乒乓球正手快攻、弧圈球技術(shù)中運動員下肢的運動學特征分析

肖丹丹，王 振，唐建軍，蘇丕仁

（1.國家體育總局科學研究所 競體中心，北京100061；2.哈爾濱工業(yè)大學 體育教學部，山東威海264209；3.北京體育大學小球教研室，北京100084）

?博士論壇

乒乓球正手快攻、弧圈球技術(shù)中運動員下肢的運動學特征分析

肖丹丹1，王 振2，唐建軍3，蘇丕仁3

（1.國家體育總局科學研究所 競體中心，北京100061；2.哈爾濱工業(yè)大學 體育教學部，山東威海264209；3.北京體育大學小球教研室，北京100084）

乒乓球正手快攻技術(shù)和正手弧圈球技術(shù)是乒乓球技術(shù)中主要的進攻技術(shù)，是乒乓球比賽中主要的得分手段。運用紅外遠射測試系統(tǒng)，對10名乒乓球運動員正手快攻、弧圈球技術(shù)（每種技術(shù)分中等力量和最大力量兩種發(fā)力方式）進行測試與分析，揭示出乒乓球運動員正手快攻、正手拉弧圈球時下肢的運動學特征，并找出正手快攻、正手拉弧圈，以及兩種不同用力正手快攻拉弧圈球的異同，以期從運動員下肢運動角度為乒乓球正手進攻技術(shù)的教學與訓練提供一些參考。

乒乓球；運動學；正手快攻技術(shù)；正手弧圈球技術(shù)；髖關(guān)節(jié)；膝關(guān)節(jié)；踝關(guān)節(jié)

乒乓球正手快攻技術(shù)和正手弧圈球技術(shù)是乒乓球技術(shù)中主要的進攻技術(shù)，是乒乓球比賽中主要的得分手段。乒乓球運動員正手的殺傷力是決定一場比賽勝負的關(guān)鍵因素。在正手快攻技術(shù)與正手弧圈球技術(shù)中，下肢的運動是動作技術(shù)發(fā)力的開始。只有合理的下肢動作，才能保證擊出高質(zhì)量的快攻與弧圈球。在以往的文獻中，對高水平乒乓球運動員下肢動作技術(shù)的運動學分析尚不多見。有些運動員中等發(fā)力擊球時往往動作非常規(guī)范與合理，而當大力攻球與拉弧圈球時就會出現(xiàn)一些問題，如發(fā)不出力、動作不協(xié)調(diào)等，可能都與下肢技術(shù)有關(guān)。本文通過對兩種不同用力方式的正手快攻和弧圈球技術(shù)中下肢的運動學特征進行詳細的分析，以揭示乒乓球運動員正手快攻、正手拉弧圈球時下肢的運動學特征，并找出正手快攻、正手拉弧圈，以及兩種不同用力正手快攻拉弧圈球的異同，以期從運動員下肢運動角度為乒乓球正手進攻技術(shù)的教學與訓練提供一些參考。

1 研究方法

1.1 實驗對象

受試者情況為北京體育大學運動系10名男性優(yōu)秀乒乓球運動員，其中2名為左手持拍。所有受試者均為橫握拍弧圈結(jié)合快攻打法，膠皮為反膠［1，2］（表 1）。

表1 受試者基本情況

1.2 實驗方法

運用瑞典產(chǎn)QUALISYS－MCU500紅外遠射測試系統(tǒng)（6個鏡頭）對乒乓球運動員正手快攻、弧圈球技術(shù)進行測試。QUALISYS－MCU500紅外遠射測試系統(tǒng)的拍攝頻率為100幅／s，每次采集時間為5s。攝像機置于運動方向的右前方，距實驗對象運動區(qū)域中心的距離約為3m，主光軸距地面的高度 0.8m，拍攝頻率為 50幅／s［1，2］。

測試運動員依次完成兩種技術(shù)四組動作的測試。兩種技術(shù)為正手近臺快攻和正手弧圈球技術(shù)。每種技術(shù)分別用最大力量和中等力量兩種發(fā)力方式擊球因此本研究測試的四個動作為中等力量正手快攻（輕打）、最大力量正手快攻（重打）、中等力量正手弧圈球（輕拉）和最大力量正手弧圈球（重拉）［1，2］。每組動作的測試方法為運動員一直進行多球練習，由實驗員判斷當技術(shù)動作比較穩(wěn)定時，開始采集。測試應得到至少3次動作技術(shù)質(zhì)量較高且兩個測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)都完整的動作。

1.3 關(guān)節(jié)角度的定義

由于人體在運動中，肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)等大關(guān)節(jié)都在做三維空間復合運動。本實驗參考國內(nèi)外的有關(guān)文獻資料，根據(jù)乒乓球運動中各關(guān)節(jié)的運動特點和運動生物力學和運動解剖學的有關(guān)內(nèi)容以及本文研究的方便，本文選用空間角度來描述各個關(guān)節(jié)在空間的運動和位置，對本實驗研究中所涉及的相關(guān)的角度概念進行了如下定義［1，2］（圖 1）。①髖關(guān)節(jié)角：同側(cè)髖關(guān)節(jié)標志點與同側(cè)膝關(guān)節(jié)標志點的連線，和同側(cè)髖關(guān)節(jié)標志點與同側(cè)肩關(guān)節(jié)標志點連線的夾角。②膝關(guān)節(jié)角：同側(cè)髖關(guān)節(jié)標志點與同側(cè)膝關(guān)節(jié)標志點的連線，和同側(cè)膝關(guān)節(jié)標志點同側(cè)踝關(guān)節(jié)標志點連線的夾角。③踝關(guān)節(jié)角：同側(cè)膝關(guān)節(jié)標志點與同側(cè)踝關(guān)節(jié)標志點的連線，和同側(cè)腳尖標志點同側(cè)踝關(guān)節(jié)標志點連線的夾角。本文分析的指標是髖關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度的變化，及髖關(guān)節(jié)角速度、膝關(guān)節(jié)角速度和踝關(guān)節(jié)角速度的變化情況。

圖1 關(guān)節(jié)角度定義圖

1.4 數(shù)據(jù)處理

運用QUALISYS運動解析系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)進行運動學解析。本文中的圖選用了具有代表性的一名運動員的數(shù)據(jù)曲線。采用重復測量雙因素方差分析對不同力量和不同打法的技術(shù)數(shù)據(jù)進行分析。統(tǒng)計顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 動作階段劃分

當發(fā)多球進行原地定點乒乓球基本擊球技術(shù)練習時，連續(xù)擊球動作可以看作是周期性的運動。一個乒乓球擊球動作是一個較為復雜的過程。為了便于分析，根據(jù)動作的任務和性質(zhì)，可以將一次復雜完整的擊球動作的整個過程劃分為不同的階段。相互區(qū)分不同的階段，有利于對完整的動作進行分析和研究。不同動作階段的臨界點為擊球技術(shù)的特征畫面。本實驗中，在5s的采集時間內(nèi)，對優(yōu)秀運動員原地定點擊球技術(shù)進行測試，由于優(yōu)秀運動員的擊球動作已形成動力定型，每次擊球過程基本相同，所以所有的參數(shù)均顯示出明顯的和穩(wěn)定的周期性變化。由于本次實驗是原地擊球，因此沒有考慮步法移動與選位對動作階段劃分的影響。一個原地擊球技術(shù)動作周期結(jié)構(gòu)，包括5個特征畫面和4個動作階段。從第一個特征畫面開始再到下一個特征畫面結(jié)束為一個技術(shù)動作周期。本文根據(jù)乒乓球技術(shù)的特點，從技術(shù)動作結(jié)構(gòu)著手及本研究的方便，選取了從第一次身體還原時刻開始到第二次還原時刻結(jié)束為一個擊球動作周期進行分析。如圖1所示，5個特征畫面分別是A點為還原時刻、B點引拍結(jié)束時刻、C點擊球時刻、D點隨揮結(jié)束時刻、a點為再次還原時刻。從上一個特征畫面開始到下個特征畫面開始為一個動作階段，共有四個動作階段，A—B段為引拍階段；B－C段為揮擊階段；C—D段為隨揮階段；D—a段為還原階段。

2.2 膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的角度變化

如圖2所示，同一個技術(shù)的兩種力量打法的曲線圖的變化是相同的。而打和拉之間是有所不同的。在輕打和重打中，右膝關(guān)節(jié)在引拍階段是做伸的動作，右膝關(guān)節(jié)角度逐漸增加到最大值，而后在揮拍擊球和隨勢揮拍階段做屈曲的動作，角度逐漸降低，在隨揮最遠端，右膝屈曲最大，右膝關(guān)節(jié)角度最小。而在輕拉和重拉方面則相反，是在引拍和揮拍擊球階段右膝關(guān)節(jié)先做屈曲動作，而后右膝關(guān)節(jié)再做伸的動作，即右膝關(guān)節(jié)角度減小到最小值，然后隨勢還原階段再增加到最大值。右髖關(guān)節(jié)、左髖關(guān)節(jié)和左膝關(guān)節(jié)的屈伸方式、關(guān)節(jié)角度變化，兩種技術(shù)相似，只是最大值和最小值的差異。2.2.1 引拍階段 引拍階段下肢主要是作屈曲下蹲動作，這是動作技術(shù)的重要組成部分，為揮拍擊球時的蹬伸作時間、空間、發(fā)力條件上的準備。引拍結(jié)束時刻下肢各關(guān)節(jié)狀態(tài)特征見表2至表5。

從表2至表5和圖2中可以看到，正手攻打技術(shù)在兩種發(fā)力時，右膝關(guān)節(jié)角度不是減小而是增大，即右膝做的是伸的動作，輕打時從153°增大到157°，重打時從151°增加到152°。同時，在這一階段右髖關(guān)節(jié)、左髖關(guān)節(jié)和右膝關(guān)節(jié)做屈曲動作。右髖關(guān)節(jié)的角度在輕打和重打中分別下降了3°和9°，左髖關(guān)節(jié)的角度分別下降了5°和9°。而左側(cè)的膝關(guān)節(jié)在輕打中下降了6°，在重打中減小了9°。說明正手快攻動作的屈曲下蹲是通過兩側(cè)髖關(guān)節(jié)和對側(cè)膝關(guān)節(jié)的屈曲完成的。

經(jīng)檢驗，在引拍結(jié)束時刻重打的左膝關(guān)節(jié)角度和左髖關(guān)節(jié)角度（141.94°±10.55°、145.56°±10.18°）均小于輕打（153.53°±14.10°、154.49°±10.82°），表明若要發(fā)力快攻時，持拍對側(cè)下肢要有更大幅度的屈膝和屈髖的動作。

圖2 下肢各關(guān)節(jié)角度（圖中橫坐標0點為上一個周期隨揮結(jié)束時刻）

表2 右膝關(guān)節(jié)角度（n＝10）（單位：°）

表3 右髖關(guān)節(jié)角度（n＝10）（單位：°）

表4 左膝關(guān)節(jié)角度（n＝10）（單位：°）

表5 左髖關(guān)節(jié)角度（n＝10）（單位：°）

在弧圈球技術(shù)中，運動員下肢顯示出明顯的屈曲下蹲動作，兩側(cè)髖、膝關(guān)節(jié)角度明顯減小。引拍結(jié)束時刻重拉的四個關(guān)節(jié)角度均小于正手快攻的角度，而且重拉的四個關(guān)節(jié)角度均小于輕拉的四個關(guān)節(jié)角度值。在最大力量弧圈球技術(shù)時，右髖關(guān)節(jié)角度由148°減小至106°，降低了42°；右膝關(guān)節(jié)由151°降低到129°，降低了 22°；左髖關(guān)節(jié)角度由 147°降低到 130°，降低了 17°；左膝關(guān)節(jié)由 150°減小到 120°，減小了30°。可以看到重拉時，持拍同側(cè)的膝角和髖角下蹲的幅度更大。

身體屈膝下蹲向后引拍時，膝關(guān)節(jié)屈曲太大和太小都不能產(chǎn)生有效的蹬地力量。膝關(guān)節(jié)屈曲過大，會給伸膝肌過大負荷，影響伸膝速度及與身體其他環(huán)節(jié)的配合。而屈膝過小又不能充分拉長伸膝肌，不能使伸膝肌獲得較大的彈性勢能，從而影響伸膝力量，因而也影響身體的向前向上的速度。由于運動員身體素質(zhì)不同，不同運動員可能有自己最適合的膝關(guān)節(jié)屈曲角度和身體下蹲深度。在弧圈球技術(shù)時，在運動員腿部力量允許的情況下，可以適當增加膝關(guān)節(jié)的下蹲深度。

2.2.2 揮擊階段 在這一階段里，膝關(guān)節(jié)做快速的蹬伸動作，這是整個人體環(huán)節(jié)鏈系統(tǒng)動量傳遞的開始。持拍側(cè)（右）下肢的蹬伸產(chǎn)生的動量向上傳遞到上肢，再傳給球拍，使球拍能夠具有更大的動量與球發(fā)生碰撞。

要使下肢產(chǎn)生更多的動量向上傳遞，需要在蹬伸中獲得更大的動能和速度。根據(jù)做功的原理推導，蹬伸幅度和蹬伸時間是衡量蹬伸質(zhì)量的指標。較大的蹬伸幅度和較短的蹬伸時間能夠產(chǎn)生更大動量。下肢蹬伸動作及其能力，是確保技術(shù)動作質(zhì)量的重要指標之一。

在揮拍擊球的整個蹬伸擊球動作中，正手快攻技術(shù)左、右膝關(guān)節(jié)角度和髖關(guān)節(jié)角度略有增大。在擊球時刻，輕打和重打的右膝關(guān)節(jié)角度分別為158.71±5.29度、153.25±9.86度，右髖關(guān)節(jié)角度分別為146.03°±7.42°、145.91°±11.92°，左膝關(guān)節(jié)角度分別為 155.99°±12.61°、144.45°±9.04°，左髖關(guān)節(jié)角度分別為157.74°±7.36°、148.58°±7.65°（表 2－表5）。經(jīng)檢驗，在揮拍擊球時刻，重打的左膝關(guān)節(jié)角度、左髖關(guān)節(jié)角度比輕打時要小，差異顯著。

如圖2和表2－表5所示，在弧圈球技術(shù)中，右髖關(guān)節(jié)和左髖關(guān)節(jié)的角度增加的幅度更為明顯，輕拉的增幅分別在12°、4°左右，重拉的增幅在24°和9°左右，但整個過程增加的速度還是比較平穩(wěn)的，從而保證整個身體的重心的平穩(wěn)移動和處于揮拍動作的最佳狀態(tài)。而右膝關(guān)節(jié)和左膝關(guān)節(jié)角度變化不明顯。說明正手發(fā)力拉弧圈球時，要加大伸髖的幅度。

當比較最大力量拉球和最大力量攻球在擊球時刻下肢的關(guān)節(jié)角度時，可以發(fā)現(xiàn)最大力量拉球時的左右膝關(guān)節(jié)角度和左右髖關(guān)節(jié)角度均小于最大力量攻球。表明拉球在下肢磴伸發(fā)力中保持了一個更低的重心。

2.2.3 隨揮階段和還原階段 在隨揮階段，下肢繼續(xù)蹬伸，髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)角度繼續(xù)增加，到隨揮結(jié)束時刻達到各自的最大值，然后迅速在左腿的蹬轉(zhuǎn)下，身體還原到起始位置，各個關(guān)節(jié)角度開始減小，為下一次擊球做準備。

2.3 下肢各關(guān)節(jié)的速度變化

從圖3中可以看出，在一個動作周期中，下肢各關(guān)節(jié)速度的變化均出現(xiàn)兩個波峰和兩個波谷。第一個最大值是引拍加速的過程，在第二個最小值附近擊球，第一次最小值時刻是引拍結(jié)束附近時刻。第二次波谷是隨揮結(jié)束左右時刻，正手快攻時下肢速度變化的規(guī)律性更加明顯一些，當正手弧圈球技術(shù)時曲線略顯雜亂。兩側(cè)踝關(guān)節(jié)的速度變化在兩種技術(shù)中變化都較小。

用各關(guān)節(jié)速度的變化可大致反映出左右下肢的發(fā)力順序。輕打、重打、輕拉和重拉下肢各關(guān)節(jié)的最大速度值從小到大的順序基本上是遵循踝、膝、髖的順序，動量依次傳遞，逐步向上積累。在引拍階段出現(xiàn)的峰值和揮拍擊球階段的峰值基本相同，即向后引拍時下肢向后向下向右的發(fā)力順序與下肢向前向上向左的發(fā)力順序基本相同。

在輕打時，下肢各關(guān)節(jié)的最大速度的值由小到大依次是右踝、左踝、左髖、左膝、右膝、右髖。在重打時，下肢各關(guān)節(jié)的最大速度的值由小到大依次是右踝、左踝、左膝、右膝、左髖、右髖。在輕拉時，下肢各關(guān)節(jié)的最大速度的值由小到大依次是右踝、左踝、右膝、左髖、右髖、左膝。在重拉時，下肢各關(guān)節(jié)的最大速度的值由小到大依次是右踝、左踝、右膝、左髖、左膝、右髖。

從下肢的情況來看，揮拍臂對側(cè)支撐腿的各關(guān)節(jié)參加動作的時間均早于同側(cè)支撐腿，并且相應的數(shù)值也略微大一些，這表明對側(cè)支撐腿在整個動作中的地位和所起的作用要比同側(cè)支撐腿的作用更為明顯。

圖3 下肢關(guān)節(jié)的速度（圖中橫坐標0點為上一個周期隨揮結(jié)束時刻）

3 結(jié)論

1）運動員在完成正手快攻技術(shù)過程，在引拍階段，下肢的屈曲下蹲主要通過兩側(cè)髖關(guān)節(jié)和持拍對側(cè)膝關(guān)節(jié)的屈曲完成，在揮拍擊球階段，下肢做快速的蹬伸動作。若要發(fā)力正手快攻時，引拍階段要注意增大持拍對側(cè)下肢屈膝和屈髖的幅度。

2）運動員在完成正手拉弧圈球技術(shù)過程，在引拍階段，兩側(cè)下肢顯示出明顯的屈曲下蹲動作；在揮拍擊球階段，下肢蹬地伸髖發(fā)力擊球。若要發(fā)力拉弧圈球時，引拍階段要注意增大持拍同側(cè)下肢的屈曲幅度，揮拍階段要注意增大兩側(cè)伸髖的幅度。

3）正手弧圈球技術(shù)與正手快攻技術(shù)下肢運動學特征的區(qū)別，在于運動員正手拉弧圈球時保持了更低的重心，引拍階段和揮拍擊球階段下肢關(guān)節(jié)角度小于正手快攻，引拍階段下肢的屈曲程度和揮拍擊球階段右髖的伸展幅度大于正手快攻。

4）完成正手快攻和弧圈球技術(shù)過程中，下肢基本遵循踝、膝、髖關(guān)節(jié)的依次發(fā)力的順序，動量依次傳遞，逐步向上積累。

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Kinematics Character of Lower Limbs When the Table Tennis Players Using Attack and Loop Drive Technique of Positive Hand

XIAO Dandan1，WANG Zhen2，TANG Jianjun3，SU Piren3
（1.Competition Sports Centre，Institute of Sport Science of General Administration of Sport of China，Beijing 100061，China；2.P.E.Department，Harbin Institute of Technology，Weihai 264209；Shandong，China；3.Table Tennis Division，Beijing Sport University，Beijing 100084，China）

10 ping－pong athletes’attack and loop drive techniques of the positive hand were tested，using the measurement methods of the QUALISYS kinematics measurements system.Each technique was performed by two types of force，the middle strength and the full strength.The techniques of attacking were divided into four phases.Kinematics Character of the hip，the knee and the ankle was described，when the table tennis players used attack and loop drive technique of positive hand.The aim is to provide some suggestion for the training and learning of the technique of attack and loop drive in table tennis.

table tennis；kinematics；attack technique；loop drive technique；hip；knee；ankle

G847

A

1004－0560（2013）05－0009－04

2013-08-17；

2013-09-18

肖丹丹（1978－），女，副研究員，博士，主要研究方向為乒乓球項目技戰(zhàn)術(shù)分析。

責任編輯：郭長壽