现代网球正手击球的运动生物力学研究进展与展望

周金操

中图分类号：G845   文献标识：A     文章编号：1009-9328（2022）02-179-02

摘  要  本文基于现有文献，运用录像观察法对网球运动中正手击球的握拍、准备动作、引拍过程、击球进行生物力学分析，梳理国内外网球现代正手击球力学（运动学与动力学）相关研究，总结技术动作规律，分析国内外正手技术的差异与结构，为网球正手击球力学特征提供一定的理论模型。研究发现，提高击球力量的重点是发挥躯干力量，重视人体运动协调链的整体性;现代正手引拍已从原来的大引拍式改为小引拍。

关键词  现代网球  正手击球  运动生物力学

网球是一项优美而激烈的运动，其动作舒展，强度可调，适应不同人群，现在盛行全世界，被称为“世界第二大球类运动”。网球发力击球的先决条件是正确合理的身体姿势和击球技术，符合生物力学原理的正确技术动作可以避免运动损伤，改善击球效果。采用合适的动作方式击球时会感到轻松自然、协调连贯、流畅省力。反之，采用不合适的动作方式会感到有力用不上、击球不稳、控制球较难。可见，动作方式是否合适对技术的提高和全面发展有较大影响。

一、网球运动的生物力学原理

网球的运动离不开力的作用，网球在运动过程中一般分为两种情况（过网与不网），不管是哪一种情况都离不开力的作用。因此，保证网球的有效过网率在网球运动过程中尤为重要，这也将是网球运动的开始。

球拍击球时施力F于球上，使球的速度（即球心速度）由原来的v1（击球前一瞬间）改变为v2：（飞离球拍的一瞬间）。这个过程遵守“动量定理”定律：Ft=mv2一mv1。式中，F为网球受到的力，t为力持续作用的时间，m为网球质量。Ft为力F的冲量，mv1、mv2为动量。再用公式来分析网球水平方向的运动。为简明起见不考虑球速垂直于地面的分量，即运动员将来球循原方向打回去。于是v2与v1在同一直线上，只是方向相反。可以将公式的矢量形式简化为数量形式，即v2以正数表示，而v1则以负数表示。公式简化为：Ft=mv2+mv1：其中v2、v1均为速度的绝对值（正数）。或者写成mv2=Ft一mv1，由公式可见Ft必须大于mv1，v2才可能是正数，也才有可能将球打回对方场地。就是说，来球速度愈大，回球时用力或给它水平方向的冲量也应愈大[1，2]。因此，有的人往往会有这种错觉，以为对于迅猛的来球可以“借”来球的力量而无需用大力回击。其结果往往是击球不过网或无法控制回球方向。对于速度较小的来球，如果用同样的力度回击，由公式可见，将会得到较大的v2，这时则应适当控制击球力度，以免将球击出界外。击球方向与来球线路不一致时表明击球者有改变球向的意图，并称这种击球为变向击球。由公式可得：从mv2=Ft+mv1，显然，v1的方向就是来球的方向，v2的方向就是回球的方向，F就是运动员用球拍击球的方向[3]。由此得到一个重要的结论：击球方向并不就是回球的实际走向，回球究竟向哪个方向飞去，既与击球有关也与来球有关，要看击球的冲量Ft与来球的动量mv1的矢量合成结果。

上旋击球是网球正手击球技术的基础，也是保证过网率的必要击球技术。上旋球在空中飞行时是绕球的额状轴向前旋转的，这种上旋飞行的球在马格努斯效应下使飞行中的球过网后急促下降，并快速的前冲，即入射角小于反射角[4-6]。打好上旋球首先必须像打平击球一样用力向前击球，将球“击入”拍线中，使球拍能“吃”住球。与此同时，即在球拍触球的同时，迅速将球拍向上拉起。因此，上旋球技术的运用在现代网球正手击球技术中尤为突出，其打法进攻性强，落地后反弹冲击力大，稳定性高，被现代职业网球运动员经常运用。

二、现代网球正手击球握拍方式

握拍方式有大陆式、东方式和西方式三种。在正手击球动作技术中，除大陆式（主要用于削球）外，一般都采用东方式和西方式两种方式。这两种握拍方式的主要区别在于握拍时手心和“V”型虎口部位不同。西方式握拍方式是手掌置于拍柄的正下方，掌心向下，拇指与食指的“V”型虎口对准拍柄右边右方处，握拍的姿势好似“一把抓”。东方式握拍方式是手掌与拍柄右边紧贴，拇指与食指的“V”型虎口对准拍柄的右上斜面和左上斜面的上端中间，握拍的姿势好似“握手”一样[7-8]。需要注意的是，西方式握拍会增加加速挥拍时肘部外翻压力，增大网球肘发生的可能性。西方式握拍方式最大的特点是手腕和肘关节可以充分弯曲，有利于加快击球速度和加大击球力量，特别是可以击出有威力的上旋球来，增加进攻威力，达到直接得分目的。目前，现代网球正手击球技术主要采用偏西方式握拍方式，并采用末端型的握拍。然而，握拍方式也與击球的临场应变有关，半西方式和西方式正手握拍是现在最广泛使用的握拍方式。

三、现代网球正手击球站位方式分析

击球时的站位动作方式分为开放式和关闭式两种。开放式站位动作方式是在球拍做后引和后摆动作的同时，右脚向右转，左脚向右斜前方呈45°角迈出[9]。开放式站位动作方式最大的特点是可通过臀部、腰部、肩部的转动来动员全身的力量击出更有威力的球。职业网球选手大致都习惯这种站位动作方式。网球选手在后摆结束时刻肩的转动幅度通常会大于髋的转动幅度，这一指标以肩髋分离角呈现，肩髋分离角越大，说明选手躯干的拧转幅度更大。将躯干肌肉向反方向拉伸，将在不影响收缩力的情况下对收缩的速度产生良好的影响。在前人关于高尔夫击球的研究中提出，肩髋分离角比单纯注重肩的转动幅度更为重要，优秀高尔夫选手与一般选手相比，击球的速度更快距离也更远，他们技术动作的共同特征为具有更大的肩髋分离角。因此，开方式站位的击球站位在现代网球正手击球技术中运用较多，掌握这种站位方式也需要较好的身体素质与坚持不懈的训练。

四、现代网球正手击球引拍的生物力学分析

（一）正手引拍方式

网球引拍摆动方式有绕环引拍和直线引拍两种动作方式。绕环引拍动作方式是球拍向后摆动时，肩部与肘部稍抬起，手掌和拍面朝外，球拍头向上并高于眼睛向后形成一个弧形动作，这种引拍是需要较好的身体素质，也是目前网坛较为流行的引拍方式。直线引拍动作方式是球拍向后摆动时，手掌和拍面与地面垂直，球拍头低于来球直接向后拉。绕环引拍动作方式动作幅度较大，流畅连贯，节奏感好，协调性强，给人一种优美的感觉，它最大的特点是能够加快球拍向后摆动的速度及拍头的加速度，可以增加整个击球的力量。在当今职业网球运动中，大多数运动员都采用这种后摆动作方式，这种引拍动作方式看起来比较简单方便，但实际操作时难度较大，不是任何参加网球运动的人都可以采用的。

（二）引拍击球力的产生机制

由原理公式：F=ma=mv2-mv1可知，等式左边为物体受到的冲量，右边为物体动量的增量。可见，物体在受到外力作用时，物体动量的增量等于其所受的冲量，这也就是动量定理[10]。网球运动属于挥拍类运动，当运动员挥拍时就会产生挥拍速度，其挥拍速度在一定程度上决定这击球的效果。根据上述力对球运动所产生的机制，也就是说要求我们在网球挥拍过程中要更多在短时间让球获得更大的速度，要求在最后用力前使身体尽可能“超越器械”。在现代网球正手击球的引拍中也恰好符合这一原理，高、短、快、简、等引拍的特点正好使挥拍时能够更好地获得拍头速度，以最短的时间完成此施力过程，以提高动作速度。

五、现代网球正手击球分析

网球正手击球的文献主要集中运动学与动力学的分析中。在国外的相关研究中，最重要的发现是击球时躯干的角速度与击球时的球拍速度密切相关。一直以来躯干的转动是研究人员关注的重点，击球过程中后腿的伸展释放出能量，促使髋部的转动，之后躯干上部的转动也会带动肩的转动，无论选手的水平如何，使用什么样的站位方式，躯干的转动与球拍的速度高度相关[11]。另外，躯干转动前肩部肌肉的伸展性，下肢部分的转动和躯干的转动对最后的拍头速度有接近10%的贡献率。应该把这样的现象理解为，躯干的转动对于球拍速度的贡献率最大。因而，并不能从击球时刻躯干转动速度上区分高水平选手和一般水平选手，这与国外的研究结果截然不同，国外研究发现顶尖的网球选手在击球瞬间躯干的转动速度明显快于高水平选手，也就是说在击球的前一瞬间躯干是最先出现转动的趋势。

综上可知，任何动作的有效完成都不是靠孤立的肌肉或肌群参与，几乎所有动作的用力都是发于腿部由下而上且身体的先后协同完成。尽管很久以前人们就认识到躯干的转动在正手击球过程中的重要性，但是迄今为止对网球躯干转动运动的科学研究依然很少。另外，采用现代高抬肘这种挥击动作方式击球时，击球点须靠近身体偏前高处，击球时的站位步法大多用开放式姿势。

六、结论与展望

网球正手击球力学研究在国际上引起了广泛的关注，国内前期对此也进行了深入剖析，但近几年相关研究主要集中在运动学分析上，并对技术动作的进化出现停滞且与国际断轨，导致国内网球选手正手击球技术已然与国际高水平选手技术动作脱节。目前国际学者将焦点转向实际比赛中正手击球动作的动态变化，某环节的运动特征不再局限于其表面，更深层次分析其关节部位的骨骼运动特征，并不断优化正手击球技术动作的动态变化。

目前，仍然应当从技术动作规律和运动损伤规律角度出发，探索符合国内网球运动员人体结构的规律性特征。掌握研究的动态性和实践可行性，精湛精细化思考问题的全面性，旨在提升网球正手击球“训—赛—研”的紧密性。

参考文献：

[1]王冬.网球大力平击球的力学分析[J].大家，2011（24）：116.

[2]彭承基.提高网球击球技术的生物力学分析[J].北京体育大学学报，2000（02）：181-184.

[3]白宏舟.浅议网球技术动作中的力学原理[J].中学物理教学参考，2015，44（22）：76-77.

[4]蒋婷，祁兵.网球正手击球拍头速度与击球落点准确性关系的研究[J].北京体育大学学报，2016，39（06）：133-137.

[5]赵伟科，何辉.优秀网球运动员正手擊球肌肉用力表面肌电特征分析[J].北京体育大学学报，2011，34（07）：74-77.

[6]柴娇，杨卓，任海雷.网球正手击球运动技能评价指标、标准及其实证研究[J].西安体育学院学报，2013，30（02）：222-227+236.

[7]聂锐新.网球正手击球教学顺序的实验研究[J].成都体育学院学报，2004（03）：53-55.

[8]蒋婷，祁兵.不同水平网球选手正手击球技术运动学研究[J].北京体育大学学报，2014，37（09）：128-132.

[9]李国军，杨海平.动作技能连续体理论在网球正反手击球技术教学中的应用研究[J].广州体育学院学报，2014，34（05）：64-66.

[10]李彦.对2012年网球四大满贯男单决赛制胜分的对比分析[J].成都体育学院学报，2013，39（02）：70-73.

[11]王维民.析业余网球选手正手抽球动作方式[J].武汉体育学院学报，2000（04）：88-91.