基于定點投籃技術生物力學分析

馮磊 趙陽 濰坊市工程技師學院

投籃是籃球運動的關鍵技術，籃球運動的整個技術都圍繞投籃展開，因此居于戰(zhàn)略核心環(huán)節(jié)。本文以定點投籃的力學原理研究投籃動作的影響因子，可以幫助隊員更加熟練地掌握投籃技術要領，提高投籃準確率。還可為籃球的發(fā)展提供相應力學觀點作為參考。

一、籃球技術力學分析的理論觀點

田麥久從訓練學角度認為身體資位、關節(jié)角度10個方面進行力學分析，劃分細致，但有些零散理論性太強。胡亦海認為應從動力學和運動學兩個方面進行分析即可?；@球教科書中從籃球的進攻技術和防守技術分析，沒有從力學觀點進行分析。由于不同學者的研究體系、側重角度大不相同，本文采用運動學、動力學要點進行相應的分析，以此量化具體的動作指標。

二、籃球投籃技術生物力學分析

投籃是從一個位置單手或雙手將球投擲到另一個位置(籃圈)內的移動過程。本文根據(jù)籃球的技術從進攻技術中的定點投籃進行具體分析。

(一)定點投籃動力學分析

1.定點投籃的動力

陸愛云認為研究人體運動力學問題，首先要確定對象，在力學中確定的研究對象稱為力學系統(tǒng)。本文將人體看做一個力學系統(tǒng)，則與之相應的動力則是肌肉張力、韌帶張力、組織粘滯力、關節(jié)約束力。力學系統(tǒng)肌肉的發(fā)展與身體的動作姿勢相關，動力源自身體的各肌肉協(xié)調配合。定點投籃從整體來看，是人體供應動力完成相應動作的過程。包含出手的速度、出手角度、出手高度這三者的協(xié)調，當三者合力達到最佳，則符合籃球投籃的要素，即投中。因為人的身高在特定時期是相對穩(wěn)定的，因此確定出手角度和速率便決定了投籃的準確性，當固定化的投籃角度后，掌控出手速率則成為動力點的核心。

2.定點投籃的阻力

阻力是相對于投籃動力而言，人體進行投籃時，一方面受球的重力，一方面則受支撐反作用力，最后球飛行過程中的空氣阻力。球的重力決定著球的垂直加速度，支撐反作用力來自人體對地面和人體對球施加的力，這兩個方面的合力得益于阻力，決定投籃質量。人體支撐所做的力要穩(wěn)定且有質量，穩(wěn)定的用力將會確保球出手的飛行路徑?？諝庾枇τ绊懼虻钠D，如受到風速的影響。根據(jù)對學生投籃動作的觀察，發(fā)現(xiàn)近距離的投籃受風速影響相對較小，而遠距離的投籃效果越差。在不受其他外在因素影響的情況下，其阻力主要來自于空氣阻力。由以上三點確?；@球的穩(wěn)定，主要來自投籃時，出手的穩(wěn)定性以及空氣阻力。

3.定點投籃的力點

力點主要由人體骨骼肌與籃圈共同決定，投籃的準確性是運動員在場上某一點對懸空3.05米的籃筐這一固定點投籃的準確性，其實質在于人體力達手指，最終將球投出的完整動作。徐艷等人基于三維圖像解析投籃動作時，得到右手投籃時，右腳蹬地力量為左腳的三倍，右腳用力將會影響籃球的命中率。髖關節(jié)是否能夠做到充分伸展和立腰這將會影響投籃前期的身體姿勢，也是下肢力量能否充分有效傳遞的橋梁。肩、肘、腕的協(xié)調配合又是完成投籃動作的核心，當肩肘腕出手時所形成的合力在一條直線上時，對于肘關節(jié)的支撐提出更高的要求，適當?shù)膬仁眨ＷC手掌出手時其合力對準籃圈的瞄籃點，這是技術動作對身體姿勢和全身用力的要求。確保出手時球的運動軌跡與瞄籃點在一個平面，就確定了力點的方向。

4.定點投籃的肌肉

定點投籃首先是準備姿勢，此時全身用力的主動肌自下而上主要有腓骨短肌、長伸肌、股二頭肌、髂腰肌、背闊肌、斜方肌、肩帶肌、肱二頭肌、尺側腕伸肌、橈側腕短伸肌。這些肌肉在準備姿勢時處于屈肌狀態(tài)，下肢處于支持支配地位的主要是髂腰肌，上肢則是肩帶肌，為此，提高兩塊肌肉的力量可有助于身體的穩(wěn)定性，投籃時，小腿三頭肌、臀大肌、股四頭肌、肱三頭肌、肩帶肌、肱橈肌、掌長肌等成為原動肌，我們可以發(fā)現(xiàn)小腿三頭肌、股四頭肌、臀大肌、髂腰肌為機體的伸展提供了良好的力量來源，為后續(xù)的投籃動作提供動力支持。肩關節(jié)的肩帶肌為投籃提供了強有力的支撐，而最終決定球出手后的角度取決于腕關節(jié)的控制力。

(二)定點投籃運動學分析

1.定點投籃動作軌跡

從物理學的角度進行計算，在投籃距離固定時，投籃的實質是一種對球的拋射。拋射的準確性來自出手的初速度，出手初速度的大小決定了球的運動軌跡。根據(jù)實際問題，我們會發(fā)現(xiàn)，當初速度較小時，要適當縮小出手角度；當出手的初速度大時，要增加投擲角度，這樣才能取得一個較為適中的平衡。變換位置的投籃中，距離球圈近的位置角度大于距球筐圓的位置。其次，球在空中飛得越遠，最佳出手速率和出手角度的微小偏差所造成的影響就越顯著，所以投籃的準確性也是隨投籃距離而變化。根據(jù)布恩對比賽中投籃準確性關系的研究，得出在距球籃0.91米投籃成功率是距球籃4.5米處的三倍，表明積極防守可以降低對方投籃命中率。因而，盡可能要近的進行投籃。

2.定點投籃角度

籃球的投擲角度高低決定了球的運動弧線，我們一般劃分為低弧線、中弧線和高弧線，王寶剛在籃球教學中罰球的生物力學分析中認為，投籃低弧線導致入籃角小，不容易投進，應采用中弧線的投籃。而美國學者詹姆斯·海在根據(jù)公式確立入籃范圍時表示，高拋射角度造成高入籃角度，這是好的，但它對出手要求較高，這一點又不如低拋射角度。在精密計算之后，46°是可能命中的最小角度，73°則大致代表比賽中可能用到的最大出手角度，而不是大多數(shù)課題中所主張的“中弧線”或“高弧線”拋物軌跡。

三、小結

通過對籃球定點投籃的生物力學分析，發(fā)現(xiàn)其動力來源于雙腳蹬地所形成的反作用力，形成于立腰、抬肘動作的完成，結束于出手時指腕的撥球；影響的外部干擾主要是空氣阻力；力點的關鍵在于髖、膝、踝、肩、肘、腕的密切配合；肌肉主要來自投籃時的原動肌牽拉，完成整個動作；近距離的投籃成功率高于遠距離投籃，呈非線性關系；出手角度46°—73°為最佳。