下旋球的分類及搓接下網(wǎng)原因分析

唐東陽，許志娟，徐金陸

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下旋球的分類及搓接下網(wǎng)原因分析

唐東陽1，許志娟1，徐金陸2

為了加深對(duì)下旋球的認(rèn)識(shí)，減少搓接下旋球的失誤率，提高教學(xué)和訓(xùn)練效果，通過文獻(xiàn)資料法、錄像觀察法、專家咨詢法，對(duì)搓接時(shí)容易下網(wǎng)的下旋球進(jìn)行分類，歸納其不同的特點(diǎn)，并通過物理分析法對(duì)搓接下網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)原因進(jìn)行了分析，對(duì)搓接不同類型的下旋球在擊球時(shí)間、揮拍方向、技術(shù)動(dòng)作的選取上進(jìn)行區(qū)分。

乒乓球；下旋球；分類；搓接；下網(wǎng)；原因

下旋球是乒乓球運(yùn)動(dòng)中最基本的技術(shù)之一，也是比賽中運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球和接發(fā)球階段運(yùn)用頻率最高的技術(shù)。隨著乒乓球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，對(duì)付下旋球的技術(shù)變得越來越豐富，既有比較保險(xiǎn)的搓、晃、劈、提拉，也有挑、擰和沖等進(jìn)攻性技術(shù)[1]。盡管用進(jìn)攻性技術(shù)對(duì)付下旋球時(shí)威脅比較大，但失誤的頻率相對(duì)也更高，從穩(wěn)健性來看，用搓球(包括慢搓、快搓、擺短、劈長)對(duì)付下旋來球依然是一種比較穩(wěn)妥的辦法[2]。為了加深對(duì)下旋球威脅性的認(rèn)識(shí)，提高搓球的穩(wěn)健性和威脅性，本文采用錄像觀察法、專家訪談法以及物理分析法，對(duì)下旋球進(jìn)行了分類，并從物理學(xué)的角度對(duì)造成搓接下旋球下網(wǎng)的原因進(jìn)行分析。

1 下旋球的分類及各自特點(diǎn)

通過對(duì)馬林、王浩、張繼科、波爾等優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員比賽中發(fā)球、搓球動(dòng)作及效果的仔細(xì)觀察以及和部分現(xiàn)役乒乓球運(yùn)動(dòng)員交流，認(rèn)為以下三種類型的下旋球?qū)Τ鯇W(xué)者威脅較大。第一種：對(duì)方來球旋轉(zhuǎn)特別強(qiáng)烈，俗稱加轉(zhuǎn)下旋球(以下簡稱加轉(zhuǎn)下旋球)；第二種：對(duì)方來球帶有下旋，雖然旋轉(zhuǎn)不是特別強(qiáng)烈，但速度很快，俗稱急下旋球(以下簡稱急下旋球)；第三種：對(duì)方來球旋轉(zhuǎn)并不是很強(qiáng)烈，但來球速度慢、弧線特別低(以下簡稱慢下旋球)。這三種類型的下旋球具有不同的特點(diǎn)，可以通過不同的技術(shù)動(dòng)作制造出來。(見表1)

表1 三種不同類型下旋球的特點(diǎn)Table 1 Characteristics of the three different types of backspin

2 搓接下旋球過網(wǎng)和下網(wǎng)的軌跡分類

搓接過去的球如果不考慮旋轉(zhuǎn)而引起弧線的變化時(shí)，其軌跡應(yīng)為一斜上拋曲線，實(shí)際上由于搓接后的球帶有下旋，由于受到馬格努斯力的作用因而引起弧線變化[3]，其軌跡應(yīng)有所上揚(yáng)。如圖1所示：

2.1 搓接下旋球過網(wǎng)的軌跡分類 要想回球順利過網(wǎng)，球在到達(dá)球網(wǎng)水平位置時(shí)，其高度應(yīng)該大于球網(wǎng)高加上球的半徑20毫米之和，目前球網(wǎng)高為15.25厘米，球的半徑20毫米[4]，也就是說球的高度必須大于15.45厘米，即0.1545米。球順利過網(wǎng)，可以有三種情況，第一種，球到達(dá)球網(wǎng)上面時(shí)，球還處在上升期，但其高度已經(jīng)大于0.1545米，如圖2所示；第二種，球到達(dá)球網(wǎng)上面時(shí)，球正處于弧線的最高點(diǎn)，但其高度已經(jīng)大于0.1545米，如圖3所示；第三種，球到達(dá)球網(wǎng)上面時(shí)，球已經(jīng)處于下降期，但其高度還是大于0.1545米，如圖4所示。

圖1 搓接回球飛行軌跡圖Graph 1 Trajectory of the ball when returned by chopping

圖2 搓接過網(wǎng)第一種情況軌跡Graph 2 Trajectory of the ball when passing over the net by chopping in case 1

圖3 搓接過網(wǎng)第二種情況軌跡Graph 3 Trajectory of the ball when passing over the net by chopping in case 2

圖4 搓接過網(wǎng)第三種情況軌跡Graph 4 Trajectory of the ball when passing over the net by chopping in case 3

2.2 搓接下旋球下網(wǎng)的軌跡分類 搓接下網(wǎng)的軌跡也可以歸納為四種：第一種，軌跡的最高點(diǎn)大于15.45厘米，但球到達(dá)球網(wǎng)位置時(shí)，球還處在上升期，但高度小于15.45厘米，如圖5所示；第二種，軌跡的最高點(diǎn)大于15.45厘米，但球到達(dá)球網(wǎng)位置時(shí)，球已經(jīng)處于下降期，但高度小于15.45厘米，如圖6所示；第三種，球到達(dá)球網(wǎng)位置時(shí)，球正處于最高點(diǎn)，但高度小于15.45厘米，如圖7所示；第四種，不管軌跡的最高點(diǎn)是否高于15.45厘米，但球的打出距離小于擊球點(diǎn)到球網(wǎng)的水平距離，如圖8所示。

圖5 搓接下網(wǎng)第一種情況軌跡Graph 5 Trajectory of the ball when failing to pass over the net by chopping in case 1

圖6 搓接下網(wǎng)第二種情況軌跡Graph 6 Trajectory of the ball when failing to pass over the net by chopping in case 2

圖7 搓接下網(wǎng)第三種情況軌跡Graph 7 Trajectory of the ball when failing to pass over the net by chopping in case 3

圖8 搓接下網(wǎng)第四種情況軌跡Graph 8 Trajectory of the ball when failing to pass over the net by chopping in case 4

3 搓接下旋球下網(wǎng)原因的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

第一種，球的初速度在水平方向的分量過大，本來球的軌跡的最高點(diǎn)是高于15.45厘米的，但由于水平方向的速度過快，球來不及達(dá)到最高點(diǎn)在水平方向就已經(jīng)到達(dá)球網(wǎng)位置，因而下網(wǎng)了。

第二種，主要是球的初速度在水平方向的分量過小，球在豎直方向上已經(jīng)到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)在水平方向卻還沒有到達(dá)球網(wǎng)位置，等球在水平方向到達(dá)球網(wǎng)位置時(shí)，球在豎直方向上已經(jīng)低于15.45厘米了。

第三種，主要是球的初速度在垂直方向的分量過小，使得軌跡的最高點(diǎn)都不能大于15.45厘米。

第四種，球的初速度在水平方向的分量過小，軌跡的打出距離小于擊球點(diǎn)與球網(wǎng)的水平距離。

從上述失誤四種原因來看，球的初速度水平分量過大或過小，都有可能造成搓球下網(wǎng)，而垂直方向的分量過小也易致搓球下網(wǎng)。

4 搓接下旋球下網(wǎng)原因的力學(xué)分析

4.1 搓接下旋球時(shí)摩擦過程分析 我們先來看看搓接下旋球時(shí)球拍和球的摩擦過程。盡管慢搓、快搓、擺短、劈長，在搓接下旋球時(shí)，在擊球的時(shí)間以及球拍后仰、動(dòng)作幅度等方面有所不同，但都是球拍接觸球的中下部，向前下方用力摩擦[5]。在這一相互作用的過程中球拍給予球的作用力如圖9所示：

圖9 搓接下旋球時(shí)球的受力圖Graph 9 Force diagram of the backspin ball when chopped

設(shè)球的半徑為r，切向揮拍速度為大小為v1，球和球拍接觸前瞬間球在切向方向的分速度大小為v2，球的旋轉(zhuǎn)速度大小為ω，取切向揮拍速度方向?yàn)檎较?，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎较颉Ｈ绻窃谏仙谟|球，則球和球拍接觸瞬間接觸點(diǎn)A點(diǎn)在切向方向的線速度為v=-v2-ωr，如果是在下降期觸球，則球和球拍接觸瞬間接觸點(diǎn)A點(diǎn)在切向方向的線速度v=v2-ωr。球拍對(duì)球的摩擦過程可以初略地分為三個(gè)階段：

第一階段：v1的方向和v的方向相反，此時(shí)A點(diǎn)和球拍有相向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或相向運(yùn)動(dòng)，球受到的摩擦力f(這個(gè)摩擦力包括靜摩擦、滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦)為正方向，即向斜下方。這個(gè)力作用在球上，一方面使球產(chǎn)生一個(gè)正方向的平動(dòng)加速度，另一方面還使球產(chǎn)生一個(gè)逆時(shí)針的角加速度，使得球原來的順時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)逐漸減弱，球與球拍接觸點(diǎn)A切線方向的線速度大小逐漸減小。

第二階段：隨著摩擦力f作用效果的累積，球的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)速度逐漸減小到零，并開始逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)球與球拍接觸點(diǎn)A點(diǎn)在切線方向的線速度逐漸減小到零，并開始變?yōu)檎较颉?/p>

第三階段：隨著摩擦力f作用的進(jìn)一步累積，球逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)速度越來越大，球和球拍接觸點(diǎn)A點(diǎn)的速度v逐漸增大，并等于v1，由于此時(shí)球拍和接觸點(diǎn)A點(diǎn)沒有切線方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，此時(shí)摩擦力消失。此后要想繼續(xù)增大球逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)速度，必須增大切向方向的揮拍速度，讓v1>v，使得球拍和球之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)，讓球繼續(xù)受到切線正方向的摩擦力。這常見于在觸球后突然抖手腕增大揮拍速度，經(jīng)球拍加速后，球受到的摩擦力累積效應(yīng)更加明顯，球離開球拍后具有更大的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)速度，也就是搓接過去的球旋轉(zhuǎn)更加強(qiáng)烈。

接觸球前期切向揮拍速度的大小決定第一階段和第二階段的時(shí)間長短，如果切向揮拍速度太小，則需較長摩擦?xí)r間(要求在球拍上有較長摩擦距離)，才能完成第一階段和第二階段，才能把球原來的順時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)改變?yōu)槟鏁r(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)。

不過由于球拍和球接觸的時(shí)間是比較短暫的，要想搓出旋轉(zhuǎn)比較強(qiáng)烈的下旋球，就要保證能進(jìn)入第三階段，找準(zhǔn)臨界點(diǎn)，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候再次給球拍一個(gè)切向加速度，這就需要運(yùn)動(dòng)員具有良好手感并經(jīng)過長期訓(xùn)練。如果加速早了，只能縮短第一、第二階段的時(shí)間，不能進(jìn)入第三階段，從而達(dá)到加轉(zhuǎn)的效果，如果加速晚了，此時(shí)球已經(jīng)離開球拍了。

從上面的分析我們還可以看出，在上升期擊球和在下降期擊球，觸球瞬間接觸點(diǎn)A的線速度是不同的，再由于空氣的阻力，球的旋轉(zhuǎn)速度和下降速度是會(huì)衰減的，下降期顯然低于上升期，而且在切線方向上上升期和下降期剛好是相反的，因此觸球瞬間接觸點(diǎn)A的線速度大小是上升期大于下降期，因此搓接時(shí)需要耗費(fèi)更多的摩擦力累積效應(yīng)才能使球產(chǎn)生逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)，這也是在上升期搓球沒有在下降期搓球旋轉(zhuǎn)強(qiáng)烈的原因。

球拍和球之間的摩擦力大小主要受球拍和球之間法向方向的作用力、球和球拍膠皮之間的摩擦系數(shù)、海綿的剛度等方面的影響，在球拍確定不變后，在擊球時(shí)主動(dòng)增加球拍和球之間法向撞擊力，無疑是增大摩擦力的主要手段。但是，法向力過大，球受到法向方向的加速度也就過大，球和球拍接觸的時(shí)間就會(huì)很短，而且球獲得的水平方向的平動(dòng)速度就會(huì)大，造成搓球旋轉(zhuǎn)不夠和搓球出臺(tái)。因此在搓接時(shí)除了通過增大法向撞擊力而增大摩擦力大小達(dá)到增加搓球的旋轉(zhuǎn)外，還可以通過增大摩擦?xí)r間和摩擦距離，使球獲得的摩擦力產(chǎn)生更加明顯的累積效應(yīng)。

4.2 搓接加轉(zhuǎn)下旋球下網(wǎng)的力學(xué)原因 對(duì)方回接過來的加轉(zhuǎn)下旋球由于旋轉(zhuǎn)強(qiáng)烈，旋轉(zhuǎn)速度ω大，在接觸球拍瞬間，會(huì)受到一個(gè)較大的切線正方向的摩擦力，這個(gè)摩擦力的效果除了會(huì)減弱球的順時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)外，還會(huì)使球產(chǎn)生一個(gè)切線正方向的平動(dòng)速度，這個(gè)平動(dòng)速度在水平方向的分量較大，同時(shí)其豎直方向的分力也增加了球在豎直方向下降速度，造成球下降過快，從而導(dǎo)致下網(wǎng)。要想避免出現(xiàn)這種情況，可以在球的下降期擊球，拍面稍后仰，使球離開球拍時(shí)有較大的豎直向上的速度。而要想搓接過去旋轉(zhuǎn)更強(qiáng)，盡量能使接觸過程進(jìn)行到上面分析的第三階段，在觸球后期有一個(gè)切線正方向的揮拍加速度，增大摩擦距離。

搓接加轉(zhuǎn)下旋球下網(wǎng)的主要原因：球拍后仰不夠，給球豎直向上的作用力產(chǎn)生的加速度和速度不足以抵消球拍給球的摩擦力產(chǎn)生的豎直向下的加速度和速度。

4.3 搓接急下旋球下網(wǎng)的力學(xué)原因 對(duì)方回接過來的急下旋球旋轉(zhuǎn)不一定很強(qiáng)烈，但平動(dòng)速度很大，雖然落臺(tái)彈起后有一定衰減，但平動(dòng)速度依然很大，和球拍接觸后對(duì)球拍的正壓力會(huì)比較大。我們知道，球拍對(duì)球的摩擦力的大小和正壓力、摩擦系數(shù)存在正相關(guān)，球的平動(dòng)速度快，對(duì)球拍的撞擊力也就大，正壓力也就大，因此在接觸球的瞬間，球會(huì)受到一個(gè)比較大的斜向下方的摩擦力，球就很容易下網(wǎng)。因此，搓接急下旋球下網(wǎng)的主要原因是：不能很好地緩沖來球的速度，致使球撞擊球拍的力量較大，從而產(chǎn)生較大的切向正方向的摩擦力，使球下降過快過早，從而導(dǎo)致回球下網(wǎng)。

表2 搓接不同類型下旋球的技術(shù)動(dòng)作區(qū)別Table 2 Various technical gestures when chopping different types of backspin

4.4 搓接慢下旋球下網(wǎng)的力學(xué)原因 對(duì)方回接過來的慢下旋球雖然旋轉(zhuǎn)不是很強(qiáng)烈，但由于水平平動(dòng)速度較小，落臺(tái)點(diǎn)靠近球網(wǎng)，落臺(tái)后和球臺(tái)的碰撞以及摩擦作用，水平平動(dòng)速度進(jìn)一步減小，甚至出現(xiàn)回跳。如果運(yùn)動(dòng)員站位較遠(yuǎn)或者搓球時(shí)水平揮拍速度不夠，球和球拍作用時(shí)球獲得的水平方向的力量不夠，因而獲得的水平方向的加速度和速度過小，不足以保證在球到達(dá)網(wǎng)高位置時(shí)球已經(jīng)越過球網(wǎng)，因此極易下網(wǎng)。因此，搓接慢下旋球下網(wǎng)的主要原因在于：站位太遠(yuǎn)、向前揮拍速度不夠，給球水平方向的撞擊力量和速度太小。

5 搓接三種不同類型下旋球技術(shù)動(dòng)作區(qū)別

蘇丕仁教授把搓接下旋球的技術(shù)分為快搓、慢搓、擺短和劈長[1，4]，劉建和教授把搓接下旋球技術(shù)分為快搓、慢搓、搓球擺短[6]，他們對(duì)各種技術(shù)動(dòng)作的要點(diǎn)都進(jìn)行了比較詳細(xì)的闡述，但對(duì)于對(duì)方不同類型的下旋來球采用什么方法搓接較為合適、搓接不同類型的下旋球在擊球時(shí)間、揮拍速度、用力方向有什么不同等方面沒有進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)分。

根據(jù)三種不同下旋球的特點(diǎn)以及上面搓接失誤的運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)原因分析，對(duì)于搓接不同類型的下旋球在揮拍速度、擊球時(shí)間、用力方向等方面應(yīng)有所區(qū)別，如表2所示。

[1] 蘇丕仁.乒乓球運(yùn)動(dòng)教程[M].北京:高等教育出版社,2004:86-89.

[2] 邱鐘慧,莊家富,孫梅英,等.現(xiàn)代乒乓球技術(shù)的研究[M].北京:人民體育出版社, 1982:195.

[3] 徐文熙,徐文燦.粘性流體力學(xué)[M].北京:北京理工大學(xué), 1989.

[4] 中國乒乓球協(xié)會(huì)，乒乓球競賽規(guī)則(2011)[M].北京:人民體育出版社,2011:2.

[5] 蘇丕仁.現(xiàn)代乒乓球運(yùn)動(dòng)教學(xué)與訓(xùn)練教程[M].北京:人民體育出版社,2003:176-180 .

[6] 劉建和.乒乓球教學(xué)與訓(xùn)練[M].北京:人民體育出版社,2008:138-140.

(編輯 馬杰華)

Classification of Backspins and Analysis of Reasons of Ball Going Offline When Chopped

TANG Dongyang1, XU Zhijuan1, XU Jinlu2

To intensify acknowledge about backspin and reduce the failure rate of chopping and enhance the effect of teaching and training, this text will apply document-based approach, video-observation method as well as expert counseling method to classify backspins which tend to go offline and summarize the different features. Finally, it will classify the selection of striking time, whipping direction and techniques when chopping different backspins based on the physical analysis of kinematic and mechanical causes of going offline.

TableTennis;Backspin;Classification;Push;GoOffline;Causes

G846 Document code：A Article ID：1001-9154(2016)03-0102-04

武漢體育學(xué)院校級(jí)教學(xué)技能創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研究成果。

唐東陽，副教授，博士，研究方向：乒乓球基礎(chǔ)理論及教學(xué)訓(xùn)練，E-mail: ldtdy73@aliyun.com。

1.武漢體育學(xué)院，湖北 武漢 430079； 2.天津體育學(xué)院，天津 300381 1.Wuhan Sports University, Wuhan Hubei 430079; 2. Tianjin University of Sports, Tianjin 300381

2015-12-07

2016-04-05

G846

A

1001-9154(2016)03-0102-04