網球正手擊球技術生物力學模型人體環節研究

□ 張超 楊彬 高書芳 （.長江大學體育學院 湖北 荊州 43403；.長江大學物理與光電工程學院 湖北 荊州 43403）

在我國，網球運動已經從貴族走向平民化，越來越多的人開始喜歡并從事網球運動。無論是高水平運動員還是網球初學者，都需要學好各項基本技術，在網球的各項基本技術中，正手擊球是最基本也是運用最多的技術。正手擊球是比賽中進攻得分的制勝法寶，也是網球最基本的擊球技術，是最基本的進攻和防守手段。隨著現代競技網球的發展趨勢，對正手擊球的要求也越來越高，在網球的各項基本技術中，正手擊球是運用最多的一種擊球方式，根據技術統計分析一場比賽中使用正手擊球的頻率占比賽的70%左右。手擊球可以分為兩種：上旋球和平擊球。正手擊球技術是網球各項技術中最基本的，也是使用率最高的，約占比賽擊球的70%-80%。由上旋球的特點，我們可知該技術前沖力量大，彈跳高，可掌握比賽的主動權，使對方處于被動狀態，達到進可攻、退可守，靈活機動；而純粹的大力平擊球由于其力量大，速度快，落點深，是比賽得分的有力手段。從某種意義上說，正手上旋球和平擊球的掌握和運用的好壞，直接反映運動員網球技術水平的高低，也對其比賽的勝負結果產生深遠影響。要想獲得高質量的正手擊球，除了長時間的訓練以外，運用三維高速攝像機，獲得人體環節數據，并通過文獻資料與優秀運動員做對比，可以有針對性的提高正手擊球技術的改進。

1、研究對象與研究方法

1.1、研究對象

網球運動員正手擊球動作。

1.2、研究方法

（1）文獻資料法。

根據本研究需要，在長江大學圖書館，中國知網，以及各類核心期刊中，查閱和收集了大量與網球正手擊球以及網球正手擊球運動生物力學的相關文獻，然后認真閱讀相關資料，從而了解國內外研究動態，并對相關資料進行分析比較、分類整理，確定與本研究有關的運動學參數。

（2）三維錄像解析法。

運用JVC GC-PX10AC高速攝像機，在成都體育學院紅土網球場進行拍攝。拍攝過程中兩臺攝像機主光軸約成90°夾角，兩機高都約為1.5m，兩機離拍攝對象大約都為13.5m。解析過程采用3-DSignal Tec解析系統，星高鈦3-D Signal TECV3.2HDC解析系統業余網球運動員模型選自Japanese人體模型(16個環節，21個關節點)，因研究需要，添加了拍頭頂端測試點，同時添加了肩髖投影環節角這個測試角度，解析時采用逐幅解析。對所獲得的原始數據運用低通數字濾波法進行平滑處理，截斷頻率為8赫茲，從而獲取運動員上肢肩肘下髖膝踝的相關運動學數。見圖1：

2、結果與分析

隨著網球球拍技術、網線材料、正手擊球技術的不斷革新，網球正手擊球技術已成為國際優秀網球運動員獲取比賽的基礎，在不斷的完善正手擊球技術的同時，通過力學分析，獲得人體的各項力學數據，可以為接下來的比賽和訓練提供更詳實的數據，具有很高的參考價值。網球正手擊球技術是網球比賽當中最常用到的一門技術，每一個優秀的運動員最具威脅性的技術往往是正手擊球技術，也是能夠獲取制勝分的關鍵，在一場比賽當中，正手的制勝分和非受迫性失誤通常都是一場比賽獲得勝利與否的指導性指標。正手擊球技術的站位姿勢現階段大體分為三種：第一種是封閉式擊球站位。第二種是半開放式擊球站位。第三種是開放式擊球站位。引拍當今網壇流行“C”形引拍，也就是通常所說的弧形引拍。費德勒、納達爾一般采用開放式或者半開放式站位擊球，這樣更有利于他們在底線進行相持球時能夠盡早的回位，同時這兩種站位，相較于封閉式站位擊球，要求擊球點更加靠前，能夠較好的完成上升期的擊球，縮短擊球的時間，加快擊球的節奏。封閉式站位擊球一般應用半場出現能夠一拍制勝的機會球，將全身的力量由后腳轉移到前腳，產生更強的擊球力量，缺點在于回位比較慢，不能夠較好的迎接快速來球。弧形引拍能夠使網球運動員在引拍階段很好放松，同時在準備擊球過程中做好由靜變化為動態的準備，也有利于運動員更好的轉動肩部，為擊球做好準備。正手擊球動作是從準備動作開始，持拍手握住球拍的拍柄底部，非持拍手扶住拍頸位置，雙腳開立，大致與肩同寬。雙膝彎曲，頭部向前對著來球，身體保持放松狀態。在引拍準備擊球之前，球拍向持拍手的一側弧形引拍，由耳部向上引拍至頭頂處，手臂隨之下垂，使得球拍的拍頭低于腰部，按照現代網球正手技術的發展趨勢以及觀察費德勒、納達爾的視頻錄像，在球拍引至腰部位置處時，不再向后引拍，以便縮短引拍距離，在引拍的同時，肩部向后轉動至于腰部同一垂直線處，或稍微靠前，靠后，肘關節伸展一定角度，手腕處于放松狀態，在腕關節和球拍之間，形成一個90°左右的夾角。雙腿分開站立，持拍側腳略微向后，雙膝彎曲，呈放松狀態。在擊球瞬間，手腕向后做一個輕微的甩腕動作，同時踝關節向下蹬地，給予身體一個反作用力，力量向上傳導順序為踝關節膝關節 髖關節 肩關節 肘關節腕關節 球拍，形成一個完整的動力鏈，在擊球的瞬間，分為直臂擊球和曲臂擊球兩種擊球方式，費德勒、納達爾采取的是直臂擊球方式，肘關節完全伸直或者是接近伸直。髖關節帶動整個身體進行轉動，膝關節蹬伸，非持拍手隨著身體一起轉動。在擊球結束的時候，蹬地轉體結束，身體轉動180°。費德勒、納達爾手臂、手腕向內旋轉，形成雨刷式隨揮，非持拍手在身體的另一側接住球拍，結束正手接球，此階段稱為隨揮階段。

引拍階段是正手擊球技術的第二階段，是身體由靜態轉為動態，準備迎接來球的階段。運動員將手腕放松，球拍由持拍手一側向上引拍，持拍手的肩部同時向后方轉動，非持球手自然打開，跟隨整個上半身一起向后轉動，膝關節向下自然放松彎曲到一定角度，手腕放松，隨后將肩關節，肘關節準備放下，兩關節同時處于放松轉態。引拍階段到此時結束。引拍階段，應盡量放松，避免因為精神緊張而產生身體肌肉緊張，導致整個身體僵硬，無法發力。在引拍的過程中，根據視頻和錄像觀察，優秀運動員的頭部是保持固定不動的，以免因為頭部的晃動，而致使身體的穩定性發生改變，使得揮拍擊球產生不良影響。在引拍階段，要保證肩關節和肘關節與上半身有一定的角度，使得肩關節，肘關節相對于上身處于伸展狀態，在伸展同樣距離的情況下，肩角和肘角成反比，肘角越大，肩角越小，肘角越小，左肩角就越大。也能夠讓運動員在隨后的擊球過程中，使用直臂擊球過程中，產生更大的角速度。同時在髖關節和膝關節應該保持放松彎曲的狀態，在蹬地轉體的時候，可以獲得更大的向上的力量。

揮拍階段是在引拍結束后，球拍由身體的側后方向前揮拍，直到擊打到球的過程。揮拍階段：手臂逐漸向后下做預擺，肩關節向前轉動，肘關節慢慢伸展成直線狀態，腕關節同時向后擺動，踝關節，膝關節向上傳導蹬地轉體的力量。在揮拍擊球前,肘關節伸展成180°，或者接近于180°，這樣能增加角速度，從而轉換為線速度,增加拍頭速度。因為網球正手擊球是一個舒展的鞭打動作，所以在擊球的瞬間，上下肢體協調用力，各個環節達到最大值。同時，由于角速度增大，因而增大身體的線速度，在手腕、肩、肘，速度都會有明顯的提升。

隨揮階段是球拍在接觸球，同時開始繼續向前揮拍的，直至球拍停止下來，準備擊球下次來球的過程。因為現代網球的特點是要求回位時間早，所以產生不同于以往傳統的隨揮動作，現代正手擊球是將球拍隨揮至身體的另一側結束，而不是向以往上收到肩以上。不過因為納達爾隨揮有其獨特的方式，是球拍收回至頭頂反向旋轉，故一般人最好不要嘗試模仿。

在隨揮階段，受測試者的肩關節角度是由最大值147.4°逐漸下降至98.1°，這表明受測試者在隨揮階段轉肩幅度比較大，能夠將球拍回收至身體的另一側，而納達爾的左肩角為113.1°，這表明納達爾在隨揮階段，收拍動作是位于頭頂的上方，雖然不是通常的收拍方式，但是這樣也有助于他能夠擊打出強烈的上旋球出來。

因為受肩關節角度影響，肘關節角度同樣也會向內旋轉收回，在這個階段，受測試者是由175.3°，降至55.8°，這也證明受測試者的肘關節回收幅度較大，能夠達到雨刷式收拍的效果。而納達爾是87.9°，因為其特殊的收拍方式，所以在頭頂，其肘關節仍然彎曲的程度比較大。

3、研究結論

在正手擊球過程中，人體的主要參與發力做功的環節是踝環節，膝關節，髖關節，肩關節，肘關節，腕關節，持拍手，最后將所有力量傳導至球拍，使得球拍產生向前向上的加速，從而在擊球時，給予球更強的力量和旋轉。在現代網球技術發展趨勢，同時根據測試的相關數據可以得知，正手擊球技術的關鍵在于引拍小，轉髖幅度大，下蹲充分，所以這要求運動在肩關節轉動的時候，角度要相對小，在揮拍的過程中，髖關節的轉動幅度要盡可能大，能夠接近180°，是比較理想的狀態，在揮拍的過程中，肘關節要盡量舒展，可以有效的加快腕關節和拍頭的速度，產生更大的動量，使得回球更有力量和旋轉。