腾空扣杀排球最后用力多关节链鞭体的能量传递与爆发形式

刘连山， 王　玲

(韶关学院 体育学院，广东 韶关 512400)



腾空扣杀排球最后用力多关节链鞭体的能量传递与爆发形式

刘连山， 王玲

(韶关学院 体育学院，广东 韶关 512400)

运用查找资料法、实验测试法、原理分析法，从人体结构、运动机制和力学角度,对腾空后扣杀排球肌肉做功瞬间的能量积累、传递和爆发形式、扣球最后用力阶段的定义等进行了分析，结果发现，人体腾空后能量的产生途径有两条，而能量的爆发有效途径只有一条；人体腾空后多关节链扣杀排球的能量是在人体双腿离地瞬间产生的，能量的爆发是在人体落地开始的瞬间达到最大值，人体腾空越高，多关节链的旋转、拉长越充分，弦长越短，产生的能量越大，扣杀排球的力量越大.

腾空；扣杀排球；关节链鞭体；鞭打；能量积累；能量爆发

扣球是排球比赛中最积极、最有效的得分手段，在一传到位的情况下扣球得分率一般在 70%～80%之间.美国女排前主教练赛林格博士对扣球技术的作用曾有过这样的论述：“进攻与比赛的胜负存在着密切的关系，不具备强有力扣球技术的球队是不能获得胜利的，具备强有力扣球技术的球队，即便具备一般的防守能力也有可能获得最终的胜利.”排球取得胜利的主要因素包括诸多方面，但最关键在于扣杀球的成功率，成功率是命中率的体现，而成功率决定于杀伤力大小，命中率的高低却取决于腾空时的最后用力动作技术.

在中国知网、维普资讯网查找关于“排球”内容文章，知网2 061篇，维普网10 889篇；“排球技术”，知网140篇，维普网311篇；“排球扣杀球”的文章，知网0篇，维普网18篇；关于“能量”储存或爆发方面文章，知网、维普网均为0篇，即目前尚没有出现，研究具有创新性.前人所研究的排球扣球内容有排球扣球中利用单、双脚起跳扣球技术进行比较[1]；排球扣球动作，主要包括屈臂式扣球、抡臂式扣球、直臂式扣球三种方式[2]；从生物力学的角度对排球助跑单、双脚起跳扣球过程[3]；躯干转体动作的角速度大于收腹动作角速度,转体动作在后排扣球空中击球动作中占有重要地位[4].本文主要突出人体腾空后，整个运动器官参与工作的过程，不同瞬间动作、用力形式、动作技术均有所不同的分析研究，同前人的研究不同，研究对排球组队的训练具有重要意义.要更快掌握投掷最后用力技术，对最后用力阶段各环节的工作特征以及人体各运动器官参与做功的形式必须有系统的认识，并且知道肌群做功的合理性顺序，对最后用力机体组织的分工与合作方式有更精确的了解之后，自然能把复杂的最后用力技术解体为简单化[5]. 当人体同地面形成了稳定的双支撑或单支撑状态时，扣杀排球同扣杀羽毛球、掷标枪的最后用力形式、用力原理是一样的，但人体处于腾空状态却有很大区别.本文重点研究扣杀排球，是因为人体腾空后，前端鞭体(被动鞭体)爆发手势有较大区别，体现在鞭体末梢不持器械和握持器械方面.

1　研究对象与方法

1.1研究对象

韶关学院校队20名男子排球运动员.研究之前，对20名队员进行了原地摸高、原地立定跳远、硬拉杠铃、途中10 m跑、原地掷垒球实验，测试结果得出20名队员身体素质无显著差异(T=0.49，P>0.05)，可以作为实验研究.然后按照测试结果，把20名队员分成了六个高度组进行测试：30 cm、40 cm、50 cm、60 cm、70 cm、80 cm.

1.2研究方法

1.2.1文献资料法

通过中国知网、维普资讯网查找有关排球方面文章12 950篇，排球技术方面的文章451篇，排球扣球方面的文章18篇.搜索发现，扣杀球能量方面文章0篇，所以研究腾空扣杀球能量传递和爆发形式具有创新意义.

1.2.2测试实验法

①测试实验项目内容：腾空高度用时(产能时间)与耗能时间(爆发能量时间)，排球落地反弹高度；②测试场所：测试者在球网中间垂直距离投影点100 cm处起跳腾空击球，要求排球必须在对方阵地特定位置上方为有效测试，每位被测试的运动员记录有效成绩四次，取平均数值；③腾空起跳由运动员选择自己最佳方式，可以原地起跳，也可以助跑起跳；④采用小腿负重、髋部负重、背阔肌负重不同部位分别负重5kg进行腾空测试，记录每一位测试者不同高度击球产生能量、能量爆发的时间，排球撞击地面反弹的高度测量采用高墙影射，高墙上标有明显的长度刻度，高墙对侧观测，误差±5cm，具有可信度，对本研究无影响.

1.2.3统计分析法

对实验所测得的各种数据，采用Excel 2003软件进行合理有效的统计分析(如表1).

表1　不同高度身体重心平均产能用时与能量损失时间的差异统计

1.2.4力学分析法

根据运动生物力学大肌群带动小肌群做功的省力原理、物理学大功率带动小功率产生高能量的科学原理、解剖学多关节链力量传递方式对扣杀球鞭体的做功形式进行分析.腾空时间越长，高度越高，多关节链鞭体鞭打越快速，耗时越短，爆发的能量越大，排球反弹越高，显然表明了杀伤威力越大(表1).

2　在腾空扣杀排球用力过程中多关节链鞭体的命名与分类

2.1扣球臂关节组成及其工作质量影响

扣球臂是指最后用力时接触或拍打排球的一侧手臂，调查以右侧手臂作为扣球臂较多,即右侧肩关节、肘关节、腕关节多关节组成扣球臂；事实上,身体腾空后，完整的扣球臂是整个人体.为了便于分析，文中把扣球臂与人体躯干部、下肢称为多关节链鞭体.即从鞭体末梢开始为手掌→手腕→肘关节→肩关节→髋关节→膝关节→踝关节→脚掌的多关节链鞭体，鞭体关节链越长，产生的能量越大，鞭体末端的储能与爆发能量就越强大，任何一条鞭体链发生形成能量、储存能量、爆发能量问题时，都将严重影响扣杀球的威力，破坏用力的科学性，降低扣杀球效率.

2.2扣球臂关节链鞭体的组织结构

“鞭体”是一个抽象名词，像一条鞭子的机体,是指人体在运动时的身体或身体上的某些运动器官、骨骼、关节及其附着的肌肉和韧带，或者关节与关节之间连成一个单体或一条复合链式的组织，并且能够把能量依次叠加并传递的导体.鞭体由鞭根、鞭根末梢组成[5].扣球臂关节链鞭体是由右侧前臂、上臂、躯干胸部、躯干腹部(腰部)、下肢大腿部股四头肌(股后肌群)、小腿部组成的大鞭体；腕关节、肘关节、肩关节、髋关节、膝关节以及踝关节组成的链接形式称为多关节链，构成的链体称为多关节链鞭体.人体腾空后的扣杀排球就是多关节链鞭体的工作结果，杀伤力同多关节链鞭体质量的大小、关节链鞭体用力顺序有关，如何充分发挥多关节链鞭体的做功效率，是研究的重点.

2.3扣杀球鞭体的分类和命名

2.3.1鞭体的分类

腾空后扣杀球多关节链鞭体可分为三条复合鞭体：第一条为被动鞭体(上肢)，是扣杀球能否取得成功的关键鞭体，又称敏感鞭体；第二条为主动鞭体(躯干)，是储备能量与爆发能量的主段鞭体；第三条为平衡鞭体(下肢)，当身体与地面或其他支撑物相接触时，平衡鞭体是鞭根，承担着作用力与反作用力的协调作用.当身体腾空后，平衡鞭体主要是起调节身体平衡的作用，控制身体的相对位置，使身体不发生倾斜或避免前旋、侧转等失衡姿势的出现，对爆发能量的大小没有直接关系.

2.3.2鞭体的命名

排球扣杀球动作技术比较复杂，扣杀球既存在落地支撑动作技术，又存在腾空扣杀动作技术，同田径类投掷项目的最后用力动作技术迥然不同，因为投掷项目最后用力不允许腾空出现.根据人体腾空后的扣杀球动作姿势如图1所示，可以把鞭体分为前端鞭体、躯干鞭体和末端鞭体.①前端鞭体：前端鞭体包括腕关节、肘关节、肩关节，前臂伸肌肌群、屈肌肌群，上臂肱二头肌、肱肌、三角肌，还有交集肌群胸大肌、冈上肌，共3个关节，7束肌肉；②躯干鞭体：躯干鞭体包括肩关节、髋关节，除了有交集肌群即胸大肌、冈上肌和大腰肌外，还有腹直肌、腹内斜肌、腹外斜肌、背阔肌，即由头、颈椎、胸椎、腰椎以及其附着的肌肉韧带组成；③末端鞭体：末端鞭体由髋关节、膝关节、踝关节和臀大肌、股四头肌、股后肌群、小腿后肌群组成.对于田径投掷项目至关重要，而腾空后扣杀球作用性显得一般，只是起平衡作用而已.

3　腾空扣杀排球最后用力多关节链鞭体的储能与爆发

3.1多关节链鞭体最后用力界定

图1　腾空扣杀球姿势动作　Fig.1　Pose and motion for jump smash

查找资料发现，关于腾空扣杀排球最后用力的界定(定义)没有专门做出分析研究，所以腾空扣杀排球最后用力界定属于较新研究的亮点.实践中很多学生或排球运动员，对于扣杀球最后用力阶段属于起跳腾空中的某一部分均不清楚，什么时间开始发力扣球尚不清楚，在排球比赛中，是一个比较大的弱点，必须清楚并熟练掌握.腾空扣杀球(排球、羽毛球)最后用力阶段是指：人体质点腾空到最大高度瞬间，会自然产生身体的制动，质点处于相对的停留状态，即人体既不上升，也不下落.这一过程瞬间结束，继而从产生的一系列动作(躯干前倾)开始，直到被动鞭体末梢与排球发生弹性碰撞的用力过程称为腾空扣杀排球的最后用力阶段(图1).所以从人体制动的躯干鞭体部CD、MN开始下落，CD、DE出现向前上方的动作时就进入了扣杀球的最后用力，最后用力阶段，平衡鞭体(末端鞭体)M-H-L-Q、N-K-S-P，对多关节链鞭体的用力工作没有直接关系，所以，在日常的排球教学、运动训练中没有作为重点内容.

3.2多关节链鞭体能量的储蓄(积累)与释放(爆发)

从人体腾空后的扣杀排球动作姿势图分析，人体腾空后的能量，几乎都是来自人体起跳离地瞬间所产生的，离地后人体没有支撑点，无法获得在空中的蹬伸力.但是人体蹬离地面之后，由于反作用力效应，人体会在一定时间内继续上升，又在较短时间达到上升的最高点，即时瞬间出现非常短暂的制动动作，即，人体蹬离地面瞬间开始产生能量，上升过程储蓄能量，人体上升到最高点终止产能，下落过程能量同时释放(爆发).

3.2.1人体能量产生过程

能量的产生途径有两种，一种是作用力与反作用力效应，即人体离地瞬间时产生的能量E1，人体跳得越高，产生的能量E1将会越大；另一种是人体腾空后，身体躯干部的扭转、背弓瞬间角速度效应产生的能量E2，身体躯干部的背弓弦长(F-P垂直线)越短能量E2越大，身体顺时针扭转的角度(肩轴CD-髋轴MN)越大则能量E2越大；注意，身体扭转与身体旋转是两个不同的概念，做功性质截然不同，扭转还原有力，旋转则使扣球臂对称侧出现退让，对扣杀球的鞭打不利，E2的产生在人体制动时结束.为了便于理解，人体腾空后，身体产生的总能量记为E=E1+E2.

3.2.2人体能量爆发过程

能量的爆发有效路径只有一条，即能量的爆发是从身体的躯干部(躯干鞭体)为释放核心，再从前端鞭体呈弧线形向前→向上→向下方向传递.此外，爆发的能量极小部分会传递到末端鞭体，因为扣杀球时，人体已经在进行前下鞭打状态，能量犹如扣球臂里的组织血液一样，被动向前上方甩出(超重状态)，末端鞭体只是平衡着身体上肢与躯干部的工作位，微小的能量可以忽略不计.

3.3多关节链鞭体能量传递与爆发路径

3.3.1多关节链鞭体能量传递路径

从图1不难理解，人体离地之后，实际上整个人体就是一条完整的多关节链的鞭体.经过作用力与反作用力功率转换后的结果，鞭体末梢(平衡鞭体)QL→LH→MN与PS→SK→MN同时上传到髋轴鞭体MN，再从髋轴鞭体MN→肩轴鞭体CD→D-E-F前端鞭体处缓存，传递速度在F处达到最大值.当人体腾空到最高点后，能量会随着身体的下落急剧储能于躯干鞭体部，能量不会再回落到平衡鞭体部，至于为什么不传到平衡鞭体上则跟自由落体运动有关.这时候的能量何去何从，如何发挥能量作用产生的高效率是至关重要的，也决定了扣杀球威力的大小和命中率的高低.

3.3.2多关节链鞭体能量爆发路径

较早的研究资料认为，排球扣杀球的最后是用前端鞭体DE首先发力，再由DE传至EF，最后至手掌把排球击落，事实上并非如此.人体向上腾空瞬间，下肢蹬伸、双臂是经过夹臂、上举而腾空至最高点，下落过程又是躯干鞭体率先领航，在空中脱离了地面支撑，首先提起DE或EF不符合运动力学，也同大肌群带动小肌群做功产生大功率原理相违背，假设首先是提升前端鞭体DE发力扣杀球，必然会导致杀伤威力的减弱，影响命中率，降低了扣球成功率，所以认为排球扣杀球的最后用力是前端鞭体DE首先发力是不科学的解释.根据以上分析，能量爆发的最终目的是要把能量传递到排球体上，使得排球能够按照自己预定目标撞击飞行，让对手难以或无法有效地控制排球而取胜.运动过程中，当人体将要达到或达到最高高度的瞬间，会出现一个短暂的突停制动动作，高水平运动员就会无意识地进行一系列的扣杀球动作，专业水平越高，动作技术越完善，比较容易达到攻击目的.制动动作出现的瞬间，躯干鞭体CD-MN会自然出现急速的高频率震动，如果把录像播放慢动作观察，可以看到平衡鞭体末梢震动特别快，形式如同响尾蛇受到威胁一样.那时是以躯干鞭体CD-MN的右侧鞭体DN首先做出向前上至前下方弧线形的鞭体抽动动作，再由ND带动DE→EF而猛击排球，最后使排球同手掌发生高能量的弹性碰撞.所以，应该是右侧鞭体DN首先发力，以大鞭体肌肉群带动小肌肉群前端被动鞭体的拍击运动形式，这种合理的发力方式产生了高效率的扣杀球结果.

3.3多关节链鞭体能量的失效

3.3.1多关节链鞭体能量的失效过程

运动员起跳扣杀球的过程，首先是助跑产生动能，再次是起跳后的动能转化成势能的结束过程.运动过程中多关节链鞭体产生的能量维持时间非常短暂，实验测得如表1所示，人体重心腾起的高度在50 cm，产能用时0.42 s，能量耗时0.28 s，排球反弹高度390 cm；人体重心腾起的高度在60 cm，产能用时0.49 s，能量耗时0.30 s，排球反弹高度440 cm.分析推理可得，运动员扣杀球动作必须在多关节链鞭体能量失效前完成，才能达到最大扣杀球效率，假设运动员不能在多关节链鞭体的有效时间内完成该扣球动作，那么扣球的速度、力量、命中率等将会直接受到影响，虽然仍可以进行扣杀球，但是扣杀球的效率比较低.

3.3.2如何充分利用多关节链鞭体能量

人体腾空后，过早地进行扣杀球动作的被动鞭体、平衡鞭体会发生力量分解，对身体的平衡不利，身体不平衡，重心就不稳定，躯干鞭体左摇右晃，很难把排球击中预定的目标处.这样不但对对手不能构成威胁，而且排球会出界犯规，在世界排球锦标赛上，这种低级错误也是司空见惯，当然这还跟运动员的心理素质有关系.过晚地进行扣杀球动作也会导致事倍功半，因为扣杀球整个用力工作过程太短，产生的力量比较弱，排球容易被对方控制住，只有在能量积累处于最强大阶段进行扣杀球才能取得事半功倍效果.只有当人体腾空达到最高高度，身体出现一个短暂的突停制动动作且趋向落地的同时，才会处于最佳发力阶段.届时运动员以躯干鞭体CD-MN的右侧鞭体DN首先发力，朝着预定的攻击目标，做出向前上至前下方弧线形的鞭体鞭打动作，再由ND带动DE→EF而猛击排球，只有在这一阶段完成最后的用力扣杀球动作，才能充分利用多关节链鞭体的最大能量.

4　结论与建议

4.1结论

1)人体腾空后能量的产生路径有两种.一种是反作用力效应，离地瞬间产生的能量E1，人体跳得越高，产生的能量E1越大；另一种是人体腾空后，身体躯干部的搭弓瞬间产生的能量为E2，身体躯干部的搭弓弦长越短能量E2越大，身体扭转的角度越大能量E2越大.

2)人体腾空后能量的爆发有效路径只有一条.即能量的爆发是从身体的躯干部(躯干鞭体)CD-MN为释放核心，再从前端鞭体D-E-F呈弧线形向前D→向上E→向下F方向传递，在排球体上充分爆发体现.

3)多关节链鞭体产生的能量会失效.多关节链鞭体能量失效后也可以进行扣杀球，但只有当运动员扣杀球动作把握在多关节链鞭体能量失效前完成，才能达到最大扣球效率，给对方构成最大威胁力.

4)多关节链鞭体粗细与能量大小成正比关系.多关节链鞭体越粗、鞭打速度越快、爆发时间越短，爆发的能量也越大.

4.2建议

1)研究多关节链鞭体的扣杀球做功原理.教师在排球教学过程中，关于扣杀球方面的运动技术原理需要反复强调、解释，使学生真正明白动作技术发挥在关键时的重要作用.

2)提高扣杀球质量训练不可忽视.教练员指导排球队的训练，应该把扣杀球技术环节纳为训练的主要内容，重点训练运动员的最后用力这一既短暂又重要的动作技术.

3)教练员要积极挖掘运动员能量潜能.根据运动员个人身体素质不同，有针对性地发展和训练躯干鞭体部、被动鞭体部的肌肉力量，有的放矢，最大限度地发挥运动员的潜能.

[1]高原,吕春松.单、双脚助跑起跳排球扣球技术的比较分析[J].南京体育学院学报( 自然科学版), 2008,7(1):88-90.

[2]席向阳,孙启凯.排球扣球鞭打动作运动学特征的实验研究[J].搏击·体育论坛,2012,4(7):47-49.

[3]张馨月,法琦.排球助跑起跳扣球的力学分析[J].现代交际,2012,26(6)：132-133.

[4]李毅钧,伊藤章,市川博启.排球后排扣球空中击球动作的三维高速录像分析[J]. 西安体育学院学报，1997,14(3):72-77.

[5]刘连山,王玲.投掷最后用力“鞭体”的提出及做功特征研究[J].韶关学院学报,2015,36(12):35-40.

The Forms of Energy Transfer and Burst from Multi-joint Chain Body Whip at the Final Strength Exertion Stage in Volleyball Spiking after Flying

LIU Lianshan, WANG Ling

(Department of Physical Education， Shaoguan University， Shaoguan 512400， China)

By methods of material searching, experiment and principles analysis, study on the forms of instantaneous energy accumulation, transfer and burst while muscles are functioning in volleyball spiking after flying and on the definition of final strength exertion stage in spiking from the angle of men’s body structure, locomotor mechanism and mechanics. The results show that after flying, there are two effective ways to produce energy but only one way for the energy to burst; the energy of spiking from the multi-joint chain is produced immediately when the player leaves the ground with both feet and the energy burst reaches its highest point immediately when the player falls back to the ground; the higher the player flies, the fuller the multi-joint chain rotates and stretches, and the shorter the chord length is， the more energy is produced and the more powerful the spiking is.

flying; volleyball spiking; joint-chain body whip; whipping; energy accumulation; energy burst

2016-05-23

韶关学院教改研究项目(SYJY20151632)

刘连山(1970—)，男，广东南雄人，韶关学院体育学院副教授，主要研究方向：体育教育与运动训练.

10.3969/j.issn.1007-0834.2016.03.019

G824.3

A

1007-0834(2016)03-0069-05