徐 艷， 袁同春， 柴業(yè)宏

（合肥工業(yè)大學(xué) 體育部，安徽 合肥 230009）

投籃命中率是決定籃球比賽勝負(fù)的關(guān)鍵因素，提高投籃技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)員提高競技水平至關(guān)重要。當(dāng)今高水平競技體育的訓(xùn)練和競賽中，科學(xué)化的程度越來越高。作為競技體育項(xiàng)目，籃球競技水平的提高在很大程度上也要依賴于相關(guān)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段的發(fā)展和應(yīng)用。因此，密切結(jié)合運(yùn)動(dòng)實(shí)踐，充分運(yùn)用現(xiàn)代科技手段，深入開展籃球教學(xué)與訓(xùn)練過程中的科研攻關(guān)將是提高我國籃球運(yùn)動(dòng)員競技水平的必由之路。

1 研究對(duì)象與方法

本文以我國國家男子籃球隊(duì)隊(duì)員為研究對(duì)象，右手單手肩上投籃動(dòng)作為例。

研究方法如下：

（1）三維錄像及解析。采用JVC9800專業(yè)高速攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，拍攝頻率為50Hz，三維標(biāo)定框架的尺寸為2.5m，能較好地使整個(gè)動(dòng)作范圍位于框架標(biāo)定空間內(nèi)。對(duì)比賽過程全程拍攝，記錄投籃成功的投籃動(dòng)作和投籃后動(dòng)作，并在兩維空間內(nèi)記錄每個(gè)位置上投籃時(shí)的動(dòng)作結(jié)構(gòu)特征。依據(jù)對(duì)錄像的反復(fù)觀察和投籃實(shí)驗(yàn)時(shí)的現(xiàn)場評(píng)論，選取運(yùn)動(dòng)員投籃最好的一次，運(yùn)用生物力學(xué)三維圖像解析系統(tǒng)進(jìn)行解析，采用低通數(shù)字濾波法進(jìn)行平滑，濾波頻率等于8，放大成技術(shù)圖片，得到運(yùn)動(dòng)員投籃時(shí)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。

膝關(guān)節(jié)動(dòng)作如圖1所示。持球、出手瞬間動(dòng)作如圖2所示。

圖1 投籃時(shí)膝關(guān)節(jié)的動(dòng)作

圖2 持球與出手瞬間動(dòng)作

（2）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析法。人體運(yùn)動(dòng)是非常復(fù)雜的，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)從力學(xué)角度和生物學(xué)角度來研究體育運(yùn)動(dòng)過程中人體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特點(diǎn)，結(jié)合生物學(xué)規(guī)律，用獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，從而得到較為可觀的真實(shí)的結(jié)論［1］。

2 結(jié)果與分析

2.1 下肢主要關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特征對(duì)投籃的影響

2.1.1 屈膝下蹲動(dòng)作特征及其影響

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，與肩同寬，右腳在前，膝關(guān)節(jié)放松略微彎曲，上體略前傾，右手掌心于右肩上向前上方持球，左手扶球，右肘關(guān)節(jié)自然下垂，使伸臂肌略被拉長，貯備了彈性勢能。面向球籃，頸肌放松，身體重心在兩腳之間，這種基本站立姿勢，每個(gè)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)［2］。屈膝下蹲動(dòng)作是通過下肢伸肌群離心收縮狀態(tài)下的拉伸，增加投籃時(shí)球運(yùn)行的距離，為投籃動(dòng)作提供良好的身體姿勢和用力狀態(tài)。通過三維圖像解析技術(shù)，比較運(yùn)動(dòng)員投籃時(shí)的膝關(guān)節(jié)曲膝角度與投籃距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員投籃時(shí)球出手瞬間左膝最大屈曲角度為163.1°，右膝最大屈曲角度為161.8°，同時(shí)屈膝蹬地時(shí)重心最低點(diǎn)膝角左膝為130.6°，右膝為95.7°時(shí)可以獲得最佳的投籃距離。從生物力學(xué)分析的角度可知，膝關(guān)節(jié)屈曲過大，會(huì)給伸肌群過大負(fù)荷，影響伸膝的速度與身體其他環(huán)節(jié)的配合；屈膝過小又不能充分拉長伸膝肌群，影響彈性勢能的儲(chǔ)備，進(jìn)而影響伸膝力量，使身體不能獲得較好的垂直速度。統(tǒng)計(jì)表明運(yùn)動(dòng)員左、右膝關(guān)節(jié)膝角變化幅度分別為163°和162°時(shí)運(yùn)動(dòng)員可以獲得最佳的身體發(fā)力狀態(tài)，同時(shí)也可為配合完成上肢動(dòng)作做充分的準(zhǔn)備。由于每位運(yùn)動(dòng)員的身體素質(zhì)和身高不同，不同的運(yùn)動(dòng)員最佳膝關(guān)節(jié)的屈曲角度和身體的下蹲深度也會(huì)略有不同，但是科學(xué)掌握膝關(guān)節(jié)屈曲角度范圍將為運(yùn)動(dòng)員的基本動(dòng)作的訓(xùn)練提供科學(xué)的依據(jù)。膝關(guān)節(jié)屈曲角度情況見表1所列。

表1 膝關(guān)節(jié)屈曲角度情況

2.1.2 膝關(guān)節(jié)蹬伸動(dòng)作特征及其影響

膝關(guān)節(jié)蹬伸的直接作用是使身體向上加速，輔助上肢發(fā)力完成投籃動(dòng)作。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明投籃時(shí)左右膝關(guān)節(jié)的平均角速度為26.6rad／s和94.7rad／s，左右膝平均蹬伸幅度為29.3°和76.2°時(shí)，運(yùn)動(dòng)員身體可處于最佳的發(fā)力狀態(tài)（參見圖1b）。此時(shí)，右膝的平均角速度和蹬伸幅度是左膝的近3倍，左右膝關(guān)節(jié)的平均角速度和蹬伸幅度差異較大，可見運(yùn)動(dòng)員的蹬伸用力主要是依靠右腿伸肌群的快速收縮實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理分析可知，在運(yùn)動(dòng)員保持相同的投籃動(dòng)作節(jié)奏時(shí)，由于身體在腳蹬伸離地后只受到重力的外力作用，所以身體重心在腳蹬離地面時(shí)的高度和垂直上升速度將決定重心在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)軌跡，會(huì)影響到球出手時(shí)的高度，這將直接影響球的飛行軌跡和投籃命中率。

2.2 投籃手部運(yùn)動(dòng)特征對(duì)投籃的影響

2.2.1 投籃持球階段

規(guī)范的投籃手部動(dòng)作應(yīng)由以下幾個(gè)部分有機(jī)銜接構(gòu)成（參見圖2a）：肘關(guān)節(jié)內(nèi)收，抬上臂伸肘投球做肱三頭肌預(yù)先拉長，正對(duì)籃，手持球于肩上，肘關(guān)節(jié)的移動(dòng)路線應(yīng)當(dāng)垂直向上，球處于近支撐，肩、肘、腕、指、球同在一個(gè)平面內(nèi)，投籃用力的順序性都是通過由下而上、依次傳遞的形式進(jìn)行的［3］。因而，投球出手時(shí)，運(yùn)動(dòng)員下肢蹬地的力量、腰腹力量和上肢力量借助人體機(jī)械鏈條的傳遞，通過腕部下壓，最后食指作用于球體的前下部而產(chǎn)生，這種自下而上傳遞性的用力過程中，要求投籃臂迅速充分伸直，這樣才能獲得最佳的投籃弧線。

球出手后，在空中飛行過程中受重力影響，其運(yùn)行軌道形成一條拋物線。由運(yùn)動(dòng)學(xué)原理可知，球在水平方向上做速度大小為v0cosθ的勻速直線運(yùn)動(dòng)，垂直方向上做初速度為v0sinθ的豎直上拋運(yùn)動(dòng)?；@球飛行過程中的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為：

其中，v0、θ分別為籃球的初速度和出手角度；H為籃框高度，H＝3.05m；h1為出手高度；S為籃球的飛行距離；g為重力加速度。

籃球的飛行距離同出手角度、速度、高度等因素均密切相關(guān)。聯(lián)立（1）式、（2）式可得：

利用（3）式對(duì)籃球的空中飛行距離與投籃出手速度和出手角度的依賴關(guān)系進(jìn)行數(shù)值計(jì)算?；@球在不同初速度的條件下，空中飛行距離S對(duì)出手角度θ的依賴關(guān)系如圖3所示。

圖3 籃球飛行距離隨投籃出手角度θ的變化曲線

計(jì)算結(jié)果顯示在出手速度固定的條件下，投籃過程中球的飛行距離S隨出手速度的增加而增加，即S與v0成正相關(guān)；若出手速度恒定，球的飛行距離隨著出手角度的增加先增加后減小，當(dāng)出手角度約為45°時(shí)球的飛行距離最長。因此要使投籃距離變遠(yuǎn)，應(yīng)當(dāng)提高出手速度，必須增加上肢對(duì)球的作用力。此外，球體的拋物線所構(gòu)成的面必然與持球平面一致，整個(gè)動(dòng)作都要求在人體的矢狀面內(nèi)完成，這樣使身體各環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一在矢狀面的屈伸中，并且為每個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)肌肉活動(dòng)和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的一致性提供有力條件［4］。球出手時(shí)主要通過手指撥球速度的快慢調(diào)整水平速度大小，使球飛行距離合適。通過球指分離時(shí)機(jī)的控制調(diào)整初始速度的方向，使球飛行拋物線的高度恰當(dāng)。手指朝球飛行拋物線的切線方向撥球，可使球產(chǎn)生向正后方旋轉(zhuǎn)，球的旋轉(zhuǎn)是決定投籃準(zhǔn)確性的一個(gè)因素，球的旋轉(zhuǎn)能減小空氣阻力干擾，使球的路線更加穩(wěn)定，進(jìn)而提高命中率［1］。

此外，還計(jì)算了籃球空中飛行距離S隨籃球出手角度θ和出手高度h1的依賴關(guān)系，結(jié)果如圖4所示。計(jì)算結(jié)果顯示投籃出手角度和出手高度均對(duì)籃球的飛行距離產(chǎn)生較大的影響。圖4a表明籃球的飛行距離隨著出手角度的增加先增加后減小，當(dāng)出手角度約為42°時(shí)球的飛行距離最長，此時(shí)對(duì)應(yīng)最遠(yuǎn)的投籃距離；由圖4b可以看出，在出手角度小于60°的條件下，若出手角度固定，籃球的飛行距離隨運(yùn)動(dòng)員身高的增加而減小，因此對(duì)于身材較高的運(yùn)動(dòng)員定點(diǎn)投籃時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加投籃的出手角度。因此，要求運(yùn)動(dòng)員基于上述理論分析結(jié)果，訓(xùn)練過程中仔細(xì)體會(huì)以上2個(gè)因素對(duì)籃球飛行距離的影響，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)投籃距離的精準(zhǔn)控制，從而提高投籃命中率。

圖4 籃球飛行距離隨θ、h1的變化曲線

2.2.2 投籃出手階段

充分伸展投籃的手臂，能使球離手前對(duì)球的控制時(shí)間長，有利于控制球的飛行，并提高出手點(diǎn)。投籃臂的充分伸直也正是增加了對(duì)球的作用時(shí)間t。由公式S＝at2／2和v＝at可得v＝2S／t，可見球的出手速度（v）與對(duì)球的作用距離（S）成正比，與對(duì)球的作用時(shí)間（t）成反比。統(tǒng)計(jì)顯示，投籃時(shí)投籃臂迅速充分地伸直，球出手瞬間右肘關(guān)節(jié)角度接近直線，使對(duì)球的工作距離（S）達(dá)到最大值，有利于對(duì)球的控制，提高了出球點(diǎn)。由于對(duì)球的工作距離一定，迅速地伸直手臂，以最短時(shí)間通過一定的距離，提高了投籃的動(dòng)作速度。球出手瞬間各主要關(guān)節(jié)角度見表2所列。

表2 球出手瞬間各主要關(guān)節(jié)角度 （°）

出手角度是衡量投籃技術(shù)質(zhì)量的重要指標(biāo)。在出手過程中，要使身體保持穩(wěn)定狀態(tài)，為投籃出手建立一個(gè)最佳的力學(xué)條件。中遠(yuǎn)距離投籃時(shí)，弧度過低就會(huì)造成觸籃圈反彈，因此投出的球弧度越高，球在入籃時(shí)的角度就越大，球的命中率就會(huì)提高。最佳的出手角度應(yīng)為手臂與地面水平面的夾角在45°～50°，球在入籃時(shí)的角度約為50°～55°［5］。此時(shí)，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)所對(duì)應(yīng)的球出手瞬間右肩關(guān)節(jié)角度為141.7°。近距離投籃時(shí)，出手角度就應(yīng)相應(yīng)增大。此外，在一定范圍內(nèi)，投籃出手點(diǎn)越高可使投籃的質(zhì)量提高。

2.3 上、下肢配合的運(yùn)動(dòng)特征對(duì)投籃的影響

投籃時(shí)，運(yùn)動(dòng)員上、下肢動(dòng)作的有機(jī)銜接與配合是完成高質(zhì)量投籃動(dòng)作的重要前提。由運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)基本原理可知，在下肢快速蹬伸時(shí)，通過屈肘動(dòng)作來降低球的高度，一方面使投籃動(dòng)作的工作距離增大；另一方面預(yù)先強(qiáng)烈的拉伸作為后進(jìn)動(dòng)作的主動(dòng)肌。屈膝、展體、伸臂3個(gè)動(dòng)作環(huán)節(jié)在骨骼肌的收縮作用和骨杠桿的放大作用下，使籃球垂直向上運(yùn)動(dòng)了一段距離，獲得一個(gè)向上速度［6］。為使球出手后有一定的拋物線弧度，當(dāng)球離手瞬間，整個(gè)軀干要做到充分伸展使其具有較高的出手點(diǎn)。這樣就會(huì)使肩韌帶和肱骨向前上運(yùn)動(dòng)的肌肉收縮加快而有力，位于肩關(guān)節(jié)遠(yuǎn)側(cè)端的手指就可獲得較大的加速度，從而產(chǎn)生一個(gè)向前上方的有效推投動(dòng)作，即可有效增強(qiáng)球出手時(shí)的力量［7］。上述運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的分析表明，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員投籃時(shí)上、下肢動(dòng)作的協(xié)調(diào)性訓(xùn)練，將為提高運(yùn)動(dòng)員投籃時(shí)的控球能力、完成高質(zhì)量的投籃動(dòng)作提供有力的保障。

3 結(jié)論與建議

研究發(fā)現(xiàn)，如果通過加大近距離投籃練習(xí)的強(qiáng)度，而近距離投籃命中率仍然不高，即使遠(yuǎn)距離投籃得分，動(dòng)作技術(shù)也不會(huì)穩(wěn)定；應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)腰腹部力量、上肢力量和手指力量的訓(xùn)練，增加投籃時(shí)腰腹部及上肢的肌肉彈性勢能儲(chǔ)備，從而控制球的方位和球出手時(shí)機(jī)；科學(xué)的投籃技術(shù)不應(yīng)過多地依靠上肢關(guān)節(jié)加速，應(yīng)加強(qiáng)下肢的蹬伸力量，提高彈跳力，在保證球出手動(dòng)作準(zhǔn)確性的前提下提高出手點(diǎn)的高度，進(jìn)而提高投籃命中率。由于下肢的疲勞程度會(huì)隨著比賽時(shí)間推移而增加，在跳起高度及速度下降的情況下，應(yīng)該適當(dāng)加大上肢力量的比例，以保證投籃時(shí)的速度、角度與起跳高度相適應(yīng)，保證這三者之間的平衡是投籃命中的關(guān)鍵［8］。此外在長期的訓(xùn)練過程中應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)員本人特點(diǎn)和比賽中實(shí)際狀況，同時(shí)根據(jù)比賽進(jìn)程中體力消耗情況，適時(shí)調(diào)整個(gè)人的投籃角度、出手速度及出手點(diǎn)高度，形成適合自己的技術(shù)風(fēng)格。

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