從動力學角度對排球扣球各環節的運動進行分析論文
從動力學角度對排球扣球各環節的運動進行分析論文
排球在全世界的迅猛發展是毋庸置疑的，隨著科學技術的發展排球的扣球技術也在不斷地創新和提高。排球扣球技術在比賽中佔據重要地位，是進攻中最有效的得分手段，也是得發球的主要手段。
扣球技術較複雜且不易掌握，它要求運動員有良好的身體條件和完整合理的技術結構。扣球的完整技術動作包括：準備姿勢、助跑、起跳、空中擊球和落地5個相互銜接的部分。其中空中擊球是扣球技術的關鍵環節它直接影響扣球的質量和效果。因此，該文試運用物理學知識，從動力學角度，對扣球各環節的運動進行分析，探求最合理的擊球動作和用力順序，使運動員能夠科學掌握技術動作，在實際的比賽中做出更好的應對，也為排球扣球技術的發展提供有意義的參考。
1 準備姿勢
兩腳自然開立，一腳在前，另一腳在後，兩膝稍屈，採用稍蹲姿勢，上體自然前傾，兩臂稍屈自然下垂置於體側，身體轉向來球方向，觀察來球，做好向各個方向助跑起跳的準備。
2 助跑
2.1 助跑的技術要求和步數
排球的助跑能夠直接影響起跳的高度，進而會影響扣球的力度。助跑作為扣球的基礎準備動作，在比賽的複雜形勢下，需要透過預判來調整其速度和步數以便更符合實際情況。理論上來講，排球助跑較好的助跑步數是三步，它最能發揮起跳高度。
三步助跑技術的要求：第一步小，接觸面小易移動，靈活度，有助於觀察來球；第二步大，增加支撐面，微降重心增大穩定性，產生制動，根據動量傳遞理論，把動量轉化為向上的垂直速度和適宜的向前水平速度，為起跳積聚足夠的動能；第三步起跳，根據動力學原理，身體後傾使重心後落於兩腳，便於增加向上的垂直速度，從而增加起跳的高度。
2.2 助跑的力學原理分析
由牛頓第三定理可知，排球扣球助跑踏跳時，如果地面給人體的力超過了人自身重力，人體就會獲得向上的加速度。據相關資料表明，發現許多運動員在扣球起跳中有並步著地足尖內扣的特徵，分析得知，這樣的做法不僅可以減輕水平方向上身體向前的慣性，取得良好制動，也可方便觀察來球的情況做出應對。
運動員透過快速助跑，有效制動以及強有力的踏跳，都能使其達到起跳的最理想高度，排球的助跑目的就是為了能跳的高，因此助跑的速度不宜過快，要與三級跳遠相對比理解。大量研究證明三步助跑時跑速才能發揮出最佳速度4 m/s,但當助跑步數再增加時，情況就不太穩定。
2.3 助跑的速度與後傾角的關係
後傾角指助跑踏跳瞬間身體與地面垂線之間的角度，即踏跳瞬間腳觸地點和該時身體重心連線與地面垂線間的夾角。從動力學角度分析，人身體在起跳瞬間重心應落後於觸地腳，且儘量使其在起跳腳上方，這樣地面的反作用才能使身體向上方跳起。助跑速度、踏跳時重心高度及起跳的發力和時長對後傾角度都有一定影響。有研究證明，助跑速度越快所需的後傾角度也就越大，恰當的重心位置，短促有力的起跳能使身體保持合適的後傾角，使下一步的扣球達到良好效果。
3 起跳
助跑的最後一步稱為起跳步，它既是助跑的結束步法又是起跳的'準備動作，分為並步起跳和跨步起跳。起跳的高度對扣球力度產生很大影響，但是每個人的彈跳能力有所不同，起跳的高度就會不同。傳統訓練中缺乏動力學理論基礎做指導，很難科學地對起跳進行訓練，但是隨著科學的發展，我們可以對起跳過程中的肌肉和骨骼做測定及其相關分析，最終做到因人而異科學合理地制定訓練計劃。我們可以利用三維立體攝影技術對起跳的動作進行分析，得出最佳起跳動作，並據此分析。
3.1 起跳的角度及發力
查閱國內相關資料研究表明：在起跳時，身體各部位最佳的起跳角度，踝關節角度為80°~90°，右膝角度100°~119°，左膝角度為135°~159°，髖關節彎曲為90°，此時肌肉最能發揮最大能力，這些指單側力量。
起跳時的緩衝時間長短、膝關節的彎曲角度、蹬離地面的向上的瞬時速度，都能夠影響到起跳的效果，根據運動生物動力理論得知，用較短的緩衝時間來減少水平速度及動量的損失，以合適的膝關節起跳角度，增加蹬離的力度都可提高起跳高度。運動員在蹬伸過程中，下肢要主動產生繞身縱軸的力矩，能獲得起跳時繞縱軸的角速度。因此，起跳時繞縱軸的角速度不能忽視。
3.2 起跳效果的重要指標
重心騰起角和重心騰起水平速度的大小是衡量扣球技術起跳效果的重要指標。當重心騰起角度一定時，重心水平速度的大小將決定跳躍的遠度。研究發現，加快起跳時髖、膝關節伸展速度，適當控制髖關節的伸展幅度，可以有效地提高扣球起跳跳離地面時的重心水平騰起速度。
4 空中揮臂擊球
揮臂是整個扣球動作的核心，揮臂的力量、角度、幅度的不同都會影響到球的方向和速度。最終的目的是要擊敗對手得分得發球。揮臂的正確發力和控制是關鍵。
4.1 揮臂的技術動作發力順序
當起跳身體騰空後，左臂擺至身體前方，協助保持上體的空中平穩，擊球手臂應屈肘置於頭側，肘高於肩，身體呈反弓，以肩為軸，邊揮臂邊伸肘，並用全掌擊球。揮臂時，以迅速轉體、收腹動作發力，依次帶動肩、肘、腕各部位關節向前上方成鞭甩動作揮動。
4.2 揮臂的生物力學分析
排球的擊球動作特點是完成時間短，衝力較大，屬於肌肉的一次性最大爆發力收縮形式。這一動作的完成需要一定的初速度，根據動量學原理，縮小旋轉半徑和提高轉動角速度才能夠提高初速度，這就要求在擊球時需要屈臂擺動來縮小轉動半徑加大角度，研究證明，引臂角度在75°~90°時，能發揮肌力最大值。
4.3 用動量矩守恆定律進行分析
根據動量矩定理推論，當和外力矩為零時，其動量矩保持不變，人在空中起跳擊球時處於騰空無支撐狀態，滿足動量矩守恆的條件。動量矩是向量，其方向為角速度方向。無論人體空中動作多麼複雜，其總動量完全由騰空瞬間的初始條件所決定。
扣球時，由腰、腹發力，下肢主動用力，在充分伸直加大轉動慣量的同時，沿人體橫軸產生一個向前的動量矩，根據動量矩守恆定律，人體上體也要產生一個相對運動，以加大揮臂距離，透過全身的協呼叫力集中於手上，這樣有利於加大擊球的力量。
5 落地
整個扣球完成最後一步的落地技術也很關鍵，成功的落地技術可以使運動員得以很好地自我保護。在擊球時運動員在空中手臂肩部較高，扣球結束後人體會在沒有外力的作用下自然下落，落地的不穩定性使兩腳受力不均，單腳受力過重往往會造成腳踝或膝關節的損傷。只有儘量控制雙腳同時落地，且在落地時注意屈膝收腹，才能緩衝下落的力量，得到很好的過渡，也方便運動員進行下一個動作的快速轉變。
6 結語
排球扣球的各個環節緊緊相扣，助跑以三步為佳，起跳以短時為宜，也不能太短，需要充分發力起跳，揮臂時遵循發力順序和技術動作的準確性，擊球時注意手型和觸球點，最後屈膝收腹安全落地。整個過程一氣呵成，要隨瞬時條件而隨機應變，掌握每個動作的力學原理，靈活運用，以期發揮更好的水平。在動作過程中應盡力避免錯誤和變形，防止受傷的發生。
隨著各國排球局勢的良性發展，我國排球也應充分重視，基於運動生物力學的理論，利用科學技術來推進排球的發展。例如三維測力臺、壓力感測器、三維攝影、影片分析等，將這些分析技術針對性的應用到排球扣球中，可以更科學有效地研究和分析技術動作，能夠給運動員和教練員提供更有理論基礎的科學有效的訓練，這也終將推進排球扣球技術及其他技術的發展和進步。
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