青少年單手肩上投籃技術動作的生物力學分析

李濤

前言

籃球運動是當今社會較普遍、較熱門的大眾體育運動，而青少年籃球運動更是我國籃球運動發展的根基，它涵蓋了跑、跳、投等多種身體運動形式，且運動量較大。其中投籃是籃球運動中一項關鍵性技術，也是唯一的得分手段。進攻隊員和防守隊員通過一些技戰術的配合，都是為了創造機會投籃得分或阻撓對方投籃得分。隨著籃球運動的發展，運動員身高、身體素質及技術水平的提高，促使投籃技術不斷發展：出手部位由低到高，出手速度由慢到快，投籃方式越來越多，命中率不斷提高。因此投籃技術直接影響了命中率的高低。那么，為了使青少年掌握正確的投籃技術，根據理論分析法對籃球運動中單手肩上投籃技術動作進行分析。

一、投籃姿勢的生物力學分析

根據解剖學和力學原理的分析，正確的基本站立姿勢是：兩腳左、右或前后開立，約與肩同寬，投籃臂的同側腳前出，兩膝微屈，使屈裸股與伸膝肌保持適宜的張力。兩腳平行朝向球籃，上體略含胸，斂腹，使伸臂肌略被拉長，貯備了彈性勢能。頭部正直。面對球籃，頸肌不要度緊張，身體重心平穩地落在兩腳支撐面的中心處，這種基本站立姿勢，有兩方面的用意：其一，由于重心和支撐面的合理確定，可以為投籃動作建立一個穩固的力學條件，同時從下肢到軀干的各環節部位均處于像壓縮了的彈簧一樣的狀態，可以獲得足夠的力量來源；其二，可以使下肢和軀干的諸環節均垂直于地面做屈伸運動，因而，每個環節向上伸展所產生的慣性力都能作用在總重心所落的支撐面內。

二、投籃手關節的力學分析

為使球出手后有一定的拋物線弧度，當球離開手的瞬間，整個軀干要做到充分伸展使其出手點高。在球體將要出手時要求人體各有關的關節周圍肌肉，部充分地被拉長。在投籃出手時還會產生一種向前上方運動（由前踞肌、胸小肌，斜方肌參加工作），就是增加一個關節面對另一個關節面的壓力，從而產生一個向前上動作。按照力的表示公式，力等于質量乘加速度，也就是F=ma。因為在投籃的過程中球的重量不變，仍然為600g或者650g，故力的大小主要取決于加速度的大小。如果在投籃時把整個上肢充分地伸直，像一根杠桿，支點位于肩關節，就會使肩韌帶向前上和肱骨向前上運動的肌肉收縮加快而有力。這樣，位于杠桿遠側端的手指獲得的加速度就大，球出手時的力量也能充分用上了。所以，在屈腕的同時，中、食指末端用力撥送出去是符合人體運動力學原理的。中、食指的指骨和掌骨是最長的，所以，工作距離也是最長的，球從此處撥出去，有利于加快球體的飛行速度和命中球籃的準確度。

三、投籃中球的旋轉的生物力學研究

1.籃球后旋的力學分析

肘內收，正對籃能充分使持球手的指尖向上。投籃技術動作的關鍵是手指、手腕的最后用力，投球后觸球。最后離開的手指是中指、食指。由于食指、中指持球出手后指尖對籃球有撥球動作，使球產生后旋轉。這是因為轉動的物體有保持旋轉軸方向不變的作用，也就是我們所說的定向作用，是轉動慣性的一種表現。后旋球不僅能有一個穩定的不偏向左右的正直的與人體矢狀面一致的運行路線，旋轉中的球在介質空氣中運行，會遵守流體力學原理，此現象可用馬格努斯效應原理解釋。球在空中旋轉飛行時，球體上部空氣的環流速度u→1與來流速度v→方向相同，球體上部空氣的速度為v→+u→1，其大小為本v+u1；球體下部環流速度u→2與來流速度v→方向相反，球體下部空氣的速度為本v+u→2，其大小為本v-u2；根據馬格努斯效應原理旋轉球下部所受空氣的壓強大于球上部所受的壓強，壓力差克服重力，使球在前進中不斷地獲得一個升力向上。在90°角以內，籃球的入網角度越大，入網率越高，故能使球垂直下落入網率應最高。因此在飛行中的球有向上的運動趨勢，投籃時在相同出手角度的情況下，后旋球受一種向上的合壓力，故能保持更高的弧線，相反不旋轉的球運動軌跡則與上不同。

2.籃球前旋的力學分析

籃球在空中前旋主要是由于在投籃時，運動員下肢蹬地的力量、腰腹力量和上肢力量借助人體機械鏈條的傳遞，通過腕部前屈，最后食指作用于球體的前下部（食指對球的作用點位于球體的冠狀軸之后）而產生的，主要出現于行進間低手投空心球及投打板球。籃球前旋在投籃中作用及力學機制。球的前旋有利于快攻，筆者在實驗觀察中發現運動員在投籃中使用同樣的力量時，籃球的移動速度的大小依次是前旋球、不旋球和后旋球，但是球的飛行距離、弧度的大小卻恰好相反，所以在籃球比賽的快攻中運動員常常采用行進是低手投籃就時利用前旋球的速度快的特點。

四、投籃臂動作的力學分析

充分伸展投籃的手臂，能使球離手前對球的控制時間長，有利于控制球的飛行，并提高出手點。根據一些研究表明：迅速地伸直投籃臂，有利于加快投籃的動作速度。依據力學的動量原量，物體在外力沖量（F·T）作用下，物體的動量（MV）要改變，物體動量改變的量就等于在同一時間內物體所受外力的沖量。即Ft=m（Vt-V0）

運動員在任何一定距離內的投籃，全身作用于球體的合力（F）可視為是一定的，球離手前，球體相對于人體的初速度（V0）可看作零。

由上式中：V0=0，則Vt=Ftm從式中可以看出，球出手的速度（Vt）與沖量（Ft）成正比，與球的質量（m）成反比。又得知式中作用球體的合力（F）和球體的質量（m）一定，故增加對球的作用時間（t）可增加球的出手速度。投籃臂的充分伸直也正是增加了對球的作用時間（t）。

再由公式：S=12at2 V=at得V=2St從中得出：球的出手速度（V）與對球的工作距離（S）成正比，與對球的作用時間（t）成反比。投籃時投籃臂迅速充分地伸直，使對球的工作距離（S）達到最大值，有利于對球的控制，提高了出球點。由于對球的工作距離一定，迅速地伸直手臂，以最短時間通過一定的距離，提高了投籃的動作速度。

五、小結

（1）投籃技術含有人體運動的多種規律，其中單手肩上投籃既符合人體解剖結構和運動學，動力學方面的特征，又符合生物力學原理。

（2）教練員在針對青少年的基礎訓練階段，要充分利用投籃技術的力學因素，積極探索和運用投籃命中率的科學規律，要重視各環節技術的功能作用與協調運作關系，并注意發揮各環節技術的綜合效應。

（3）建議籃球運動教學訓練應以投籃技術為中心，帶動其它技術的全面發展，加強隊員的心理與作風訓練，也有助于打牢青少年籃球運動員的基本功，并提高在比賽中的準確投籃能力。