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从动力学角度对排球扣球各环节的运动进行分析

时间:2016-01-11 来源:未知 作者:傻傻地鱼 本文字数:3171字
摘要

  排球在全世界的迅猛发展是毋庸置疑的,随着科学技术的发展排球的扣球技术也在不断地创新和提高。排球扣球技术在比赛中占据重要地位,是进攻中最有效的得分手段,也是得发球的主要手段。

  扣球技术较复杂且不易掌握,它要求运动员有良好的身体条件和完整合理的技术结构。扣球的完整技术动作包括:准备姿势、助跑、起跳、空中击球和落地5个相互衔接的部分。其中空中击球是扣球技术的关键环节它直接影响扣球的质量和效果。因此,该文试运用物理学知识,从动力学角度,对扣球各环节的运动进行分析,探求最合理的击球动作和用力顺序,使运动员能够科学掌握技术动作,在实际的比赛中做出更好的应对,也为排球扣球技术的发展提供有意义的参考。

  1 准备姿势

  两脚自然开立,一脚在前,另一脚在后,两膝稍屈,采用稍蹲姿势,上体自然前倾,两臂稍屈自然下垂置于体侧,身体转向来球方向,观察来球,做好向各个方向助跑起跳的准备。

  2 助跑

  2.1 助跑的技术要求和步数

  排球的助跑能够直接影响起跳的高度,进而会影响扣球的力度。助跑作为扣球的基础准备动作,在比赛的复杂形势下,需要通过预判来调整其速度和步数以便更符合实际情况。理论上来讲,排球助跑较好的助跑步数是三步,它最能发挥起跳高度。

  三步助跑技术的要求:第一步小,接触面小易移动,灵活度,有助于观察来球;第二步大,增加支撑面,微降重心增大稳定性,产生制动,根据动量传递理论,把动量转化为向上的垂直速度和适宜的向前水平速度,为起跳积聚足够的动能;第三步起跳,根据动力学原理,身体后倾使重心后落于两脚,便于增加向上的垂直速度,从而增加起跳的高度。

  2.2 助跑的力学原理分析

  由牛顿第三定理可知,排球扣球助跑踏跳时,如果地面给人体的力超过了人自身重力,人体就会获得向上的加速度。据相关资料表明,发现许多运动员在扣球起跳中有并步着地足尖内扣的特征,分析得知,这样的做法不仅可以减轻水平方向上身体向前的惯性,取得良好制动,也可方便观察来球的情况做出应对。

  运动员通过快速助跑,有效制动以及强有力的踏跳,都能使其达到起跳的最理想高度,排球的助跑目的就是为了能跳的高,因此助跑的速度不宜过快,要与三级跳远相对比理解。大量研究证明三步助跑时跑速才能发挥出最佳速度4 m/s,但当助跑步数再增加时,情况就不太稳定。

  2.3 助跑的速度与后倾角的关系

  后倾角指助跑踏跳瞬间身体与地面垂线之间的角度,即踏跳瞬间脚触地点和该时身体重心连线与地面垂线间的夹角。从动力学角度分析,人身体在起跳瞬间重心应落后于触地脚,且尽量使其在起跳脚上方,这样地面的反作用才能使身体向上方跳起。助跑速度、踏跳时重心高度及起跳的发力和时长对后倾角度都有一定影响。有研究证明,助跑速度越快所需的后倾角度也就越大,恰当的重心位置,短促有力的起跳能使身体保持合适的后倾角,使下一步的扣球达到良好效果。

  3 起跳

  助跑的最后一步称为起跳步,它既是助跑的结束步法又是起跳的准备动作,分为并步起跳和跨步起跳。起跳的高度对扣球力度产生很大影响,但是每个人的弹跳能力有所不同,起跳的高度就会不同。传统训练中缺乏动力学理论基础做指导,很难科学地对起跳进行训练,但是随着科学的发展,我们可以对起跳过程中的肌肉和骨骼做测定及其相关分析,最终做到因人而异科学合理地制定训练计划。我们可以利用三维立体摄影技术对起跳的动作进行分析,得出最佳起跳动作,并据此分析。

  3.1 起跳的角度及发力

  查阅国内相关资料研究表明:在起跳时,身体各部位最佳的起跳角度,踝关节角度为80°~90°,右膝角度100°~119°,左膝角度为135°~159°,髋关节弯曲为90°,此时肌肉最能发挥最大能力,这些指单侧力量。

  起跳时的缓冲时间长短、膝关节的弯曲角度、蹬离地面的向上的瞬时速度,都能够影响到起跳的效果,根据运动生物动力理论得知,用较短的缓冲时间来减少水平速度及动量的损失,以合适的膝关节起跳角度,增加蹬离的力度都可提高起跳高度。运动员在蹬伸过程中,下肢要主动产生绕身纵轴的力矩,能获得起跳时绕纵轴的角速度。因此,起跳时绕纵轴的角速度不能忽视。

  3.2 起跳效果的重要指标

  重心腾起角和重心腾起水平速度的大小是衡量扣球技术起跳效果的重要指标。当重心腾起角度一定时,重心水平速度的大小将决定跳跃的远度。研究发现,加快起跳时髋、膝关节伸展速度,适当控制髋关节的伸展幅度,可以有效地提高扣球起跳跳离地面时的重心水平腾起速度。

  4 空中挥臂击球

  挥臂是整个扣球动作的核心,挥臂的力量、角度、幅度的不同都会影响到球的方向和速度。最终的目的是要击败对手得分得发球。挥臂的正确发力和控制是关键。

  4.1 挥臂的技术动作发力顺序

  当起跳身体腾空后,左臂摆至身体前方,协助保持上体的空中平稳,击球手臂应屈肘置于头侧,肘高于肩,身体呈反弓,以肩为轴,边挥臂边伸肘,并用全掌击球。挥臂时,以迅速转体、收腹动作发力,依次带动肩、肘、腕各部位关节向前上方成鞭甩动作挥动。

  4.2 挥臂的生物力学分析

  排球的击球动作特点是完成时间短,冲力较大,属于肌肉的一次性最大爆发力收缩形式。这一动作的完成需要一定的初速度,根据动量学原理,缩小旋转半径和提高转动角速度才能够提高初速度,这就要求在击球时需要屈臂摆动来缩小转动半径加大角度,研究证明,引臂角度在75°~90°时,能发挥肌力最大值。

  4.3 用动量矩守恒定律进行分析

  根据动量矩定理推论,当和外力矩为零时,其动量矩保持不变,人在空中起跳击球时处于腾空无支撑状态,满足动量矩守恒的条件。动量矩是矢量,其方向为角速度方向。无论人体空中动作多么复杂,其总动量完全由腾空瞬间的初始条件所决定。

  扣球时,由腰、腹发力,下肢主动用力,在充分伸直加大转动惯量的同时,沿人体横轴产生一个向前的动量矩,根据动量矩守恒定律,人体上体也要产生一个相对运动,以加大挥臂距离,通过全身的协调用力集中于手上,这样有利于加大击球的力量。

  5 落地

  整个扣球完成最后一步的落地技术也很关键,成功的落地技术可以使运动员得以很好地自我保护。在击球时运动员在空中手臂肩部较高,扣球结束后人体会在没有外力的作用下自然下落,落地的不稳定性使两脚受力不均,单脚受力过重往往会造成脚踝或膝关节的损伤。只有尽量控制双脚同时落地,且在落地时注意屈膝收腹,才能缓冲下落的力量,得到很好的过渡,也方便运动员进行下一个动作的快速转变。

  6 结语

  排球扣球的各个环节紧紧相扣,助跑以三步为佳,起跳以短时为宜,也不能太短,需要充分发力起跳,挥臂时遵循发力顺序和技术动作的准确性,击球时注意手型和触球点,最后屈膝收腹安全落地。整个过程一气呵成,要随瞬时条件而随机应变,掌握每个动作的力学原理,灵活运用,以期发挥更好的水平。在动作过程中应尽力避免错误和变形,防止受伤的发生。

  随着各国排球局势的良性发展,我国排球也应充分重视,基于运动生物力学的理论,利用科学技术来推进排球的发展。例如三维测力台、压力传感器、三维摄影、影片分析等,将这些分析技术针对性的应用到排球扣球中,可以更科学有效地研究和分析技术动作,能够给运动员和教练员提供更有理论基础的科学有效的训练,这也终将推进排球扣球技术及其他技术的发展和进步。

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