周 通，劉生杰

1 前言

高爾夫球曾是第2、3屆奧運會的正式比賽項目，此后100多年高爾夫球運動雖然不是奧運會的比賽項目，但是由于其自身“綠色健康、勇于挑戰(zhàn)”的特點，一直受到全世界廣大高爾夫球愛好者的追捧。2016年高爾夫球運動項目再次進入奧運大家庭，不僅推動了高爾夫球運動在全世界范圍內(nèi)的廣泛開展，而且對快速發(fā)展中國高爾夫球運動起到了巨大的推動作用。

高爾夫球運動具有準確性高的特點，要求運動員必須具備出色的控制能力和協(xié)調(diào)的動作能力，這是決定運動員揮桿動作優(yōu)劣的基本條件。在高爾夫球比賽中，共有18個洞。每一洞的進球都是從運動員的揮桿開始，每次揮桿動作的優(yōu)劣直接決定著球飛行的遠度和落點的準確性，為后續(xù)的推桿入洞奠定基礎(chǔ)。因此，高爾夫球運動員正確協(xié)調(diào)的揮桿動作就顯得尤為重要。但是，目前國內(nèi)外對高爾夫球運動的揮桿動作技術(shù)的三維運動學研究還比較少。本研究運用運動生物力學相關(guān)原理與方法對高爾夫球運動員的揮桿技術(shù)進行三維運動學研究，明確高爾夫球運動員揮桿技術(shù)從下桿到擊球瞬間身體各環(huán)節(jié)的速度、角度、角速度等運動學參數(shù)特征，以便讓運動員了解其揮桿的技術(shù)動作特征，對運動員技術(shù)動作實施有針對性訓練提供一定的參考依據(jù)；同時，為后續(xù)開展高爾夫運動員揮桿技術(shù)動作研究奠定基礎(chǔ)，以探尋高爾夫球運動員技術(shù)動作的一般性特點與規(guī)律，豐富和完善我國高爾夫球運動員技術(shù)動作分析的內(nèi)容體系，為完善技術(shù)動作、降低運動損傷風險、制定科學合理的訓練方案提供理論依據(jù)。

2 研究對象

選取××省優(yōu)秀高爾夫球運動員5名，其中3名運動員為國家健將級，2名為一級運動員。所有運動員均為右手型。對其揮桿技術(shù)動作進行捕捉、測試與分析(測試對象基本情況見表1)。

表1 測試對象的基本情況

3 研究方法

3.1 實驗測試法

運用Vicon動作捕捉系統(tǒng)對5名優(yōu)秀男子高爾夫球運動員的揮桿技術(shù)動作進行測試。實驗測試在××大學高爾夫球練習場地進行，所使用的球桿為8號鐵桿；要求測試對象每人測試6次，其中選取球的落點距離目標點比較近的揮桿動作作為技術(shù)解析的動作，以獲取運動員揮桿技術(shù)動作的各種運動學參數(shù)。

所有測試對象明確試驗目的，且自愿參與。每次擊球后可以有適當?shù)拈g歇時間，以便更好地完成后續(xù)實驗任務。

3.2 數(shù)理統(tǒng)計法

利用Excel2007、SPSS11.0等軟件對所獲得的指標參數(shù)進行統(tǒng)計學處理以及相關(guān)性分析。

3.3 動作時相與階段劃分

(1)初始位置；(2)揮桿球桿最高點；(3)下桿階段球桿與地面平行瞬間；(4)桿頭擊球瞬間；(5)擊球后揮桿最高點；(6)揮桿結(jié)束瞬間(見圖1)。其中初始位置到揮桿最高點為上桿階段；揮桿最高點到球桿與地面平行瞬間為下桿前階段；球桿與地面平行瞬間到球桿擊球瞬間為下桿后階段；揮桿擊球瞬間到球桿結(jié)束瞬間為跟隨階段。

(1) 初始位置(2) 揮桿球桿最高點 (3)下桿階段球桿與地面平行瞬間(4)擊球瞬間(5)擊球后揮桿最高點 (6)揮桿結(jié)束瞬間

圖1 動作時相與階段劃分

4 結(jié)果與分析

4.1 運動員下桿過程中身體重心的變化

高爾夫球揮桿的過程是以軀干、上臂和球桿為一個運動鏈。要求揮桿速度快，擊打平穩(wěn)，球桿與上臂所形成的運動軌跡處于同一個平面之內(nèi)。如果身體重心變化過大，勢必造成過多的能量損失，從而影響擊球的效果。

4.1.1 運動員身體重心的前后位置變化表2反映了運動員在下桿過程中身體重心前后變化的大小，也就是運動員在開始下桿瞬間到擊球瞬間身體重心在Y軸上的變化情況。身體重心變化越小，說明運動員在下桿過程中身體重心越穩(wěn)定，對擊球效果的影響就越小。這是由高爾夫球運動項目的特點所決定，一方面運動員身體重心前后移動過大，會造成更多的能量損失，勢必影響擊球的速度；另一方面由于高爾夫球比較小，如果在擊球瞬間有很小的位差，都會影響高爾夫球飛行的遠度與落點的位置。

通過對高爾夫球運動員在下桿過程中身體重心前后位置的變化幅度與其擊球瞬間桿頭的速度相關(guān)性分析，二者存在高度的負相關(guān)性(r=-0.967 5，P<0.05)。由此可見，運動員身體重心變化幅度越小，越有利于加快桿頭擊球的速度，因此，身體重心的穩(wěn)定對把握擊球節(jié)奏，提高擊球的速度具有重要的意義。

表2 運動員在下桿過程中身體重心在前后方向上的變化情況

4.1.2 運動員重心的垂直位置變化表3反映了高爾夫球運動員在下桿過程中身體重心垂直變化的情況，也就是運動員從開始下桿瞬間到擊球瞬間身體重心在Z軸上的變化。高爾夫球運動員在揮桿過程中身體重心從初始位置至揮桿上引到球桿最高點再到桿頭擊球瞬間，運動員身體的重心變化不是很大，基本保持在同一個高度。其中從初始位置到揮桿最高點，運動員身體重心平均變化為0.014m；從揮桿最高點到桿頭擊球瞬間，運動員的身體重心平均變化為0.02m。這樣的身體重心高度變化符合高爾夫球揮桿動作的技術(shù)要求。因為只有身體重心的最低點與擊球點相一致時，才最有可能完全提高桿頭的速度。在向上引桿的過程中，桿達到最高點時，身體重心不變，說明運動員反向牽拉的程度越大，運動員所獲得的勢能就越大，也就越有利于加大揮桿的速度。

表3 運動員在完成揮桿技術(shù)過程中不同時相位置身體重心的高度(m)

4.2 下桿過程中各關(guān)節(jié)角度變化

4.2.1 下桿動作起始點肩軸、髖軸與X軸之間的夾角分析肩軸、髖軸反拉角分別是兩肩、兩髖之間的連線在水平面上的投影與X軸之間的夾角。在上桿過程中，運動員軀干反向旋轉(zhuǎn)，反向拉長揮桿動作的原動肌，以增加肌肉的初長度，為揮桿做“鞭打”動作創(chuàng)造良好的力學條件。也就是說反向牽拉的角度越大，就越能獲得更多的勢能；勢能獲得的越多，動能轉(zhuǎn)化的就越多，球桿加速的效果就越好，更有利于加快揮桿的速度以及增加擊球的力量。

從表4可以看出，高爾夫球運動員肩軸反拉角之間差異比較大。其中，最大的為81.3°，最小的為57.6°；同時，從肩軸反向牽引角與桿頭擊球速度之間的相關(guān)性分析可知，二者呈一定的相關(guān)性(r=0.673，P<0.05)，也就是說反向牽拉的角度越大，擊球時越有可能取得更好的擊球速度。當然，由于運動員個體之間的差異以及運動習慣的不同，可能會造成肩軸反拉牽引角的不同。因此，肩軸反拉牽引角并不是桿頭獲得速度的唯一原因。研究表明：桿頭獲得的速度與運動員擊球瞬間髖軸反拉角有較大的關(guān)系[1]。在擊球瞬間身體軀干旋轉(zhuǎn)的位置越接近X軸，就越能增加桿頭旋轉(zhuǎn)的半徑，在揮桿角速度相同的條件下，就會提高桿頭的速度。因為肩軸與髖軸角度之間的差值越大，說明身體軀干旋轉(zhuǎn)扭緊的程度就越大，釋放出的能量就越大。

表4 運動員肩軸、髖軸反拉牽引角與擊球瞬間的桿頭速度比較

4.2.2 右臂肘關(guān)節(jié)角度的分析高爾夫球運動員揮桿時是球桿與手臂同時在一個平面內(nèi)做圓周運動。假如桿頭要獲得最大的末速度，根據(jù)線速度與角速度、半徑的關(guān)系(V=ω·R)，就必須使桿頭獲得更大的角速度與桿旋轉(zhuǎn)的半徑。而旋轉(zhuǎn)的半徑則取決于運動員揮臂時的肘關(guān)節(jié)角度。肘關(guān)節(jié)角度越大，手臂就越舒展，旋轉(zhuǎn)的半徑就越大。同時，在下桿后期，由于身體軀干發(fā)力旋轉(zhuǎn)，左右兩臂跟隨擺動，加快了下擺的速度，使桿頭獲得更大的角速度。

表5 高爾夫球運動員不同時刻右肘關(guān)節(jié)角度變化(°)

從表5可以看出：高爾夫球運動員在下桿的過程中，右肘關(guān)節(jié)的角度是不斷增大的，當擊球的瞬間，右肘關(guān)節(jié)基本處于180°。研究表明：高爾夫球運動員在下桿初期左肘關(guān)節(jié)角度已經(jīng)接近180°，并且在下桿過程中一直保持伸直的狀態(tài)。因為高爾夫球運動員在揮桿過程中是把左臂作為球桿旋轉(zhuǎn)軸的。假如肘關(guān)節(jié)減小，意味著旋轉(zhuǎn)軸的半徑變短，勢必影響桿頭的旋轉(zhuǎn)速度。同理，右肘關(guān)節(jié)的角度也應該在下桿過程中盡早伸直，以增加旋轉(zhuǎn)的半徑，提高桿頭的線速度，從而達到更好的擊球效果。

4.2.3 右膝關(guān)節(jié)角度變化分析高爾夫運動員在揮桿過程中，身體的左側(cè)是以軸的形式參與運動，身體的右側(cè)是以左側(cè)為軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動。如果把人與球桿作為一個整體，球桿的用力除了人體的內(nèi)力之外，還有外力的作用，就是高爾夫球運動員的右腳通過蹬地發(fā)力使球桿獲得更大的加速度。因此，高爾夫運動員在準備擊球時都要將雙腳站好位置，以便使右腳更好地蹬地發(fā)力。

根據(jù)運動生物力學原理，當球桿運動到最低點時，球桿的速度達到最大，這樣擊出的球飛行軌跡合理。飛行的速度較快，球就能夠飛行得更高更遠。此時，膝關(guān)節(jié)角度應該趨于180°。這樣擊球能觸發(fā)出更多的儲存能量，因為此時人體與球桿形成一個完整的平面，而且此時擊球的力量最大。但是由于其他客觀原因無法達到理想的180°，所以要在擊球點時，膝關(guān)節(jié)角度應盡量趨近于180°。

表6 高爾夫運動員擊球瞬間右膝關(guān)節(jié)角度比較(°)

高爾夫球運動員揮桿擊球的過程實際上就是一個類似“鞭打”的過程，要取得理想的“鞭打”效果，就必須有一個連續(xù)的速度疊加過程，在下桿的前期，揮桿過程屬于一個相對平滑的加速過程，在下桿的后期，揮桿過程前期的加速度更大，努力掌握好揮桿的節(jié)奏是達到擊球效果更好的方法。

4.3 各關(guān)節(jié)角速度變化分析

4.3.1 髖關(guān)節(jié)角速度分析高爾夫球運動員在揮桿過程中，髖關(guān)節(jié)作為一個發(fā)力點，具有身體的制動和角動量的傳遞作用。在下桿過程中，下肢肌群與髖部肌群提前發(fā)力，使髖關(guān)節(jié)的最大角速度出現(xiàn)在擊球之前。髖關(guān)節(jié)最大角速度的大小反映著運動員髖關(guān)節(jié)屈伸能力的強弱。擊球時，運動員髖關(guān)節(jié)角速度逐漸減小，此時髖部的力量應當傳遞至球桿。

表7反映了高爾夫球運動員在擊球瞬間髖關(guān)節(jié)角度的變化情況。其中，劉××在擊球之前的角速度最大為421.7°/s，說明劉××的伸髖能力強，使髖關(guān)節(jié)有一個比較強的發(fā)力點。但是，他在擊球瞬間的角速度最大為327.4°/s，則說明他沒有將腰部的角轉(zhuǎn)動量完全傳遞到桿頭，運動鏈各環(huán)節(jié)用力順序不夠合理。二者差值最大的是侯××為305.4°/s，說明侯××的上體通過髖部獲得了較大力量，而且在整個下桿過程中角動量傳遞的效果比較好，使髖部所獲得的角速度有83.6%傳遞到桿頭，使桿頭獲得更大的角速度與線速度。

表7 高爾夫運動員髖關(guān)節(jié)角速度變化比較(°/s)

4.3.2 肩關(guān)節(jié)角速度分析肩關(guān)節(jié)作為下肢和髖關(guān)節(jié)與上肢力量傳遞的中間環(huán)節(jié)具有“橋梁”的作用。高爾夫球運動員在下桿階段肩關(guān)節(jié)才參與工作，其主要任務就是做好力的傳遞。

從表8可以看出，劉××的肩關(guān)節(jié)角速度最大為365.3°/s，說明劉××的肩部肌肉的加速能力比較強。但是，劉××在擊球瞬間的肩角速度最大為123.4°/s，說明他的肩部傳遞角動量能力比較差，沒有把肩關(guān)節(jié)的“橋梁”作用發(fā)揮出來，勢必對其揮桿的速度造成損失。從角動量的傳遞效率來看，侯××的角動量傳遞效率最高，為84.0%，說明侯××發(fā)力順序較正確，用力較合理。而侯××的角速度最大值僅為221.6°/s，假如其肩部肌肉力量比較強，發(fā)力順序正確，可以進一步提高角動量。

表8 高爾夫運動員肩關(guān)節(jié)角速度變化比較(°/s)

4.3.3 腕關(guān)節(jié)角速度分析腕關(guān)節(jié)是高爾夫球運動員擊球用力的最后環(huán)節(jié)，是與球桿接觸的最末端環(huán)節(jié)。它對力量的傳遞與球桿的加速之間有著密切的關(guān)系，也就是說腕關(guān)節(jié)角速度的傳遞效果直接影響著擊球的速度。

從表9可以看出，侯××腕關(guān)節(jié)的角速度最大，為1 226.7°/s，說明侯××所積累的角動量比較大，可能會對球桿產(chǎn)生較強的加速能力。但從傳遞的實際效果來看并非如此，侯××傳遞的效率僅為64.5%。因此，侯××應該加大手腕肌肉群的力量練習，發(fā)展肌肉的協(xié)調(diào)能力，提高角速度的利用率。從腕關(guān)節(jié)角速度最大值與擊球瞬間角速度的差值可以看出，趙××所傳遞的角動量最多，達到849.4°/s，而且從傳遞的效率來看，趙××的傳遞效率最高，為74.1%。

表9 高爾夫運動員腕關(guān)節(jié)角速度變化比較(°/s)

4.4 桿頭速度的分析

4.4.1 擊球瞬間桿頭速度的分析在擊球瞬間，桿頭X軸方向上的速度決定著擊球的距離；同時，在擊球瞬間，擊球的方向也會對擊球的距離產(chǎn)生影響。假如擊球瞬間，桿頭不能沿X軸方向擊打球的正中心，就會使球在X軸方向上產(chǎn)生偏差，在Y軸方向上產(chǎn)生分速度，使球會產(chǎn)生左右旋轉(zhuǎn)，影響球飛行的目標落點；另外，擊球瞬間桿頭在Z軸方向的速度，會使球產(chǎn)生上下旋轉(zhuǎn)，影響球落地后的向前滾動。

以地面的坐標系作為三維坐標系，X軸方向為桿頭運動的左右方向(左為正)，Y軸方向為桿頭運動的前后方向(后為正)，Z軸方向為桿頭運動的上下方向(下為正)。高爾夫球運動員在擊球瞬間桿頭在不同方向上的速度比較(見表10)。

表10 高爾夫球運動員在擊球瞬間桿頭在不同方向上的速度比較(m/s)

從表10可以看出，侯××在擊球瞬間桿頭在X軸方向上的速度最大，為29.7m/s，說明侯××下桿后階段揮桿的方向比較好，而且桿頭的角速度比較大；呂××在擊球瞬間桿頭在X軸方向上的速度最小，為20.4m/s，說明呂××在下桿前期揮桿速度可能較快，沒有把握好揮桿的節(jié)奏與用力的順序，致使在擊球瞬間桿頭沒有達到一個合理的速度。劉××桿頭在Y軸方向上的速度最大，為4.1m/s，說明劉××擊球后球球的方向會有較大的偏差，影響球飛行的準確度；侯××桿頭在Y軸方向上的速度最小，為1.8m/s，說明侯××擊球后球球的飛行方向偏差度較小，擊球相對穩(wěn)定。馬××桿頭在Z軸方向上的速度最大，為1.9m/s，說明馬××擊出的球上下旋轉(zhuǎn)比較大，落地后球的滾動相對穩(wěn)定；其中，呂××和侯××桿頭在Z軸方向上的速度為負值，說明他們擊打到球的上部，使球會產(chǎn)生向前旋轉(zhuǎn)，球在落地后還會繼續(xù)向前滾動，會影響球停點的準確性。桿頭的合速度與桿頭在X軸方向上的速度比較接近，因此，桿頭在X軸方向上的速度是合速度的主要組成部分。

4.4.2 影響桿頭最大速度的因素分析從表11可以看出，桿頭的最大速度與髖關(guān)節(jié)最大角速度、肩關(guān)節(jié)最大角速度和腕關(guān)節(jié)最大角速度均呈一定正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。這是因為髖關(guān)節(jié)的最大角速度反映著運動員角動量的儲備。角動量儲備越多，髖關(guān)節(jié)的角速度就越大，運動員屈伸髖的能力就越強，從而給桿頭更大的加速度，使桿頭獲得更大的速度。

表11 桿頭的最大速度與髖關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)最大角速度的相關(guān)性比較

肩關(guān)節(jié)是連接下肢與上肢力量傳遞的中間環(huán)節(jié)，具有“橋梁”與“紐帶”的作用。在運動員下桿階段肩關(guān)節(jié)的主要任務就是做好力的傳遞。肩關(guān)節(jié)角速度越大，傳遞的速度也就越大；腕關(guān)節(jié)角速度是角動量積累與傳遞的結(jié)果。腕關(guān)節(jié)角速度越大，人體的傳遞效果越高，就會使桿頭獲得更大的速度。

5 結(jié)論與建議

(1)高爾夫球運動員在揮桿過程以及擊球瞬間，身體重心變化幅度越小，越有利于加快桿頭擊球的速度；同時，只有當身體重心的最低點與擊球點相一致時，才最有可能完全提高桿頭的速度。因此，運動員在揮桿過程中注意控制身體重心，以免產(chǎn)生左右、前后的振幅。

(2)高爾夫球運動員在揮桿過程中身體軀干旋轉(zhuǎn)扭緊的程度越大，所能釋放出的能量就越大。應加強運動員的腰腹肌練習，提高核心力量。

(3)高爾夫球運動員在下桿的過程中，右肘關(guān)節(jié)的角度是不斷增大的。當擊球的瞬間，右肘關(guān)節(jié)基本處于180°。同時，在擊球瞬間，膝關(guān)節(jié)角度也趨于180°。此時人體與球桿形成一個完整的平面，擊球的力量最大。因此，運動員在下桿過程中要控制揮桿的節(jié)奏，明確技術(shù)細節(jié)。

(4)影響桿頭最大速度的因素有肩髖扭轉(zhuǎn)角、髖關(guān)節(jié)最大角速度、肩關(guān)節(jié)最大角速度和腕關(guān)節(jié)最大角速度。人體與球桿是一個完整的運動鏈，應該把控好運動鏈的各個環(huán)節(jié)，注意力的順利傳遞。

6 研究不足

由于本研究的實際情況所限，研究的樣本量過小，或許不能完全反映出所推出的結(jié)論，但是該結(jié)論能夠說明高爾夫球運動員揮桿技術(shù)的基本特點。希望今后在此基礎(chǔ)上做更深入的研究。