种动作的技术被称为闭式技能。发球动作的最终目标是产生最大的角动量，将所产生的角动量最大地传至球拍，将球击出并，并产生预想的速度和旋转，灌入目标区域。发球是网球中最重要的技术，成功的发球动作可以归为四点，准确地将球抛至击球点，充分得用身体各相关部分的位置使相关肌肉拉开为击球积蓄最大的能量，利用合理的动力链使拍头加至最大速度将球击出。稳定地保持平衡。 所有的职业球员抛球有一个共同特点，：左臂至充分伸直并与手成一直线抛球，手以较慢的速度匀速运动，实际上是将球托起并释放出去。（任何的弯曲、加速，都会导致抛球不稳定。）：手臂的动作，由身体的展开带动，随着身体的重心前移，左胯前移，身体左侧打开，左肩抬高双肩保持直线，将力量传至手臂，手臂与身体协调运动，是稳定抛球的关键。：球在嘴至眼部高度出手。个人有自己的持球方法，要点是减少球出手时与手磨擦产生旋转。 如何使身体产生最大的能量，是发球动作的另一个关键部分。能量积蓄时的动作是自上而下进行的，由肩带动胯转动，并下压重心，使双膝弯曲。引拍和抛球同时开始。球出手后，双肩仍保持成直线，左臂继续上抬，在臂继续上抬，右臂外旋，左胯继续前顶，有助于身体的转动，采用旋球抛球的球员从引拍开始顺时针转肩，而采用直上直下的球员则在这时开始转肩，继而转胯，开始曲膝，进入到能量最大（full tank of energy）的平衡位置，双肩与右上臂及右肘成与地面为45度角的直线，身体与大臂，大臂与小臂的角度为两个90度，从球员的前后看，双肩与右上臂及右肘保持一条直线，从球员右侧观察，可以看到右肘右肩的后面，肩胛骨收缩，形成扩胸:，臂外旋达到最大时，双肩比胯多转20度左右，髋关节弯曲，避免过免过度后仰，双脚跟抬离地面，双膝充分弯曲，所谓充分，就是达到个人爆发的最佳角度，一般为90-110度，小要小于90度，会使腿部肌肉过于紧张，影响发力。腿部发力的不足导致发球的整个动作失去最重要的力量来源。双脚跟抬起，左脚几乎与底线平行，有人说这样可以防止脚误，这种说法没错，但真正的原因是为了加大身体的转动。注意，球出手后，左脚不应出现转动。 接下来就是要把这些积蓄的能量，经合理的动力链，最大程度地传递至拍头，将球击出。并使球落入预定位置。发球动作虽然是闭式技能却是网球中最难掌握的，除了需要具有先天和后天练就的良好身体素质外，还需要在整个发球过程中利用身体各个部分的协调动作产生能量，并将这些能量充分传递至拍头，在整个的过程中，大量的能量积蓄和力量传递，源于很多细小精确的动作，并以平衡为依托，在身体一系列复杂、剧烈运动的同时保持这些细小动作的精确。并保持良好平衡，需要精确的控制、调调和节奏，与能量积蓄的动作顺序相反，发力的动作的顺序自下而上，由腿开始推动胯、肩、肘、腕和拍头。动力链从腿部用力蹬地开始。采用右脚在后的方式，右腿产生向前上向的力量，而左腿产生向上的力量并保持平衡。采用上步的方式，双腿产生向上的力量。右腿提供更多的力量。左腿保持身体的平衡。蹬地的力量不足时，如果要发出同样速度的发球，身体的其它部分就要承担过大的压力，不仅难于控制平衡，也容易造成伤害。蹬地的动作由前脚掌内侧进行，同时右脚内旋，以充分蹬地。蹬地的力量使身体离开地面，这样可以增加击球的高度。注意，发球时不是向上跳起，而是蹬地使身体向上。 蹬地的动作将地面的反作用力传递至髋部，使其抬高并产生转动。如果以正常速度看职业发球高手的动作中，可以明显看到有力的蹬转动作。由于蹬地，身体产生三个方向上的转动，前翻，侧翻和旋转。前翻是发球是所需角动量的最大来源，旋转产生的角动里最少，侧翻则是高水平球员和低水平球员发球动作的重要区别。随着右髋抬高，身体右侧从收缩变为打开，身体形成侧翻动作，从蹬地开始左臂下落自然弯曲收于腹部高度，加强了侧翻，使身体保持平衡，也使身体的转动减小，增加了角速度。拍头随着右侧的抬高下落，即所谓的“倒水”和“搔背”，它们是随着身体动作自然形成的状态，不是有意的动作。当腿部完全蹬直时，右肘略高于右肩，前臂与地面平行，拍头达到最低点，这时，拍面与地面垂直，拍头指向离开身体的地面。 随着身体的转动，右肘提高，肘到高高点时，右肘关节保持最大弯曲，这时前与地面垂线的角度，是发球的一个重要因素，有研究表明，这个角度增加一度，可以使发球的速度提高一英里（1.6公里），臂外旋的最大角度是90度，而多余部分就要靠身体的后弓形成，罗迪克可以超过130度。决定发球速度的因素很多，大家不要将这个角度理解为决定发球速度的唯一因素，正确的理解应该是：一个球员的两次发球，如果第2次的角度小于第1次，要达到与第一次同样的速度。他身体的其它部分就要用更大的力量。 在肘部达到高点前，身体保持后弓，从这时开始身体前翻。肘顺势打开，右臂形成直线，注意，这个过程中，拍头指向后网，而不要过早上指，拍面与地面垂直，击球前形成一个“上菜”（waitress position）状态，球拍象服务生上菜时托着的托盘，但拍面与地面垂直。从蹬地开始至此，拍头不可指向上方、背或肩。拍长轴也不要与地面垂直。 发球的节奏和平衡非常重要。准备时的站位要自然，两脚间距不要过小或过大，这样才能给身体一个良好的支撑，抛球。引拍的动作要平稳，保持良好的静态平衡，球从眼部高度出手后，两眼要始终注视球，头部随球向上而抬，眼睛对球的视头部的上抬要保持至球被击出，在球被击出后，视线随球移动，可以用击球的声音作为视线转移的提示。从引拍开始到击球结束，拍头的速度是由慢不断增加的过程，在这之间不应该有停顿，这样，不仅可以使球拍在击球时获得速度，也可以使发球的动作更加平稳顺畅，有更好的动态平衡。如果在能量最大状态与发力击球动作之间出现1.5秒的停顿，就会使拍头速度下降15%。发球时应该掌握好身体各部分的张弛度，保持积极的紧张（CREATIVE TENSION）。紧张会使身体动作速度下降，应该使身体放松包括手，腕，肘，保持松弛，但不能过于放松到球拍出手或身体其它部分在发球的过程中产生随意动作干扰发球动作的平衡。 浅说二发 不同类型的发球，尽量采用同样的抛球线路。利用身体和挥拍线路调整的来实现不同的发球。发平击球，击球点在额的