於金星

摘? 要：研究旨在對(duì)國(guó)內(nèi)、外網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)研究進(jìn)行匯總綜述，客觀地呈現(xiàn)國(guó)內(nèi)、外網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)的研究動(dòng)向以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究所存在的共異性。研究最終得出：（1）與國(guó)外研究相比，國(guó)內(nèi)網(wǎng)球發(fā)球的相關(guān)生物力學(xué)研究，無(wú)論從研究數(shù)量還是研究?jī)?nèi)容方面與國(guó)外還存在較大的差距。（2）國(guó)內(nèi)外相關(guān)生物力學(xué)研究成果為網(wǎng)球發(fā)球訓(xùn)練的科學(xué)化、發(fā)球動(dòng)作的技能分析與評(píng)估、人與器械的交互以及損傷預(yù)防提供可量化的指標(biāo)與信息;但上述生物力學(xué)科研信息的獲取的多圍繞運(yùn)動(dòng)員軀干、上肢進(jìn)行，對(duì)運(yùn)動(dòng)員下肢的涉入相對(duì)不足。（3）國(guó)內(nèi)網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)研究視角主要圍繞網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作技術(shù)的分析、發(fā)球的訓(xùn)練方法評(píng)估以及器械的生物力學(xué)分析展開(kāi)。（4）國(guó)外的相關(guān)研究則圍繞發(fā)球時(shí)器械的生物力學(xué)特征、發(fā)球的損傷風(fēng)險(xiǎn)及機(jī)制、發(fā)球動(dòng)作的生物力學(xué)特征、發(fā)球的體能訓(xùn)練以及人體形態(tài)學(xué)對(duì)發(fā)球的影響等視角展開(kāi)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)球? 發(fā)球? 運(yùn)動(dòng)學(xué)? 動(dòng)力學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G804? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2813（2019）05（c）-0018-07

Abstract：The aim of this study is to review the biomechanical study in tennis serve from the CNKI and WOS databases;dynamically show biomechanical research orientation at home and abroad. The results showed that， （1） comparison with international biomechanical studies in tennis serve， a significant difference was found in Chinese biomechanical research in tennis serve whatever in research quantity and quality. （2） The research achievements provided a lot of useful information for the sports training， the movement analysis of tennis serve， the interaction between athlete with equipment and the sports injury prevention. This information obtained from above studies mainly adopted from athlete`s upper limb and trunk; There were fewer information about the lower-limb analysis. （3） The view of Chinese biomechanical research in tennis serve mainly focused on the movement analysis， the assessment of training method and the biomechanical analysis in equipment. （4） The perspective of international relevant research mainly focused on the biomechanical analysis in equipment， the injury risk and mechanism， the physical conditioning training and the influence of anthropometric on performance.

Key Words： Tennis; Tennis serve; Kinetics; Kinematics

2015年，國(guó)際網(wǎng)球協(xié)會(huì)（association of tennis professionals，ATP）比賽統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，51名高水平男子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員比賽中80%以上的得分來(lái)自網(wǎng)球的第一次發(fā)球;客觀的數(shù)據(jù)顯示網(wǎng)球發(fā)球在比賽中的重要性。網(wǎng)球發(fā)球被認(rèn)為是一種最不受外人干擾的得分手段[1]，快速、準(zhǔn)確是得分取勝的有力手段[2，3]。網(wǎng)球的發(fā)球可分為上旋、側(cè)旋和平擊3種。上旋發(fā)球，球可借助上部快速運(yùn)動(dòng)的氣流迫使球過(guò)網(wǎng)后呈現(xiàn)出快速下墜、高反彈等特點(diǎn);平擊發(fā)球，由于擁有力量大的優(yōu)勢(shì)，球在運(yùn)行過(guò)程中呈現(xiàn)速度快且飛行軌跡近似支線的特點(diǎn);側(cè)旋/切削發(fā)球，由于采用向右/左側(cè)擊球使旋轉(zhuǎn)的方式，使球最終以曲線的形式進(jìn)入發(fā)球區(qū)[4]。

網(wǎng)球發(fā)球技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)作技術(shù)[5]，要求上、下肢和軀干的協(xié)調(diào)配合，通過(guò)肢體和關(guān)節(jié)相互協(xié)調(diào)與活動(dòng)，將從地面所獲得的力傳遞至球[6];在這個(gè)過(guò)程中，任何一部分障礙均會(huì)影響網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)力的傳遞。網(wǎng)球發(fā)球的動(dòng)力來(lái)源于足與地面的相互作用力，其后身體各環(huán)節(jié)按照從下到上、從大關(guān)節(jié)到小關(guān)節(jié)的順序?qū)牡孛娅@得的動(dòng)力傳遞至球拍，最終以鞭打的形式釋放[5，7]。相關(guān)生物力學(xué)研究表明：整個(gè)發(fā)球過(guò)程中，發(fā)球所產(chǎn)生力的50%是由下肢所產(chǎn)生，不同的下肢動(dòng)作會(huì)對(duì)發(fā)球過(guò)程中力的傳遞產(chǎn)生影響[6]。

網(wǎng)球發(fā)球過(guò)程中不同的下肢動(dòng)作，常由不同的站位/步法造成。網(wǎng)球的步法可分為原地發(fā)球和并步發(fā)球兩種。原地發(fā)球（foot-back serve technique）是指發(fā)球過(guò)程中雙腳保持穩(wěn)定，這種特殊的站位有利于人體平衡的保持和發(fā)球的精確性，但發(fā)球的力量較弱[5，7]。并步發(fā)球（foot-up serve technique）是指發(fā)球時(shí)采用前腿支撐，后腿在發(fā)球過(guò)程中上步并腿完成發(fā)球;該技術(shù)可借助重心的前移提供發(fā)球的力量，但相較于原地發(fā)球的雙腳支撐，并步發(fā)球容易破壞人體的平衡，影響到發(fā)球的質(zhì)量[5，7]。與原地發(fā)球相比，采用并步發(fā)球，由于前腿可提供穩(wěn)定的支撐抵抗旋轉(zhuǎn)動(dòng)量，后腿的并步可提供很大的向上和向前的推力和較大垂直地面反作用力，有利于運(yùn)動(dòng)員擊球是獲得更高的擊球高度，進(jìn)而提高發(fā)球的速度與質(zhì)量[8]。

上述研究再次驗(yàn)證了“網(wǎng)球發(fā)球的復(fù)雜性特征”，但這些認(rèn)識(shí)的獲得多是采用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的方式/方法獲取。研究表明，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是體育學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一門(mén)基礎(chǔ)性應(yīng)用學(xué)科[9]，由力學(xué)、生物學(xué)和運(yùn)動(dòng)科學(xué)等學(xué)科綜合分化而成[10]。在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，由于其多學(xué)科交叉所特有的生命力[11]，使其在運(yùn)動(dòng)作技能分析方面發(fā)揮獨(dú)特的作用[12]。因此，對(duì)網(wǎng)球發(fā)球的相關(guān)生物力學(xué)進(jìn)行及時(shí)的回顧、分析，不僅可以進(jìn)一步增進(jìn)對(duì)網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作力學(xué)機(jī)制的理解，同時(shí)可為網(wǎng)球訓(xùn)練實(shí)踐的科學(xué)化提供有益信息?；谠摫尘?，該研究對(duì)國(guó)內(nèi)、外有關(guān)網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)研究進(jìn)行綜述。

1? 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

以“網(wǎng)球”“發(fā)球”為主題詞，對(duì)CSSCI和CSCD收錄的有關(guān)網(wǎng)球發(fā)球的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行全納式檢索，共檢索到109篇相關(guān)文獻(xiàn)（見(jiàn)圖1）;通過(guò)閱讀標(biāo)題、摘要和關(guān)鍵詞對(duì)所檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行篩查，篩選是否與“網(wǎng)球”“發(fā)球”“上旋”“側(cè)旋”“平擊”“運(yùn)動(dòng)學(xué)”“動(dòng)力學(xué)”和“生物力學(xué)”等關(guān)鍵詞相關(guān)，排除非相關(guān)文獻(xiàn)，最終檢索到10篇生物力學(xué)文獻(xiàn)。同樣，以“tennis serve”和“biomechanics”為主題詞，對(duì)Wed of Science（WOS）核心數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄的生物力學(xué)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，共檢索到48篇相關(guān)文獻(xiàn)（見(jiàn)圖1b）;同樣采用人工閱讀的方式對(duì)所檢索到文獻(xiàn)進(jìn)行二次篩選，判斷所篩文獻(xiàn)是否與“tennis”“tennis serve”“biomechanics”、“kinematics”“kinetics”相關(guān)，同時(shí)排除非相關(guān)研究，最終檢索到36篇生物力學(xué)相關(guān)文獻(xiàn)。

2? 國(guó)內(nèi)網(wǎng)球發(fā)球生物力學(xué)研究動(dòng)向

國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄10篇生物力學(xué)文獻(xiàn)可分為：9篇實(shí)驗(yàn)性研究、1篇綜述。通過(guò)整理、分析其研究?jī)?nèi)容發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究多采用三維高速攝像機(jī)、等動(dòng)肌力訓(xùn)練儀、肌電以及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等方法，研究對(duì)象圍繞著男、女網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球的動(dòng)作技能、訓(xùn)練效果、肌肉活性以及網(wǎng)球的運(yùn)行軌跡與速度等內(nèi)容展開(kāi)探討，研究結(jié)果最終為運(yùn)動(dòng)員的科學(xué)化訓(xùn)練提供理論基礎(chǔ)。但與國(guó)際相關(guān)研究相比，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究的基數(shù)與國(guó)外仍存在很大的差距[13]。

2.1 網(wǎng)球發(fā)球的動(dòng)作技能分析

網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)研究可簡(jiǎn)單分為對(duì)人的研究和對(duì)器械的研究?jī)煞N;目前國(guó)內(nèi)對(duì)人的研究主要側(cè)重運(yùn)動(dòng)員發(fā)球動(dòng)作的改善、訓(xùn)練方法的驗(yàn)證等。早在2000年，劉卉[14]對(duì)我國(guó)優(yōu)秀青年女子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)球的動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析;研究指出，網(wǎng)球發(fā)球可分為舉拍、騷背和揮拍擊球3個(gè)階段，運(yùn)動(dòng)員下肢活動(dòng)與舉拍和騷背階段的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)存在聯(lián)系，建議運(yùn)動(dòng)員在腿部肌肉允許的條件下，增加膝關(guān)節(jié)下蹲的深度和快速蹬伸的節(jié)奏提高舉拍和騷背兩階段的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。嚴(yán)波濤等人[3]采用高速攝像機(jī)對(duì)我國(guó)男、女網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員拋球、擊球的動(dòng)作技術(shù)和動(dòng)作節(jié)奏的本質(zhì)展開(kāi)探討，認(rèn)為：（1）網(wǎng)球的發(fā)球?qū)儆诒l(fā)力動(dòng)作，動(dòng)作模式基本符合大肌群優(yōu)先的原則，力的傳遞從踝-膝-髖-肩-肘-腕進(jìn)行角線傳遞;（2）發(fā)球拋球高度的落差通常是造成運(yùn)動(dòng)員發(fā)球動(dòng)作不連貫的主要根源，新舊兩種發(fā)球在用力模式上存在本質(zhì)區(qū)別，新的發(fā)球技術(shù)更符合人體運(yùn)動(dòng)模式。2008年，學(xué)者張德智、李艷霞[15]和劉保華[16]分別對(duì)我國(guó)優(yōu)秀女子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員鄭潔和彭帥發(fā)球動(dòng)作分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)球是兩位運(yùn)動(dòng)員一個(gè)薄弱的技術(shù)環(huán)節(jié)，運(yùn)動(dòng)員的發(fā)球速度和力量與世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員存在較大差距。同年，金春林和曲峰[17]對(duì)我國(guó)青年男子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員柏衍發(fā)球技術(shù)分析指出，下肢屈膝下蹲是發(fā)球技術(shù)重要組成部分，下肢伸肌群離心收縮增大肌肉的彈性勢(shì)能，同時(shí)增加擊球的揮拍距離，為運(yùn)動(dòng)員發(fā)球騷背動(dòng)作的完成提供良好的身體姿勢(shì)和用力狀態(tài)。

整體上講，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)研究的關(guān)注點(diǎn)更多集中運(yùn)動(dòng)學(xué)視角，研究多借助高速攝像機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的發(fā)球動(dòng)作進(jìn)行三維分析;但相關(guān)研究并未對(duì)于網(wǎng)球發(fā)球的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行過(guò)深的探討。由于網(wǎng)球發(fā)球“發(fā)球動(dòng)力”的獲取與應(yīng)用是一個(gè)影響網(wǎng)球發(fā)球質(zhì)量的重要因素，相關(guān)方面研究的缺乏可能會(huì)使“網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球動(dòng)力學(xué)方面的探索”成為該領(lǐng)域研究的一個(gè)局限點(diǎn)。不過(guò)值得肯定的是，上述對(duì)網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作的量化的生物力學(xué)研究，確實(shí)為我國(guó)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球訓(xùn)練的科學(xué)化、精細(xì)化提供了諸多有益信息，從而為運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作技能水平的提高提供“力學(xué)視角”的保障。

在器械分析的生物力學(xué)方面，僅有1研究對(duì)其進(jìn)行模型分析。蔣中偉[18]采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)不同條件下平擊發(fā)球球的運(yùn)行軌跡的變化規(guī)律進(jìn)行分析探討，其研究結(jié)果不僅給出不同初速度和高度條件下發(fā)球球拍角度的參考值，也指出擊球點(diǎn)越高發(fā)球的成功率越高。

2.2 網(wǎng)球發(fā)球的訓(xùn)練效果評(píng)估

在訓(xùn)練效果評(píng)估方面，3篇相關(guān)研究對(duì)網(wǎng)球的發(fā)球展開(kāi)探討。金宗學(xué)等人[19]利用無(wú)線肌電對(duì)我國(guó)優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)球發(fā)肌肉用力特征進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)：肱橈肌、三角肌和胸大肌是大力發(fā)球的過(guò)程中決定發(fā)球落點(diǎn)的主要肌群。王會(huì)會(huì)等人[20]證實(shí)：訓(xùn)練實(shí)踐中，肩關(guān)節(jié)力量一直是決定網(wǎng)球發(fā)球質(zhì)量的關(guān)鍵因素，利用彈力帶練習(xí)可作為一個(gè)有效的訓(xùn)練手段，該方法可有效發(fā)展肩關(guān)節(jié)主動(dòng)肌和拮抗肌肌肉力量，提高網(wǎng)球發(fā)球的成功率。同樣，周桂芹和尹軍[21]圍繞振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌力改善的效果進(jìn)行探討，指出：振動(dòng)訓(xùn)練相較于傳統(tǒng)訓(xùn)練可有效地發(fā)展運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌力的能力和運(yùn)動(dòng)員發(fā)球能力，但振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員發(fā)球成功率和出手速度與傳統(tǒng)訓(xùn)練無(wú)差異，建議教練員可以在常規(guī)訓(xùn)練的基礎(chǔ)將振動(dòng)訓(xùn)練作為力量訓(xùn)練的一種補(bǔ)充手段。

上述生物力學(xué)在網(wǎng)球發(fā)球訓(xùn)練法方面的研究對(duì)網(wǎng)球發(fā)球的主要作用肌肉、力量訓(xùn)練方法與策略進(jìn)行有效的評(píng)估和驗(yàn)證，客觀地證實(shí)“力量因素”對(duì)網(wǎng)球發(fā)球的影響，為教練員針對(duì)發(fā)球力量訓(xùn)練計(jì)劃的制訂提供理論基礎(chǔ)。但該方面的研究主要圍繞軀干和上肢肌群展開(kāi)，并未對(duì)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員下肢肌群的過(guò)深的探討。

3? 國(guó)外網(wǎng)球發(fā)球生物力學(xué)研究

與國(guó)內(nèi)網(wǎng)球科研成果相比，國(guó)外網(wǎng)球發(fā)球生物力學(xué)方面的研究無(wú)論從數(shù)量還是內(nèi)容研究的深度方面都領(lǐng)先與國(guó)內(nèi)，這種差異的造成很大程度上與網(wǎng)球在不同區(qū)域的傳播和社會(huì)公眾對(duì)網(wǎng)球的定位有關(guān)。36篇網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)文獻(xiàn)，依據(jù)研究目的可將其分為5大類(lèi)：（1）對(duì)器械的研究8篇;（2）對(duì)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)損傷的研究8篇;（3）對(duì)發(fā)球生物力學(xué)特征的探討和動(dòng)作技能分析的研究12篇;（4）對(duì)訓(xùn)練效果的研究6篇;（5）其他方向的研究2篇。

3.1 網(wǎng)球發(fā)球的器械生物力學(xué)分析

生物力學(xué)在網(wǎng)球發(fā)球時(shí)器械方面的研究主要圍繞著網(wǎng)球和球拍兩個(gè)器械展開(kāi)，相關(guān)研究?jī)?nèi)容涉及網(wǎng)球運(yùn)行軌跡、發(fā)球的精確度、球的旋轉(zhuǎn)、球拍的慣性、拍重以及拍頭的速度等方面。Whiteside等人[22]借鑒人體三維運(yùn)動(dòng)學(xué)模型設(shè)計(jì)建立適用于Vicon的網(wǎng)球模型。Sakurai團(tuán)隊(duì)[23]則利用網(wǎng)球模型在借助Viocn的條件下對(duì)高水平男子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)平擊、側(cè)旋和上旋3種發(fā)球的旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行分析，并獲取出兩者在不同界面的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)值。Reid等人[24]則對(duì)計(jì)算網(wǎng)球發(fā)球時(shí)球拍與球的沖擊力的方法進(jìn)行驗(yàn)證，研究結(jié)果證實(shí)：即使在噪點(diǎn)增加的情況下，多項(xiàng)推理（polynomial extrapolation method）的計(jì)算方式在計(jì)算網(wǎng)球球拍與球沖擊力方面仍是一種有效的方法。上述研究為網(wǎng)球發(fā)球中人與器械互動(dòng)方面的探討提供有力條件。

研究表明，網(wǎng)球發(fā)球過(guò)程中球拍與人體存在密切的相互作用關(guān)系，發(fā)球過(guò)程中人體身體不同部分和不同關(guān)節(jié)會(huì)對(duì)相鄰身體部分的運(yùn)動(dòng)和發(fā)球的速度產(chǎn)生影響[25];如：膝關(guān)節(jié)最大屈曲和沖擊力產(chǎn)生的時(shí)間段、肘關(guān)節(jié)的伸和腕關(guān)節(jié)的屈是影響速度的最大的影響因素[26]。然而，相關(guān)研究也提出，在擺動(dòng)期間增加球拍擺動(dòng)力量并不能對(duì)發(fā)球產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的效果[27]。除了球拍與運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的相關(guān)研究方面，不少研究對(duì)器械對(duì)運(yùn)動(dòng)員的損傷風(fēng)險(xiǎn)展開(kāi)探討。Reid等人的研究證實(shí)，有運(yùn)動(dòng)必然有損傷，不同的發(fā)球動(dòng)作伴隨著不同的損傷風(fēng)險(xiǎn)水平;即使相同的發(fā)球動(dòng)作但由于球落地點(diǎn)的區(qū)別，同樣伴隨著不同水平的損傷風(fēng)險(xiǎn)[28]。Rogowski等人認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)員網(wǎng)球發(fā)球時(shí)，球拍會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員上肢的負(fù)荷產(chǎn)生影響;雖然較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以作為一種刺激提高運(yùn)動(dòng)員對(duì)負(fù)荷的忍受度，但額外負(fù)荷卻增加運(yùn)動(dòng)員發(fā)球的損傷風(fēng)險(xiǎn)[29]。上述對(duì)器械與人體互動(dòng)的生物力學(xué)研究成果不僅為球員運(yùn)動(dòng)裝備的研發(fā)與個(gè)性化設(shè)計(jì)提供力學(xué)理論，同時(shí)也反映網(wǎng)球器械研發(fā)與設(shè)計(jì)的進(jìn)一步改善可能會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)、運(yùn)動(dòng)員損傷風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生積極影響。

3.2 網(wǎng)球發(fā)球的損傷分析

網(wǎng)球發(fā)球的速度和上肢運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的異常是造成網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員損傷影響因素，相關(guān)研究表明，發(fā)球過(guò)程中不合理力學(xué)機(jī)制不僅降低發(fā)球的速度和導(dǎo)致大關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，同時(shí)這些指標(biāo)的變化增加上肢過(guò)勞性損傷的發(fā)生率[30]。Abram等人研究表明發(fā)球動(dòng)作、傷病史、早期訓(xùn)練監(jiān)控的評(píng)估和平擊、上旋、側(cè)旋3種發(fā)球動(dòng)作所帶來(lái)的異常的生物力學(xué)變化與運(yùn)動(dòng)員損傷的發(fā)生存在相關(guān)性。另外，不同類(lèi)型的發(fā)球?qū)\(yùn)動(dòng)員體能需求存在明顯不同;如：平擊球要求運(yùn)動(dòng)員的背部和肩部具備很高機(jī)能水平，而側(cè)旋發(fā)球僅需要較小腰、背部肌肉力量便可以維持[31]。上述不同發(fā)球的動(dòng)作技能對(duì)身體需求的不同的研究提示，在有傷病史的運(yùn)動(dòng)員中尤為注意。因?yàn)橄嚓P(guān)研究表明，具有傷病史的網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員，在執(zhí)行發(fā)球動(dòng)作時(shí)會(huì)導(dǎo)致代償現(xiàn)象的出現(xiàn)。如Campbell等人[32]研究表明：由于網(wǎng)球發(fā)球和擊球時(shí)，運(yùn)動(dòng)員身體下背部需要承受持續(xù)性的負(fù)荷;下背部損傷的運(yùn)動(dòng)員發(fā)球時(shí)左側(cè)軀干屈肌的力值會(huì)明顯增大。另外，Martin等人[33]研究表明：損傷和非損傷的運(yùn)動(dòng)員在能量流失方面也存在明顯不同，損傷運(yùn)動(dòng)員發(fā)球過(guò)程中不適的能量流失不僅降低發(fā)球的速度，同時(shí)增加了上肢動(dòng)力學(xué)的異常，增加上肢過(guò)勞性損傷的發(fā)生。

上述發(fā)球損傷的生物力學(xué)分析較為客觀地呈現(xiàn)出不同發(fā)球動(dòng)作所帶來(lái)的力學(xué)機(jī)制的變化，且這些網(wǎng)球發(fā)球損傷方面的研究多集中于運(yùn)動(dòng)員上肢和軀干方面;這種現(xiàn)象可能是由于網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作鞭打的動(dòng)作特征或肩、肘、腕以及軀干是網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)損傷的高發(fā)部位所形成[34]。不過(guò)值得肯定的是，上述生物力學(xué)研究不僅對(duì)運(yùn)動(dòng)員損傷風(fēng)險(xiǎn)機(jī)制進(jìn)行探討和對(duì)損傷風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)、評(píng)估，同時(shí)其研究成果也為網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員損傷的預(yù)防和治療提供力學(xué)領(lǐng)域的理論知識(shí)。

3.3 網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)特征分析

網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作的生物力學(xué)特征分析與探討是國(guó)外關(guān)注最多的領(lǐng)域，研究主要集中發(fā)球動(dòng)作的生物力學(xué)特征分析和發(fā)球的動(dòng)作技術(shù)分析兩大領(lǐng)域;另外，少部分研究也對(duì)三維運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法在發(fā)球中的應(yīng)用展開(kāi)探討[35]。Bahamonde[8]采用攝像和直接線性變化法（the direct linear transformation method）計(jì)算發(fā)球瞬間身體各部分的角慣量發(fā)現(xiàn)，在接近擊球最高點(diǎn)時(shí)，發(fā)球臂產(chǎn)生的角動(dòng)量可高達(dá)75.1%，其中球拍占35.9%，前臂占25.7%。Girard[36]對(duì)不同級(jí)別網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球時(shí)下肢的動(dòng)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)：不同運(yùn)動(dòng)級(jí)別網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員即使發(fā)球時(shí)表現(xiàn)相同的爆發(fā)力，但運(yùn)動(dòng)員下肢在垂直地面反作用力和下肢的協(xié)調(diào)性方面仍存在明顯的差異;且這些生物力學(xué)參數(shù)方面的差異很可能是造成不同級(jí)別運(yùn)動(dòng)員發(fā)球有效性差異的原因。De Subijana等人[37]指出，盡管很多研究對(duì)過(guò)頭擊球和投擲動(dòng)作與網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作展開(kāi)探討，但對(duì)兩種動(dòng)作與發(fā)球動(dòng)作的“動(dòng)力鏈傳遞規(guī)則”（the Kinetic Link Principle）的聯(lián)系卻沒(méi)有客觀的數(shù)據(jù)可以證實(shí);然而，對(duì)這種“動(dòng)力鏈之間功能的理解”可成為網(wǎng)球訓(xùn)練量化的一個(gè)有效工具。Girard等人[38]又對(duì)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員在不同場(chǎng)地界面一發(fā)時(shí)雙足的足底壓力特征進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn);網(wǎng)球在不同場(chǎng)地發(fā)球時(shí)，人體會(huì)根據(jù)不同的場(chǎng)地界面調(diào)整雙足的負(fù)荷特征;但在紅土場(chǎng)地時(shí)人體需要額外的力量去機(jī)體維持平衡，長(zhǎng)時(shí)間紅土場(chǎng)地比賽會(huì)增加網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的損傷風(fēng)險(xiǎn)。

“沒(méi)有數(shù)據(jù)就沒(méi)有訓(xùn)練，沒(méi)有就監(jiān)控及沒(méi)有訓(xùn)練[39]”。隨著多學(xué)科的介入，當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練已經(jīng)成為一個(gè)多元化系統(tǒng);各學(xué)科、方法為運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練提供可量化的信息。因此，在了解網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作的項(xiàng)目特征基礎(chǔ)上，獲取網(wǎng)球發(fā)球相關(guān)的生物力學(xué)指標(biāo)，可僅以步增進(jìn)對(duì)網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作技能的認(rèn)識(shí)，從而為運(yùn)動(dòng)員發(fā)球訓(xùn)練的科學(xué)化提供良好的保障。在檢索的相關(guān)生物力學(xué)文獻(xiàn)中，僅有3篇研究對(duì)發(fā)球臂、不同的發(fā)球動(dòng)作以及動(dòng)作技能分解展開(kāi)研究。Ida [40]團(tuán)隊(duì)是最早對(duì)網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作技能進(jìn)行分析的團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)對(duì)比賽現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室采集所獲取的持拍臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)室和比賽現(xiàn)場(chǎng)采集的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)存在明顯的不同，而這種差異的原因可能是比賽現(xiàn)場(chǎng)條件和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試條件吻合度的差異不同所造成。Reid等人[41]用Vicon運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)對(duì)精英網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球分解的分解動(dòng)作進(jìn)行分析，探討發(fā)球的分解動(dòng)作對(duì)球拍和球的影響。研究結(jié)果顯示，過(guò)多的網(wǎng)球發(fā)球分解動(dòng)作的練習(xí)會(huì)對(duì)網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作技能的完善性產(chǎn)生消極影響;另外，高的發(fā)球速度和球快速地前移可以作為兩個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球表現(xiàn)的客觀指標(biāo)。Martin等人[42]對(duì)網(wǎng)球并步（foot-up）和原地發(fā)球（foot-back）的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)評(píng)估，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為：原地發(fā)球技術(shù)由于低水平的軀干角動(dòng)量，網(wǎng)球可以快速地向前移動(dòng)是一種較好的技術(shù)。但該研究中，15名受試者僅4名女性運(yùn)動(dòng)員，受試者性別的差異可能是一個(gè)影響最終結(jié)論因素;仍需要較大的運(yùn)動(dòng)員基數(shù)對(duì)不同發(fā)球的技術(shù)進(jìn)行評(píng)估與分析。

3.4 網(wǎng)球發(fā)球的體能訓(xùn)練

運(yùn)動(dòng)員高水準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的背后，除了精細(xì)的動(dòng)作技術(shù)練習(xí)外，仍需要系統(tǒng)的體能訓(xùn)練為運(yùn)動(dòng)員高水平的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提供保障。在所檢索的文獻(xiàn)中，網(wǎng)球發(fā)球的體能訓(xùn)練主要圍繞運(yùn)動(dòng)員的協(xié)調(diào)性、力量訓(xùn)練、訓(xùn)練效果的評(píng)估展開(kāi)。研究表明，網(wǎng)球的發(fā)球節(jié)奏是影響發(fā)球有效性的一個(gè)因素，而隱藏在節(jié)奏的背后的人體機(jī)能水平則是完成動(dòng)作所表現(xiàn)的協(xié)調(diào)性。Reid等人[43]認(rèn)為，一發(fā)時(shí)下肢的協(xié)調(diào)性與肩部的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)具有相關(guān)性;在下肢主導(dǎo)發(fā)力條件下，高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員對(duì)球拍的速度呈現(xiàn)出相似的容忍度;但在非下肢主導(dǎo)的情況下，運(yùn)動(dòng)員對(duì)球拍速度的承受度下降;這種差異的原因可能是因?yàn)椴煌恼疚缓瓦\(yùn)動(dòng)員下肢不同的力學(xué)機(jī)制所造成。Whiteside等人[44]對(duì)精英女子運(yùn)動(dòng)員關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)和下肢、軀干、發(fā)球臂和球位置的變化進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員可以用根據(jù)發(fā)球位置變化管理自身的動(dòng)作，從而是發(fā)球動(dòng)作變得協(xié)調(diào)、流暢。盡管這種對(duì)發(fā)球協(xié)調(diào)性認(rèn)識(shí)可以對(duì)教練員指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練有特殊的指導(dǎo)作用;但作者同樣也指出這種高水平的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)僅在精英級(jí)別的運(yùn)動(dòng)員中發(fā)現(xiàn)，是否其他水平的運(yùn)動(dòng)員也會(huì)呈現(xiàn)相同的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)特征仍待進(jìn)一步探索。

過(guò)去的幾十年，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的專(zhuān)項(xiàng)體能訓(xùn)練受到相當(dāng)大的關(guān)注;研究圍繞網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的生物學(xué)特征展開(kāi)探討，其中對(duì)于網(wǎng)球發(fā)球、正手和反手與訓(xùn)練方法練習(xí)的生物力學(xué)探索卻介入較少[45];但研究表明網(wǎng)球擊球、發(fā)球的生物力學(xué)研究以及網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員力量訓(xùn)練方法設(shè)計(jì)對(duì)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)得最佳化具有相當(dāng)大的意義[45-47]。Baiget等人[46]研究發(fā)現(xiàn)：網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)內(nèi)旋的最大肌力水平與運(yùn)動(dòng)員發(fā)球的速度有極強(qiáng)的相關(guān)性，發(fā)球速度變化主要是由運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)內(nèi)旋的最大肌力水平和屈曲的肌力水平所決定。Kovacs等人[47]研究同樣發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的力量水平與運(yùn)動(dòng)員發(fā)球時(shí)的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)存在高相關(guān)性，運(yùn)動(dòng)員的肌力水平可以作為評(píng)估運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。這些研究的發(fā)現(xiàn)，為網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球的體能訓(xùn)練提供有力的支持。

但仍有一個(gè)比較尷尬的背景值得相關(guān)教員、科研人員關(guān)注。在訓(xùn)練實(shí)踐領(lǐng)域，對(duì)于網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作的分析更多圍繞牛頓第二定律進(jìn)行解釋分析，教練員在應(yīng)用這些生物力學(xué)的方法對(duì)動(dòng)作技能進(jìn)行量化分析和應(yīng)用時(shí)卻時(shí)常產(chǎn)生矛盾[48]。如：De Subijana等人[37]認(rèn)為過(guò)頭投擲練習(xí)與網(wǎng)球發(fā)球兩者之間存在功能性聯(lián)系，對(duì)兩者功能性關(guān)系的探索會(huì)對(duì)網(wǎng)球發(fā)球的改善產(chǎn)生積極影響;然而，Reid等人[49]的研究卻與其得出相反的結(jié)論，他們認(rèn)為盡管過(guò)頭投擲對(duì)軀干動(dòng)力學(xué)的傳遞會(huì)產(chǎn)生積極影響，但兩個(gè)動(dòng)作之間存在很小的相似性，對(duì)網(wǎng)球發(fā)球的改善幫助并不大。對(duì)這種矛盾的產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，矛盾觀點(diǎn)的產(chǎn)生有可能是由相關(guān)從業(yè)人員對(duì)生物力學(xué)規(guī)則和原理認(rèn)識(shí)的差異所造成，因?yàn)楹芏嗌锪W(xué)原理和規(guī)則與人們的認(rèn)識(shí)往往存在一定的偏差[48]。對(duì)于這種矛盾的解決，生物力學(xué)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)有效的方法，但這個(gè)方法的建立與推廣需基于國(guó)際間的相互合作，同時(shí)也需要對(duì)生物力學(xué)原理在教練員執(zhí)教中的有效性展開(kāi)研究[48]。

網(wǎng)球的生物力學(xué)其他研究主要對(duì)運(yùn)動(dòng)員年齡和身體成分對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響展開(kāi)。Whiteside等人[50]基于女子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員和青少年網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員受關(guān)注較少的背景，對(duì)年齡與運(yùn)動(dòng)員發(fā)球的影響進(jìn)行分析。研究結(jié)果顯示，青春期開(kāi)始后，發(fā)球臂對(duì)球速的作用會(huì)很快突顯，而“下肢的主導(dǎo)”（leg drive）和“肩部超越器械的旋轉(zhuǎn)”（shoulder-over-shoulder）對(duì)球速的速度作用則待機(jī)體的成熟后才開(kāi)始發(fā)揮作用;另外，建議降低青春期階段女子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作技能練習(xí)的復(fù)雜度，因?yàn)樵撾A段由于女子運(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能的發(fā)育和機(jī)能狀態(tài)的紊亂，運(yùn)動(dòng)員薄弱的力量素質(zhì)并不能為復(fù)雜發(fā)球動(dòng)作的執(zhí)行提供足夠的支持。Wong等人[51]對(duì)運(yùn)動(dòng)員身體形態(tài)和全身關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與網(wǎng)球發(fā)球速度的影響進(jìn)行分析，指出：BMI和持拍側(cè)的膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的伸的速度、肩關(guān)節(jié)冠狀面的運(yùn)動(dòng)范圍、肘關(guān)節(jié)最大伸的速度與運(yùn)動(dòng)員發(fā)球的速度具有明顯相關(guān)性，建議在運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練中應(yīng)增加有利于發(fā)展運(yùn)動(dòng)員關(guān)節(jié)伸的練習(xí)。

4? 結(jié)論

通過(guò)綜述國(guó)內(nèi)、外有關(guān)網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)研究成果，研究最終得出以下結(jié)論。

（1）國(guó)內(nèi)外在網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)研究方面差異明顯，國(guó)內(nèi)無(wú)論從先研究的數(shù)量還是研究?jī)?nèi)容方面與國(guó)外相比還存在較大的差距。

（2）國(guó)內(nèi)、外生物力學(xué)的相關(guān)研究成果為網(wǎng)球發(fā)球科學(xué)化訓(xùn)練、網(wǎng)球發(fā)球的動(dòng)作技能分析、人與器械的交互以及運(yùn)動(dòng)損傷的預(yù)防提供大量可量化的指標(biāo)與信息。

（3）研究視角方面，國(guó)內(nèi)相關(guān)生物力學(xué)研究視角可分為對(duì)運(yùn)動(dòng)員發(fā)球動(dòng)作的生物力學(xué)分析、發(fā)球訓(xùn)練方法的評(píng)估以及器械的生物力學(xué)分析等視角;國(guó)外網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)研究可圍繞對(duì)器械的生物力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)損傷的分析、發(fā)球動(dòng)作生物力學(xué)特征的探索、發(fā)球體能訓(xùn)練的優(yōu)化以及人體形態(tài)學(xué)的影響等視角展開(kāi)。

（4）除了上述共異性外，網(wǎng)球發(fā)球的生物力學(xué)研究仍有一點(diǎn)值得關(guān)注：無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，大多數(shù)均圍繞網(wǎng)球發(fā)球的上肢、軀干展開(kāi)，對(duì)于產(chǎn)生50%發(fā)球力量的下肢并未進(jìn)行過(guò)深的探討。因此，該研究最后呼吁：相關(guān)科研人員應(yīng)重視網(wǎng)球發(fā)球運(yùn)動(dòng)員下肢的生物力學(xué)研究，以進(jìn)一步為網(wǎng)球發(fā)球訓(xùn)練的科學(xué)化務(wù)實(shí)基礎(chǔ)。

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