羽毛球“杀球”动作中 “鞭打原理”的应用

贾婷婷 吴金文

（1.牡丹江师范学院，黑龙江 牡丹江 157011；2.牡丹江大学，黑龙江 牡丹江 157011）

1 引言

鞭打动作是许多体育技术动作的重要组成部分，很多项目中的身体动作都被认为是鞭打动作，［4］羽毛球后场杀球动作为有器械打击性鞭打动作形式，其运动规律是首先使身体躯干部位产生加速获得一定动量，然后通过挥臂使躯干制动，将躯干的动量传给上肢，［1］最终传至球拍。查阅国内外文献发现，对羽毛球杀球鞭打动作的研究具有以下两个问题：一是针对羽毛球杀球的研究，多基于运动技术及运动战术方面的研究，并未在鞭打动作理论方面进行研究；［6］二是关于鞭打动作理论的分析大多是对投掷性鞭打动作及打击性鞭打动作这两大类综合性分析，［7］缺乏针对羽毛球杀球这一单项的技术动作的生物力学的分析。

本研究基于以上情况，通过对一名专业羽毛球运动员的徒手杀球动作三维拍摄，分析其生物力学数据，印证鞭打原理在羽毛球杀球动作中的充分体现。

2 研究对象及方法

2.1 研究对象

研究对象为一名羽毛球专业男子运动员，后场杀球动作。

表1 测试对象的基本情况

2.2 研究方法

2.2.1 实验法

利用2台Quintic公司的Gig E LIVE High-Speed 摄 像 头 采 用 Quintic MultiCapture软 件同步对测试对象的运动过程进行了运动学三维拍摄，拍摄录像前拍摄坐标框架和标尺，拍摄频率为150Hz。采用美国艾利尔运动生物力学解析系统APAS对录像进行数字化处理，在解析过程中依据人体模型的标准和研究需要选取实验对象右侧上肢及下肢7个标志点（位置见表2），对原地起跳正手杀球的整个鞭打动作构成进行解析处理，对解析数据采用digital-filter低通数字滤波法进行平滑处理，截断频率为8Hz，获取所需的原始数据指标。

表2 标志点的命名与部位

2.2.2 实验步骤

步骤一，按实验要求准备器材，调整两个镜头位置、高度、角度，两台摄像机主光轴夹角成90°；

步骤二，对测试空间进行标定，对测试对象进行关节标点（见图1）；

步骤三，检查准备工作是否到位，拍摄坐标框架；

步骤四，对动作进行预实验；

步骤五，对动作进行拍摄。

3.研究结果与分析

3.1 研究范围的确定

图1 杀球技术各阶段动作划分

如图1所示，为实验研究选取其中的一个羽毛球杀球完整动作，该动作划分为下蹲阶段到落地缓冲阶段四个阶段［5］（四个阶段具体划分见表3）。

表3 杀球动作阶段划分

挥拍击球阶段（0.972-1.104） 腾空重心达到最高瞬间(e3)-肘关节角度增大到最大瞬间(e4) E3 T3落地缓冲阶段（1.105-1.356） 肘关节角度增大到最大瞬间(e4)-全脚掌落地瞬间(e5) E4 T4

3.2 从角速度变化分析动量矩传递

表4 各环节最大角速度时段对应表

图2 各环节角速度变化曲线图

鞭打动作是靠各环节动量矩的传递实现的，是由质量较大的近端环节躯干向质量较小的末端环节脚、手传递。由图2及表4可看出，身体躯干环节角速度出现两次数值基本相同的峰值，分别在E1、E3阶段。因动量矩的公式是M=Jβ，末端环节的质量小，转动惯量就小，根据动量守恒定理它的角速度就大，所以从角速度的变化就清晰的看出动量矩的传递情况（表4）。关于羽毛球杀球的鞭打动作的动量传递通常指由躯干向上臂再到前臂最后到手的传递过程，但在E1阶段下蹲准备起跳，身体躯干因上肢摆动先于大腿加速运动，首先在0.550秒躯干角速度到最大突然制动，获得角动量168.1kg·m/s，角动量向邻近的远端环节传递，依次为大腿118.4kg·m/s、小腿65.7kg·m/s，角动量的不断传递使末端环节获得很大的角速度及线速度，［2］最后蹬地给地面较大的作用力，地面的反作用力使身体起跳腾空。图2中的身体躯干角速度第二个波峰就是为使最末端环节——球拍获得最快的速度而产生的角动量，根据动量守恒定理，末端前臂的质量小，转动惯量小，动量矩传递至最末端，角速度达到最大值873.9°/s。因此，在羽毛球杀球动作中有两次动量矩传递过程，第一次是躯干——大腿——小腿——足的传递过程，第二次是躯干——上臂——前臂——手的传递过程，第二次是在E3阶段的挥拍击球阶段，从图2看出角速度曲线更陡、更明显，速度增加更快。

3.3 从关节角度分析环节制动情况

表5 各关节最大角度时段对应表

运用杀球技术，需全身协调配合才能合理完成整个动作，将表4、表5对照观察，发现各关节角度从E1-E4各阶段达到最大前近侧环节的角速度也达到最大值，如引拍阶段躯干与大腿角度逐渐增大，髋关节角度达到最大175.8°后制动，角度不变动量向大腿传递，使下肢关节的动量逐步积累，达到起跳目的；再如击球阶段为充分调动上肢的力量，使身体后仰几乎呈“弓形”准备发力击球，［6］上肢环节加速运动，躯干角速度达到最大后，接着肩关节角度也达到最大160.7°后制动，开始向邻近末端环节传递动量矩，依次制动，依次叠加，达到最佳击球效果。以上说明各关节角度为完成动作增大到最大时，近侧环节突然制动，近端环节的依次制动，将动量矩传递到末端环节，使末端环节的运动速度依次合成叠加。

3.4 肩、肘关节的角度对击球效果的影响

图3 肩、肘关节角度变化曲线图

要得到良好的杀球效果就要对肩、肘关节的角度有所要求，肩、肘关节在E1、E2阶段角度变化相反，上臂与躯干的角度不断增大，为完成超越器械阶段的动作，上臂向内收，前臂后屈，这样可以缩短挥臂时以肩关节为轴的转动半径，减少转动惯量，提高挥臂的初速度，这种反向运动预先拉长肌肉，可以延长肌力的作用距离。之后挥臂同时伸肘，加长转动半径，增加挥臂的速度，杀球才有力量。其中上臂甩得越直，挥动半径越大，速度就越快，所以肘关节的角度越接近180度击球效果越好。

4 结论

4.1 运用角速度变化分析出动量矩传递过程，在羽毛球杀球动作中存在两次动量矩传递，第一次是躯干——大腿——小腿——足的传递过程，第二次是躯干——上臂——前臂——手的传递过程，这就对躯干核心力量的要求较高，并且在技术动作训练中，需要在合理的角速度变化范围内进行有针对性的腰腹力量训练。

4.2 在羽毛球杀球的鞭打动作中，合理的关节角度为动量矩的传递提供良好的前提，各环节的制动具有时序性，从数据中了解各关节的发力顺序，充分体现了鞭打动作的关节依次发力，使各环节动量矩逐步积累，运动速度依次叠加。

4.3 挥拍击球时应使肘关节角度尽量达到180度，加长转动半径增加挥臂速度，以形成最好的击球效果，为训练过程中屈肘击球的动作提供了理论依据。