基于定點(diǎn)投籃技術(shù)生物力學(xué)分析

馮磊 趙陽 濰坊市工程技師學(xué)院

投籃是籃球運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)，籃球運(yùn)動(dòng)的整個(gè)技術(shù)都圍繞投籃展開，因此居于戰(zhàn)略核心環(huán)節(jié)。本文以定點(diǎn)投籃的力學(xué)原理研究投籃動(dòng)作的影響因子，可以幫助隊(duì)員更加熟練地掌握投籃技術(shù)要領(lǐng)，提高投籃準(zhǔn)確率。還可為籃球的發(fā)展提供相應(yīng)力學(xué)觀點(diǎn)作為參考。

一、籃球技術(shù)力學(xué)分析的理論觀點(diǎn)

田麥久從訓(xùn)練學(xué)角度認(rèn)為身體資位、關(guān)節(jié)角度10個(gè)方面進(jìn)行力學(xué)分析，劃分細(xì)致，但有些零散理論性太強(qiáng)。胡亦海認(rèn)為應(yīng)從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行分析即可。籃球教科書中從籃球的進(jìn)攻技術(shù)和防守技術(shù)分析，沒有從力學(xué)觀點(diǎn)進(jìn)行分析。由于不同學(xué)者的研究體系、側(cè)重角度大不相同，本文采用運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)要點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的分析，以此量化具體的動(dòng)作指標(biāo)。

二、籃球投籃技術(shù)生物力學(xué)分析

投籃是從一個(gè)位置單手或雙手將球投擲到另一個(gè)位置(籃圈)內(nèi)的移動(dòng)過程。本文根據(jù)籃球的技術(shù)從進(jìn)攻技術(shù)中的定點(diǎn)投籃進(jìn)行具體分析。

(一)定點(diǎn)投籃動(dòng)力學(xué)分析

1.定點(diǎn)投籃的動(dòng)力

陸愛云認(rèn)為研究人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)問題，首先要確定對(duì)象，在力學(xué)中確定的研究對(duì)象稱為力學(xué)系統(tǒng)。本文將人體看做一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，則與之相應(yīng)的動(dòng)力則是肌肉張力、韌帶張力、組織粘滯力、關(guān)節(jié)約束力。力學(xué)系統(tǒng)肌肉的發(fā)展與身體的動(dòng)作姿勢(shì)相關(guān)，動(dòng)力源自身體的各肌肉協(xié)調(diào)配合。定點(diǎn)投籃從整體來看，是人體供應(yīng)動(dòng)力完成相應(yīng)動(dòng)作的過程。包含出手的速度、出手角度、出手高度這三者的協(xié)調(diào)，當(dāng)三者合力達(dá)到最佳，則符合籃球投籃的要素，即投中。因?yàn)槿说纳砀咴谔囟〞r(shí)期是相對(duì)穩(wěn)定的，因此確定出手角度和速率便決定了投籃的準(zhǔn)確性，當(dāng)固定化的投籃角度后，掌控出手速率則成為動(dòng)力點(diǎn)的核心。

2.定點(diǎn)投籃的阻力

阻力是相對(duì)于投籃動(dòng)力而言，人體進(jìn)行投籃時(shí)，一方面受球的重力，一方面則受支撐反作用力，最后球飛行過程中的空氣阻力。球的重力決定著球的垂直加速度，支撐反作用力來自人體對(duì)地面和人體對(duì)球施加的力，這兩個(gè)方面的合力得益于阻力，決定投籃質(zhì)量。人體支撐所做的力要穩(wěn)定且有質(zhì)量，穩(wěn)定的用力將會(huì)確保球出手的飛行路徑。空氣阻力影響著球的偏轉(zhuǎn)，如受到風(fēng)速的影響。根據(jù)對(duì)學(xué)生投籃動(dòng)作的觀察，發(fā)現(xiàn)近距離的投籃受風(fēng)速影響相對(duì)較小，而遠(yuǎn)距離的投籃效果越差。在不受其他外在因素影響的情況下，其阻力主要來自于空氣阻力。由以上三點(diǎn)確保籃球的穩(wěn)定，主要來自投籃時(shí)，出手的穩(wěn)定性以及空氣阻力。

3.定點(diǎn)投籃的力點(diǎn)

力點(diǎn)主要由人體骨骼肌與籃圈共同決定，投籃的準(zhǔn)確性是運(yùn)動(dòng)員在場上某一點(diǎn)對(duì)懸空3.05米的籃筐這一固定點(diǎn)投籃的準(zhǔn)確性，其實(shí)質(zhì)在于人體力達(dá)手指，最終將球投出的完整動(dòng)作。徐艷等人基于三維圖像解析投籃動(dòng)作時(shí)，得到右手投籃時(shí)，右腳蹬地力量為左腳的三倍，右腳用力將會(huì)影響籃球的命中率。髖關(guān)節(jié)是否能夠做到充分伸展和立腰這將會(huì)影響投籃前期的身體姿勢(shì)，也是下肢力量能否充分有效傳遞的橋梁。肩、肘、腕的協(xié)調(diào)配合又是完成投籃動(dòng)作的核心，當(dāng)肩肘腕出手時(shí)所形成的合力在一條直線上時(shí)，對(duì)于肘關(guān)節(jié)的支撐提出更高的要求，適當(dāng)?shù)膬?nèi)收，保證手掌出手時(shí)其合力對(duì)準(zhǔn)籃圈的瞄籃點(diǎn)，這是技術(shù)動(dòng)作對(duì)身體姿勢(shì)和全身用力的要求。確保出手時(shí)球的運(yùn)動(dòng)軌跡與瞄籃點(diǎn)在一個(gè)平面，就確定了力點(diǎn)的方向。

4.定點(diǎn)投籃的肌肉

定點(diǎn)投籃首先是準(zhǔn)備姿勢(shì)，此時(shí)全身用力的主動(dòng)肌自下而上主要有腓骨短肌、長伸肌、股二頭肌、髂腰肌、背闊肌、斜方肌、肩帶肌、肱二頭肌、尺側(cè)腕伸肌、橈側(cè)腕短伸肌。這些肌肉在準(zhǔn)備姿勢(shì)時(shí)處于屈肌狀態(tài)，下肢處于支持支配地位的主要是髂腰肌，上肢則是肩帶肌，為此，提高兩塊肌肉的力量可有助于身體的穩(wěn)定性，投籃時(shí)，小腿三頭肌、臀大肌、股四頭肌、肱三頭肌、肩帶肌、肱橈肌、掌長肌等成為原動(dòng)肌，我們可以發(fā)現(xiàn)小腿三頭肌、股四頭肌、臀大肌、髂腰肌為機(jī)體的伸展提供了良好的力量來源，為后續(xù)的投籃動(dòng)作提供動(dòng)力支持。肩關(guān)節(jié)的肩帶肌為投籃提供了強(qiáng)有力的支撐，而最終決定球出手后的角度取決于腕關(guān)節(jié)的控制力。

(二)定點(diǎn)投籃運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

1.定點(diǎn)投籃動(dòng)作軌跡

從物理學(xué)的角度進(jìn)行計(jì)算，在投籃距離固定時(shí)，投籃的實(shí)質(zhì)是一種對(duì)球的拋射。拋射的準(zhǔn)確性來自出手的初速度，出手初速度的大小決定了球的運(yùn)動(dòng)軌跡。根據(jù)實(shí)際問題，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)初速度較小時(shí)，要適當(dāng)縮小出手角度；當(dāng)出手的初速度大時(shí)，要增加投擲角度，這樣才能取得一個(gè)較為適中的平衡。變換位置的投籃中，距離球圈近的位置角度大于距球筐圓的位置。其次，球在空中飛得越遠(yuǎn)，最佳出手速率和出手角度的微小偏差所造成的影響就越顯著，所以投籃的準(zhǔn)確性也是隨投籃距離而變化。根據(jù)布恩對(duì)比賽中投籃準(zhǔn)確性關(guān)系的研究，得出在距球籃0.91米投籃成功率是距球籃4.5米處的三倍，表明積極防守可以降低對(duì)方投籃命中率。因而，盡可能要近的進(jìn)行投籃。

2.定點(diǎn)投籃角度

籃球的投擲角度高低決定了球的運(yùn)動(dòng)弧線，我們一般劃分為低弧線、中弧線和高弧線，王寶剛在籃球教學(xué)中罰球的生物力學(xué)分析中認(rèn)為，投籃低弧線導(dǎo)致入籃角小，不容易投進(jìn)，應(yīng)采用中弧線的投籃。而美國學(xué)者詹姆斯·海在根據(jù)公式確立入籃范圍時(shí)表示，高拋射角度造成高入籃角度，這是好的，但它對(duì)出手要求較高，這一點(diǎn)又不如低拋射角度。在精密計(jì)算之后，46°是可能命中的最小角度，73°則大致代表比賽中可能用到的最大出手角度，而不是大多數(shù)課題中所主張的“中弧線”或“高弧線”拋物軌跡。

三、小結(jié)

通過對(duì)籃球定點(diǎn)投籃的生物力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)其動(dòng)力來源于雙腳蹬地所形成的反作用力，形成于立腰、抬肘動(dòng)作的完成，結(jié)束于出手時(shí)指腕的撥球；影響的外部干擾主要是空氣阻力；力點(diǎn)的關(guān)鍵在于髖、膝、踝、肩、肘、腕的密切配合；肌肉主要來自投籃時(shí)的原動(dòng)肌牽拉，完成整個(gè)動(dòng)作；近距離的投籃成功率高于遠(yuǎn)距離投籃，呈非線性關(guān)系；出手角度46°—73°為最佳。