足球技术动作的运动生物力学研究综述

于雪梅 牛健壮 牛 峥 刘 洁 邵妮娜

1.西安电子科技大学体育部，陕西 西安 710071；2.西安财经学院体育部，陕西 西安 710100

足球技术动作的运动生物力学研究综述

于雪梅1牛健壮1牛 峥2刘 洁1邵妮娜1

1.西安电子科技大学体育部，陕西 西安 710071；2.西安财经学院体育部，陕西 西安 710100

文章主要运用文献资料法和统计分析法，对我国近20年来有关足球技术动作运动生物力学研究进行综述分析和研究，使读者更直观的了解我国足球技术动作运动生物力学特点及科学研究的有关内容，以期为足球教学、训练，尤其是为科研提供研究方法及研究方向。

足球 足球技术 运动生物力学分析

1 前言

足球运动被称为“世界第一运动”，其特点是参加人数多，场地大，技术复杂，比赛时间长，对运动员的体能消耗大，是一项对抗性较强的集体性运动项目。黄竹杭，刘浩在《对当前国内足球科研方法运用的研究》一文中写到，在足球科研中，主要采用观察法（比赛临场观察统计、录像观察统计），[1]这种方法只能记录比赛中的表面现象，难以了解影响整个团队或队员的内在因素，对分析因素、找出解决问题的方法尚存在不足，对所记录的表面现象在进行深层次的分析和探讨时，缺乏依据。本文分别从时间、仪器设备、技术分析、研究方法四个方面进行论文综述分析，以服务于足球教学和训练事业。

表1 近20年来足球技术动作运动生物力学研究论文发表数量一览表

2 从时间上分析近20年我国足球技术的运动生物力学分析

运动生物力学是研究人体运动规律的科学，是体育科学学会体系的重要组成部分。它的研究领域已涉及到人们的日常生活中与健康促进、运动损伤、人机功效和装备研发等方面，如学生背书包行走、女性穿高跟鞋、老年人防跌倒，运动鞋力学功效评价、预防颈椎病的桌椅高度设计、残疾人安装假肢后的步态测试，等等。本研究以足球技术生物力学分析为关键词在中国知网进行检索，对1997年——2016年近20年我国足球技术生物力学研究分析如表1所示，我国学者针对足球技术生物力学分析研究数量并不是很多，期间有“高峰”和“低谷”。说明我国足球的科研仍以自发性的科学研究为主，很明显的两个高峰分别是2007年和2011年，正值离奥运会开幕最后阶段，说明我国足球科研论文的发表量主要是受奥运会赛事的影响。我国运动生物力学分析主要在田径、水上项目、乒乓球、射击等项目上取得了一些有价值的成果。[2]相反，我国2013年以来一系列的足球改革方案、条例等对足球的重视程度也是重中之重，而科研情况也未跟得上改革创新的步伐。

3 从技术动作上分析近20年我国足球技术的运动生物力学分析

足球技术，是运动员在足球比赛中所采用的合理动作的总称。它是在比赛中逐步形成、发展和完善起来的。现代足球在追求胜负结果的同时，以攻守平衡为原则，以时空控制权的激烈争夺为特点，把激烈的功防、有效的配合、扣人心弦的进球等内容作为重要组成部分。为此，运动员只有熟练掌握足球技术，才能在比赛中有目的地采取行动，正确合理地处理球，以达到战术上的要求。足球运动是一项技术动作复杂的运动项目，足球技术为有球技术和无球技术两大类，有球技术为运球、踢球、接球、头顶球、抢球、断球、掷界外球和守门员技术（接球、扑球、拳击球、托球、掷球、踢球），无球技术为起动、快跑、跳跃、急停、转身、步法、假动作。本文在中国知网搜集近20年关于足球技术动作文献33篇，并对33篇文献进行分类并得出分析结果如表2。

表2 足球技术动作运动生物力学分析研究（以技术动作分类为主）

如表2所示，其中头顶球技术研究为7篇，是所有研究中最多的一项技术，脚内侧踢球、接球技术、停球技术等为1篇，查阅近年文献，其中关于足球守门员技术运动生物力学分析研究为0，多为理论研究。本文主要从头顶球技术、射门技术、脚背内侧踢球技术、脚背正面踢球技术、旋转球技术、掷界外球技术进行阐述。

3.1 头顶球技术

关于头顶球技术运动生物力学分析研究分别有：前额正面头顶球技术、双脚跳起头顶球技术、双脚跳起侧面头顶球技术三类。关于前额正面头顶球技术，何勇[3]提出，影响前额正面头顶球技术的主要因素是大腿围、腰围、颈围和体重，而上臂围和胸围相关性也较高。在前额正面头顶球中，头部线加速度与力的相关性最高，与力相关性较高的还有腰髋部均角加速度和颈部角加速度。

刘志云，颜亮[4]等在《足球运动员双脚跳起侧面头顶球的运动生物力学研究》中探讨双脚跳起侧面动作的静力学、动力学和运动学方面的特点及生物力学特征。得出从运动生物力学的角度看，除了有改变转动惯量的动作外，还成为身体的补偿运动，以增大躯干的运动。侧面头顶球击球力量主要的影响因素有头部线角速度、后髋角加速度和颈部角加速度，击球力量对头部角加速度的相关性很低，由于关节活动的特征，两膝的角加速度很低。

3.2 射门技术

在射门技术中，有头顶球、脚背正面射门技术，牛洪林对头顶球射门力量进行详细的阐述，提出若头摆动的速度不变，则来球速度越大，碰撞后球的速度就越大，球的攻击力就越强，破门机会就越高，也就是说，同队队员的最后一传，球速越快，命中率越高。[5]

3.3 脚背内侧踢球技术

脚背内侧踢球技术不但是整个踢球技术中的一项最基本技术，在比赛中发挥着重要的作用，而且也是体育院、系足球普修课与专修课的重点教学内容之一。耿彪对脚背内侧踢球技术进行详细的阐述，涉及到脚背内侧踢球的重要性、脚背内侧踢球的力学机制以及影响脚背内侧踢球力量的主要因素。分析出肌肉力量、踢球推的摆动时间、摆动幅度和摆动速度、脚触球时膝关节角度和踝关节的速度、时间的长短以及打击动量的传递是影响脚背内侧踢球力量的主要因素。[6]

3.4 脚背正面踢球技术

部义峰，李世明等对正脚背踢球技术进行详细的阐述。通过对足球踢球技术下肢三关节的力矩进行计算与分析，初步了解了足球踢球技术中摆动腿在摆动过程中关节力矩的变化特点。对于髋、膝、踝三个人体下肢主要关节，不同的力矩形式在不同的关节中起着不同的作用，一般来讲，在摆动腿的摆动过程中，决定摆动腿的摆动速度是关节的屈、伸力矩，决定环节摆动的运动轨迹且对肢体运动起定向性作用的是关节的展、收力矩，决定触球前环节合理形状的是关节的旋内、旋外力矩。[7]

3.5 旋转球技术

随着现代足球快速的发展，足球技术也随之复杂化、多样化、细腻化和高难度化。如足球运动中最让运动员难以判断的旋转球（即弧线球），在比赛中应用愈加广泛，而且作用越来越重要。

王尼对常见的几种旋转球进行详细的阐述，涉及到侧旋转球，前、后旋转球和混合旋转球的生物力学分析。了解到前旋转球多用脚内侧、正脚背或脚内侧击球后下部，使其产生回旋向前运动。后旋转球多用脚内侧、脚背内侧或用正脚背后击球正后稍向上部或正后方，但击球时击球腿必须有向上提拉才会使球向后旋转。因P下〉P上。前后旋转球的运动轨迹因旋转产生的速差压力影响应为弹道曲线。混合旋转球运用的力学原理是侧旋转球和前后旋转球的综合。[8]

3.6 掷界外球技术

冯超，张廷安对足球掷界外球技术动作进行详细的阐述。认为足球掷界外球是将整个身体作为运动链进行鞭打的动作形式，应尽可能动员身体更多的肌肉，有顺序性的“由下向上”进行挥摆，并在合理有效的范围内使球离手，方可掷出较远的高质量界外球。[9]

4 从研究方法上分析近20年我国足球技术的运动生物力学分析

通过查找文献将文献通过研究方法进行归纳分析，如表3，其中文献资料法为最多，实验法为次席，录像统计法为最后。

4.1 以实验法为研究方法

部义峰，李世明等对不同踢球方式摆动腿技术进行详细的阐述，运用运动生物力学手段对其进行研究比较发现，脚背内踢球摆动腿的大腿前摆角最大，脚内侧踢球小腿前摆角最小，脚触球时，正脚背踢球与脚背外侧踢球的小脚角速度最快，脚内侧最慢。摆动腿的摆动存在鞭打作用，但不仅仅局限于鞭打动作。[10]

郭尼对男子足球运动员脚背脚内侧踢球技术进行详细的阐述，涉及到专业组和非专业组人员的踢球摆动腿技术，依据牛顿定律，球给踢球腿一个相反的力，速度越快，球运动轨迹也会更快。小腿的加速度越大，说明大腿的速度变化越快与速度的方向一样，加速度越大，踢球腿给球的作用可能也会变大。[11]

4.2 以文献资料为研究方法

刘喜林对影响足球球速诸因素运用运动生物力学进行详细的阐述，分析出在足球教学和训练中，很多教练员往往只强调运动员的击球脚型和击球点的训练，而忽视了对踢球腿的摆动训练。[12]

李伟轩对足球运动中双脚跳起头顶球技术运用生物力学原理进行详细的阐述，分析出在忽略了空气阻力后，人体腾空后就只受到重力以及顶球时球给头的力，此时，身体要保持平衡，身体所受的合外力须为零，身体所受的合外力矩也要为零，要想提高头顶球的速度，除了注意练习头顶球的角度外，还应重视对头顶球的力量练习及对队员的快速来球的反应能力、判断能力的练习，才能使足球运动员的头顶球技术发挥的

更好。 [13]

4.3 以录像统计法为研究方法

王磊通过录像分析法对足球落叶球技术分析，得出儒尼尼奥在助跑时一直猫着腰即使是摆腿的时候他也会做出一个收腹的动作。上身会稍微的弓起来。击球时脚触球的选择，习惯于摆动小腿，用右脚内侧甚至右脚脚踝部位将球提出，距离球门35码，是儒尼尼奥最佳破门距离。而当主罚点距离球门越近，破门效率就会逐渐下降。[14]

熊志峰对贝氏弧线球进行详细的阐述，运用运动生物力学分析出贝克汉姆在助跑的速度和出球的力度方面还存一定的不足。他的弧线球技术具有很高的隐秘性，并且带有很强的弧线和旋转，能增加防守队员的迷惑性，而且弧线球的精准性很强。支撑脚的脚踝变化能产生很大的隐蔽性，而摆动腿的脚踝变化能加大出球的速度和弧度。贝克汉姆脚踝的迅速变化，说明击球的速度转移快，球飞行的速度加快。击球前支撑腿和摆动腿的摆动幅度大，利于加大出球的速度，[15]力的大小取决于加速度的大小，而加速度的大小取决于肌群用力的大小。[16]

表3 近20年我国足球技术生物力学研究（以研究方法分类为主）

5 从仪器设备上分析近20年我国足球技术的运动生物力学分析

为了研究需要，我们又将14篇采用实验法的论文又按仪器设备进行分类，具体情况见表4。其中使用两台仪器设备研究居多，使用三台仪器设备为3篇，而采用三机同步的论文为1篇。

表4 近20年我国足球技术生物力学研究（以仪器设备分类为主）

5.1 以一台仪器设备为研究方法

部义峰，李世明等对不同踢球方式摆动腿的运动学特征比较与分析进行了详细的阐述，分析出4种踢球方法在用力蹬伸阶段摆动腿的运动学参数，不存在差异性，踢球腿应该用力蹬伸，使大小腿尽力充分伸展，为增大大腿后摆幅度创造有利条件，脚背内侧踢球摆动腿后摆幅度最大，脚内侧摆动腿后摆幅度最小。[10]

5.2 以两台仪器设备为研究方法

冯超，张廷安对足球掷界外球球技术动作进行详细的阐述，分析得出引臂质量的好坏直接影响掷球远度，即引臂动作阶段，躯干后仰角度大、肘关节夹角越小，越有利于挥臂动作更快的完成。在挥臂动作阶段，球离手瞬间，腕关节固定可提高鞭打动作末端环节的运动速度，有助于提高球的出手速度。[2]

何勇对前额正面头顶球技术进行详细的阐述，运用运动生物力学分析出，头顶球技术伴有手臂的动作，从运动生物力学的角度看，除了能改变转动惯量的大小，还成为补偿运动，以增加躯干的速度。[3]

5.3 以三台仪器设备为研究方法

张贻琪，郭静如等对正足背推击踢球技术进行详细的阐述，采用三机同步的方法进行分析得出，踢球射门技术动作小腿摆速是其关键因素。推击球具有大腿摆幅适度，以减少后摆折叠小腿时的“被动不足”和前摆发力加速时的“主动不足”现象，有利于增加小腿摆幅、摆速，使大小腿摆幅、摆速成一定合理地比例分配，才能实现爆发式协调用力的动力效果。[17]

6 结论

目前，国内针对足球技术的研究已经取得了一定的成果，但是在研究方法与手段相对比较单一，测力台、摄像机、肌电三机同步进行使用较少，特别是女足足球技术,运用运动生物力学分析研究为零。摄像技术与肌肉学或其他手段结合的方法有待继续研究。今后应采用系统的方法对中国男足、女足足球技术进行更进深入的研究，揭示其生物力学原理，进而丰富理论，为有效的训练和教学提高可靠的参考依据。

[1]黄竹杭,刘 浩. 对当前国内足球科研方法运用的研究[J].北京体育大学学报,2001(1).

[2]霍洪峰,赵焕彬,等.中国运动生物力学研究发展现状及发展策略运动生物力学学术交流大会论文评述[J].中国体育科技,2009(3):84-86.

[3]何 勇.前额正面头顶球的运动生物力学研究[J].体育文化导刊,2010(7).

[4]刘志云,颜 亮,等.在足球运动员双脚跳起侧面头顶球的运动生物力学研究[J].武汉体育学院学报,2006(5):72-74.

[5]牛洪林.足球运动员头顶球射门力量的生物力量分析及训练方法[J].辽宁体育科技,2003(3):24-26.

[6]耿 彪.足球脚背内侧踢球技术的生物力学研究[J].青少年体育,2014(12).

[7]部义峰,李世明,等,正脚背踢球技术摆动腿的动力学研究[J],北京体育大学学报,2010(6):62-65,70.

[8]王 尼.足球运动中几种旋转球的生物力学分析[J],长江工程职业技术学院学报,2007(1):65-66.

[9]冯 超,张廷安.足球掷界外球技术动作的生物力学特征分析[J].北京体育大学学报,2013(6):136-140.

[10]部义峰,李世明,等.足球运动中不同踢球方式摆动腿的运动学特征比较与分析[J].天津体育学院学报,2008(2):143-147.

[11]郭 尼.男子足球运动员脚背内侧踢球技术运动学特征分析[D].太原:中北大学,2016:49.

[12]刘喜林,影响足球球速的诸因素的运动生物力学分析[J].当代体育科技,2013(27):26-27

[13]李伟轩.足球运动中双脚跳起头顶球的运动生物力学分析[J].赤峰学院学报(自然科学版),2010(9):84-85.

[14]王 磊.足球落叶球技术分析-以儒尼尼奥1·1佩纳姆布卡罗的“落叶球”为例[J].当代体育科技,2013(35):145-146.

[15]熊志峰.贝氏弧线球技术运动生物力学特征及竞技能力分析[D].南昌:江西师范大学,2007:1.

[16]牛健壮,等.测力系统在竞技体操吊环5个动作中的应用[J].体育科学,2000(5):77-81.

[17]张贻琪,郭静如,等.肌电-测力-录像同步测试正足背推击球踢球技术研究[J].天津体育学院学报1999(2):50-53.

A Review of Sports Biomechanics Studies of Football Technical Movements

Yu Xuemei1Niu Jianzhuang1Niu Zheng2Liu Jie1Shao Nina1
（1. P.E. Department of Xidian University, Xi'an Shanxi 710071,China; 2. P.E. Department of Xi’an University of Finance and Economics, Xi'an Shanxi 710100,China）

This paper mainly using the literature material method and statistical analysis method, does the summarized analysis and research of studies in our country over the past 20 years about soccer technology action sports biomechanics, makes the reader a more intuitive understanding of the our country football technical action sports biomechanics characteristics and relevant contents of scientific researches, in order to provide research methods and research direction for football teaching and training, and especially scientific research.

Football Football technique sports biomechanics analysis

G843

A

2096—1839（2017）8—0150—04

1.于雪梅(1993～),女,在读硕士研究生,研究方向:运动训练学。

2.牛健壮(1960～),男,教授,硕士研究生导师。研究方向:运动训练学。