單手肩上投籃動作的運動生物力學(xué)簡析(共10頁)

1、單手肩上投籃動作(dngzu)的運動生物力學(xué)簡析黑龍江幼兒(yu r)師范高等?？茖W(xué)校 鄭宇宏摘要(zhiyo)：籃球運動技術(shù)規(guī)范化、科學(xué)化已被科技興體浪潮推進(jìn)到籃球運動的教學(xué)與訓(xùn)練中來。用人體解剖學(xué)、運動生物力學(xué)等多學(xué)科知識對正、誤兩類投籃的動作結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并結(jié)合籃球訓(xùn)練的科學(xué)理論做指導(dǎo)，闡明單手肩上投籃技術(shù)教學(xué)訓(xùn)練的科學(xué)性，建議全國高師體育院系、中小學(xué)及少年體校的籃球教學(xué)與訓(xùn)練應(yīng)統(tǒng)一教材，且教材中對技術(shù)動作都制定出規(guī)范要求，徹底改變我國籃球運動技術(shù)教學(xué)訓(xùn)練落后的狀態(tài)。關(guān)鍵詞：單手肩上投籃；運動生物力學(xué)；動作結(jié)構(gòu)；馬格努斯效應(yīng)Hand-shoulders shots of the Spor

2、ts Biomechanics action AnalysisAbstract：We can make an analysis of action structure of shoot basket by one hand by applying various scientific knowledge such as human body anatomy action biological mechanics and fluid mechanics and so on .Through analysis it is clearly that we should strengthen the

3、standard of the physical education teaching.And we also should regard advanced basket training scientific theory as direction to further make the techonology action of basketing correct .rational. coordinate and stable to competely improve our forebehind of basket action techonology in our country.K

4、eywords： Hand-snoulders shot; Sports Biomechanics;Action structure;Magnus effect1 前言(qin yn)投籃(tu ln)是籃球各項基本技術(shù)中最重要(zhngyo)的一項，它是結(jié)束進(jìn)攻直接得分的唯一手段。較高的命中率，不僅可以直接得分有效破壞防守戰(zhàn)術(shù)的組成，還起著減輕本方隊員精神壓力、鼓舞全隊士氣、振奮精神、擴大戰(zhàn)果、動搖對方陣腳，在心理上給對方造成威脅，起到打亂對方布置和挫傷對方銳氣的作用。而單手肩上投籃又是諸多投籃技術(shù)中最重要和最常用的技術(shù)，其技術(shù)動作的穩(wěn)定性是影響投籃效果的首要因素。1所謂投籃的穩(wěn)定性：是指手

5、臂支撐，投籃技術(shù)動作和投籃命中率這三方面穩(wěn)定的綜合性。下面運用人體解剖學(xué)和運動生物力學(xué)的原理，從投籃的基本姿勢和投籃過程兩大方面對單手肩上投籃技術(shù)的動作結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和探討，對提高單手肩上投籃的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和規(guī)范性，提供理論依據(jù)。2 研究方法2.1 理論分析法運用人體解剖學(xué)和運動生物力學(xué)理論對單手肩上投籃的技術(shù)動作進(jìn)行分析，以取得如何提高投籃命中率的理論依據(jù)。2.2 文獻(xiàn)資料法查閱有關(guān)籃球教材科技文獻(xiàn)及網(wǎng)絡(luò)資料對單手肩上投籃技術(shù)方法進(jìn)行比較分析，從而論證科學(xué)的、正確的投籃技術(shù)。3 研究分析3.1 肘的解剖結(jié)構(gòu)與生理機能分析肘關(guān)節(jié)是上肢運動的樞紐，上接肩關(guān)節(jié)下連腕關(guān)節(jié)，此三關(guān)節(jié)聯(lián)合完成上肢的一切

6、運動，組成一個運動生物鏈。肩關(guān)節(jié)是由肱骨頭和肩胛骨的關(guān)節(jié)盂構(gòu)成有3個運動軸，圍繞額狀軸可以屈伸，圍繞垂直軸可做旋內(nèi)旋外，繞矢狀軸可做內(nèi)收外展。腕關(guān)節(jié)是橈腕關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)構(gòu)成(guchng)，有2個運動軸，繞額狀軸可做屈伸，機能范圍85，繞矢狀軸可做內(nèi)收外展，內(nèi)收機能(jnng)為45，外展15。肘關(guān)節(jié)是由肱骨、橈骨、尺骨組成的復(fù)合(fh)關(guān)系，有2個運動軸，繞額狀軸可做屈伸，繞垂直軸可做旋內(nèi)旋外，而單純的旋內(nèi)旋外運動，只是在肘關(guān)節(jié)屈伸90時才發(fā)生，機能范圍是旋前180，旋后180，這點充分滿足單手持球屈肘時保持90肘正對籃的需要。2就關(guān)節(jié)自由度而言，肩關(guān)節(jié)有3個自由度，肘關(guān)節(jié)有2個自由度，腕關(guān)節(jié)

7、有2個自由度，這三個關(guān)節(jié)以肩為支點構(gòu)成一個開放性的生物運動鏈。3.2 正確投籃的基本姿勢任何一個運動動作都是在力的作用下完成的，而不同的動作對力的作用要求也是不同的。投籃是一種要求用力準(zhǔn)確.協(xié)調(diào)的技術(shù)動作。它對力的要求具有兩重性，一方面要求有足夠的用力，這是投籃達(dá)到必要的高度和遠(yuǎn)度的前提。另一個方面是用力的準(zhǔn)確性，這是提高投籃命中率的保證。投籃要想達(dá)到最佳的效果，就必須獲得這兩方面的力學(xué)條件，而這兩方面的力學(xué)條件則來源于正確的投籃姿勢。正確的投籃姿勢，即是那種能夠最合理、最有效、最經(jīng)濟的使用機體能力并且能孕育和派生出新的高難復(fù)雜和實效性技術(shù)的最基礎(chǔ)的投籃姿勢。它包含三方面的含義：第一，基本站立

8、姿勢，這主要表現(xiàn)為下肢、軀干、頭部的姿勢正確協(xié)調(diào)；第二，持球手法；第三，投籃肘臂的姿勢。3.3 基本站立姿勢根據(jù)解剖學(xué)和力學(xué)原理的分析，正確的基本站立姿勢是：兩腳左右或前后開立，約與肩同寬。投籃臂的同側(cè)腳前出，兩膝微屈使屈踝肌與伸膝肌保持適宜的張力。兩腳平行朝向籃筐，上體略含胸、收腹、使伸臂肌略被拉長，貯備了彈性勢能。頭部正直，面對球籃，頸肌不要過度緊張，身體重心平穩(wěn)地落在兩腳支撐面的中心處，這種基本站立姿勢，有兩方面的用意：首先，由于重心和支撐面的合理確定，可以為投籃動作建立一個穩(wěn)固的力學(xué)條件，同時從下肢到軀干的各個環(huán)節(jié)部位均處于象壓縮了的彈簧一樣的狀態(tài)，可以獲得足夠的力量來源。其次，可以使

9、下肢和軀干的諸多環(huán)節(jié)均垂直于地面做屈伸運動，因而每個環(huán)節(jié)向上伸展所產(chǎn)生的慣性力都能作用在總重心所落的支撐面內(nèi)，從而最大限度的減少力的耗散與分解。33.4 持球手法(shuf)分析持球手法是投籃基本姿勢(zsh)中的關(guān)鍵部分，它是否合理對提高投籃技術(shù)影響較大。通過實踐和理論的分析，單手肩上投籃正確的持球手法是；五指自然分開，并且保持一定的張力，手心形成一個半圓凹形，用指根以上的部位均勻(jnyn)地包住球體的后下方。手心部位空出，使球體的重量分散于五指上，手指不要過度的緊張，不要用力去抓球，而要使手指柔和地包住球體。這種持球手法可以使手與球形成最大的接觸面，保證了人體對球體支撐的穩(wěn)定性。又由于持

10、球手的觸球部位在指根以上，這就可以使手對球體產(chǎn)生精確的感應(yīng)，從而最大限度地提高手對球體的控制和調(diào)節(jié)能力。4. 投籃肘臂的姿勢分析4.1 持球與投籃肘臂的動作分析持球時手腕后屈，前臂旋前，肩、肘、腕、食指基本上在同一矢狀面內(nèi)正向球籃，肩關(guān)節(jié)角度約在100120之間，肘關(guān)節(jié)角度約為90度左右，前臂肌自然放松，同時另一只手輕扶在球體的一側(cè)，來控制球的穩(wěn)定。2 投籃時投籃手投影點位于肘關(guān)節(jié)額狀軸的前面，手和肘關(guān)節(jié)盡量與地面垂直，便于自然地抬肘發(fā)力將球投出手，此時，球處于穩(wěn)定支撐便于投籃命中。投籃時若手的投影點落后于肘關(guān)節(jié)，導(dǎo)致前臂的夾角減小，投籃時迫使前臂用力，影響肘.腕.指的自然用力和增加球的飛行軌

11、跡，從而增加投球出手時間，這樣不僅容易被對方封蓋，而且降低了命中率。因此，支撐的穩(wěn)定性便于投籃命中。4 從以上投籃基本姿勢的分析中可以看出，無論是上肢.下肢還是軀干，它們的共同特點是每個環(huán)節(jié)運動所產(chǎn)生的力都是向著同一方向作用于球體，正是由于上下肢諸多環(huán)節(jié)力作用的一致性，從而保證它們的合力可以有足夠的強度和準(zhǔn)確的方向。所以說，正確的基本姿勢不僅是獲得合理力學(xué)條件的基礎(chǔ)，更為重要的是，投籃穩(wěn)定性的保障。4.2 投籃過程中的力學(xué)(l xu)分析由于正確的投籃基本姿勢為準(zhǔn)確投籃獲得合理力學(xué)條件而打下了良好的基礎(chǔ)，這不僅能保證投籃動作獲得合理的力學(xué)條件，而且還能最大限度地滿足大腦皮質(zhì)對動作建立精細(xì)化程度

12、(chngd)提供了前提條件。從整個投籃的用力過程分析來看，主要包含兩方面的含義；投籃肘臂的運動分析與后旋球的分析。4.3 投籃(tu ln)肘臂的運動分析正確姿勢肘內(nèi)收正對籃，手持球于肩上，球處于近支撐，這種支撐的穩(wěn)定性便于投籃命中；若肘外展則不利于投籃臂各環(huán)節(jié)力的集中.協(xié)調(diào)和傳遞，會直接影響投籃的命中率，肘內(nèi)收正對籃，籃、肩、肘、腕、指、球同處于一個平面內(nèi)，該平面屬于人體的矢狀面與額狀面垂直，因而投球出手時，球所飛行的拋物線構(gòu)成的面，必然與持球臂的平面一致，而且人用力的方向是全身協(xié)調(diào)一致的，即下肢的屈踝、伸膝、伸髖、提腰傳遞上來的力量一致通過肩、肘、腕、指，使球向前上方飛出，這樣使身體各環(huán)

13、節(jié)統(tǒng)一在這個矢狀面內(nèi)運動中，為關(guān)節(jié)運動的一致性提供了有利的條件。投籃用力的順序性用力的方法都是由下而上，通過依次傳遞的形式進(jìn)行，所以這樣才能獲得最佳的投籃弧線，即謂“黃金弧線”。5 它是由世界一個著名的物理學(xué)家通過周密的計算提出來的。這條弧線與肘關(guān)節(jié)的移動路線及球出手后肘關(guān)節(jié)的位置，對形成正確的弧線具有高度相關(guān)的關(guān)系。肘關(guān)節(jié)的移動路線應(yīng)當(dāng)垂直向上，球出手后的位置應(yīng)與眼睛平行從而獲得投籃的最佳效果。此動作行為的目的是：（1）發(fā)揮伸臂力量，使全身的協(xié)調(diào)用力匯集于手腕.手指作用于球體。（2）手臂的充分伸直，在球離手前對球的控制時間長，有利于控制球的飛行，并能提高出手點。（3）迅速地伸直投籃臂，有利于

14、加快投籃的動作速度。根據(jù)力學(xué)動量守恒原理，物體在外力沖量（Ft）作用下，物體的動量（MV）要改變，物體動量的改變量就等于同一時間內(nèi)物體所受外力的沖量。即：Ft=M(Vt-Vo)我們在任何一定(ydng)距離內(nèi)的投籃，全身作用于球體的合力（F）可看作是一定的，球離手前球體相對于人體的分離速度（Vo）可看作(kn zu)是零。由上式可知：Vt=Ft/M從式中可以看出(kn ch)，球出手的速度（Vt）與沖量（Ft）成正比，與球的質(zhì)量（M）成反比。又已知（F）和（M）一定，所以增加對球的作用時間（T）可增加球的出手速度。投籃臂的充分伸直也就是增加了對球的作用時間（T）。由 S=1/2at, V=at

15、 可得V=2S/t從上式可知：球出手速度（V）與對球的工作距離（S）成正比，與對球的作用時間（t）成反比。投籃時臂迅速的充分伸直，使對球的工作距離（S）達(dá)到最大值，有利于對球的控制，提高了出球點。由于人的手臂長度為一定量，所以對球的工作距離一定，迅速的伸直手臂，以最短的時間通過一定的距離，提高了投籃的動作速度。錯誤姿勢肘外展側(cè)對籃投球出手時肘的運動軌跡是由外向里走個小弧線再向前向上，因而增加了球運行中的不穩(wěn)定因素，這是其一。第二是由下肢.腰腹傳遞上來的力量通過肩到肘時則使垂直向上的力量方向有個改變，這個力的方向一變就促使合力產(chǎn)生了分解，這個力的合成與分解就導(dǎo)致一部分力轉(zhuǎn)為無用功，不便于全身的協(xié)

16、調(diào)用力，這樣投出的球也不可能獲得最佳的投籃弧線。54.4 投籃手關(guān)節(jié)的力學(xué)分析球離開手的瞬間，整個軀干要做到充分伸展使其出手點高，為此，在球?qū)⒁鍪謺r要求人體各個有關(guān)的關(guān)節(jié)周圍肌肉，都充分地被拉長。在投籃出手時還會產(chǎn)生一種向前上方運動(由前踞肌、胸小肌、斜方肌參加工作)，就是增加一個關(guān)節(jié)面的壓力，從而產(chǎn)生一個向前上方的動作，按照力的表示公式，力等于質(zhì)量乘加速度，也就是F=ma 。因為在投籃的過程中球的質(zhì)量不變，仍然為600克650克，故力的大小主要取決于加速度的大小。如果在投籃時把整個上肢充分地伸直，象一根杠桿，支點位于肩關(guān)節(jié)，就會使肩韌帶象前上和肱骨向前上運動的肌肉收縮加快而有力。這樣，位于

17、杠桿遠(yuǎn)端的手指獲得的加速度就大，球出手時的力量也充分用上了。6 所以，在屈腕的同時，中食指的指骨和掌骨最長，所以工作距離也最長，球從此處撥出去，有利于加快球體的飛行速度和提高命中率。5 后旋球的分析(fnx)（馬格努斯效應(yīng)）肘內(nèi)收正對籃能充分(chngfn)使持球手的指尖向上。投籃技術(shù)(jsh)動作的關(guān)鍵是手指、手腕的最后用力，投球后最后離開的手指是中指、食指。由于食指、中指持球出手后指尖對球有撥指動作，使球產(chǎn)生后旋轉(zhuǎn)。這里轉(zhuǎn)動的物體有保持旋轉(zhuǎn)軸方向不變的作用，也就是我們所說的定向作用，是轉(zhuǎn)動慣性的一種表現(xiàn)。后旋球不僅能有一個穩(wěn)定的不偏向左右的正直的與人體矢狀面一致的運行路線，而且旋轉(zhuǎn)中的球在

18、介質(zhì)空氣中運行，會遵守流體力學(xué)原理，此現(xiàn)象可用馬格努斯效應(yīng)原理解釋：球出手飛向籃筐這段距離中，球是在介質(zhì)空氣中旋轉(zhuǎn)運行，根據(jù)物質(zhì)相對運動原理，運行著的球必然受到空氣的阻力和壓力。由于球上沿與下沿的旋轉(zhuǎn)流體與迎面流體的方向相反，因而受到的阻力大小不同。上沿的旋轉(zhuǎn)方向與阻力方向相同，所以球上沿空氣流速為V上=V球+V阻，球的下沿速度由于旋轉(zhuǎn)方向與空氣阻力方向相反，所以球下沿空氣流速為V下=V球V阻?？梢娗蛏涎嘏c下沿空氣流速的大小不同。F表示壓力，S表示球體受力面積，P表示壓強，P=F/S 因為V上大于V下，根據(jù)馬格努斯效應(yīng)原理，在流體中，流速大壓強小，流速小壓強大。所以P上小于P下，因此，后旋球在

19、前進(jìn)中不斷地獲得一個向上的升力，從而獲得理想的投籃弧線“黃金弧線”。7肘外展側(cè)對籃因外展角度不同和腕內(nèi)收機能范圍的限制，使投籃手的指尖在一定程度上不能向上指而向側(cè)外翻，這種情況下球出手必然帶有不同程度的側(cè)旋，而運行向上向前的球帶有側(cè)旋，必然球的兩側(cè)壓力不等，勢必造成偏離正中的錯誤路線，這種球也很難獲得理想的投籃弧線，造成投籃命中率降低，也大大降低了投籃的穩(wěn)定性。86 科學(xué)(kxu)訓(xùn)練理論分析體育運動中的運動技術(shù)是由大量的動作來實現(xiàn)的，各種不同的運動項目的技術(shù)動作，都是由若干個單一動作組成(z chn)的，大量的單一動作按規(guī)定要素組成成套的技術(shù)動作，構(gòu)成動作系統(tǒng)，以實現(xiàn)完整的運動行為，這里所完

20、成的運動動作不單純是動作，而是一種有目的，為了獲得最佳運動成績的行為，這種運動行為的實現(xiàn)，又必須選擇最合理的動作。9 專家們認(rèn)為，培養(yǎng)出一個籃球明星，除了從小培養(yǎng)、多年規(guī)范化訓(xùn)練外，還涉及到多學(xué)科的幫助，如：教育學(xué)、訓(xùn)練學(xué)、運動心理學(xué)、生理學(xué)、解剖學(xué)、運動生物力學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、保健(bojin)學(xué)等。因而當(dāng)今的訓(xùn)練技術(shù)與訓(xùn)練手段已進(jìn)入多學(xué)科的綜合性的科學(xué)化訓(xùn)練階段。107 結(jié)論與建議結(jié)論：（1）分析和研究表明，單手肩上投籃肘內(nèi)收正對籃屬于規(guī)范的、科學(xué)的動作技術(shù)，它大大的增強了投籃的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，而且它還符合人體解剖結(jié)構(gòu)特征和生物力學(xué)的原理。所以在學(xué)校體育教學(xué)中應(yīng)該把投籃時肘內(nèi)收作為教學(xué)內(nèi)容中的重要環(huán)節(jié)。（2）投籃技術(shù)含有人體運動的多種規(guī)律，其中，運動生物力學(xué)內(nèi)容起著決定作用，單手肩上投籃肘內(nèi)收正對籃屬規(guī)范的、科學(xué)的動作，它既符合人體解剖結(jié)構(gòu)和運動學(xué)，動力學(xué)方面的特征，又符合生物力學(xué)原理。（3）教練員在籃球教學(xué)訓(xùn)練中，要充分利用投籃技術(shù)的力學(xué)原理，積極探索和運用高投籃命中率的科學(xué)規(guī)律，要重視各環(huán)節(jié)技術(shù)的功能作用與協(xié)調(diào)運作關(guān)系，并注意發(fā)揮各環(huán)節(jié)技術(shù)的綜合效應(yīng)。建議：（1）以較為(jio wi)先進(jìn)科學(xué)的籃球(lnqi)訓(xùn)練理論作為指導(dǎo)，糾正投籃時肘外展的姿勢。力求