劉昊 金真郁 韓國(guó)國(guó)立群山大學(xué)

一、引言

現(xiàn)代體育尤其會(huì)產(chǎn)生大量詳細(xì)數(shù)據(jù)，不僅描述比賽結(jié)果和球隊(duì)特征，而且還描述比賽中的個(gè)別事件，例如得分事件、裁判判罰、暫停、控球、球場(chǎng)位置等。數(shù)據(jù)使許多個(gè)人運(yùn)動(dòng)的定量分析成為可能。本文據(jù)此出發(fā)，通過測(cè)定不同水平的籃球愛好者的罰籃運(yùn)動(dòng)力學(xué)，進(jìn)而獲得第一手的數(shù)據(jù)，從中找出罰籃成功率的關(guān)鍵條件，針對(duì)性的提升籃球愛好者的罰籃水平。

二、籃球愛好者水平測(cè)定

隨著我國(guó)“運(yùn)動(dòng)強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，我國(guó)籃球愛好者的數(shù)量和水平均有了極大地提升。與此同時(shí)，在籃球愛好者的日常訓(xùn)練和比賽中，關(guān)注點(diǎn)更多的集中在“三分”“上籃”等更為人所熟知和更具表演性、可看性的技術(shù)上，而忽視了“罰籃技術(shù)”的訓(xùn)練。這種問題也在部分教練人員的身上有所體現(xiàn)。這部分教練人員往往在訓(xùn)練中，采取站成一排，進(jìn)行任意投球的訓(xùn)練模式。但實(shí)際上，超過30%的籃球比賽最終是依靠“罰籃”來(lái)決定勝負(fù)的，而廣大籃球運(yùn)動(dòng)員中，擁有較高罰籃水平的球員數(shù)量并不多。[1]相較于職業(yè)球員，籃球愛好者的水平更加的參差不齊。為此，研究首先要做的，是測(cè)定籃球愛好者的水平，進(jìn)而將其分作“高水平組”和“低水平組”，方便后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究。

本次研究選取22名年齡在14-16歲之間的籃球愛好者，并由其父母提供了書面的知情同意。之后，對(duì)參與者進(jìn)行了人體測(cè)量，包括體重、身高、髂前上棘寬度、大腿長(zhǎng)度、大腿中部周長(zhǎng)、膝蓋直徑、足長(zhǎng)、踝高、踝寬和足寬等。數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，22名籃球愛好者之間，基本的人口學(xué)特征P＞0.05，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可以參與研究。研究采取了紀(jì)仲秋等人編制的《籃球?qū)ｍ?xiàng)測(cè)試方法與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)》，從“助跑摸高”“五點(diǎn)投籃”和“綜合運(yùn)球”三個(gè)方面進(jìn)行測(cè)試。[2]其中，“助跑摸高”20分，摸得越高則分?jǐn)?shù)越高；“五點(diǎn)投籃”50分，1.5min內(nèi)投中次數(shù)越高則分?jǐn)?shù)越高；“綜合運(yùn)球”30分，單次綜合運(yùn)球用時(shí)越少則分?jǐn)?shù)越高。測(cè)試結(jié)束后，以75分為標(biāo)準(zhǔn)，高于等于75分的7名籃球愛好者設(shè)為“高水平組”；低于75分的15名籃球愛好者設(shè)為“低水平組”。

三、罰籃的運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析

（一）實(shí)驗(yàn)方法

毋庸置疑，“罰籃”應(yīng)該是籃球運(yùn)動(dòng)中最簡(jiǎn)單的動(dòng)作之一，因?yàn)椴簧婕吧眢w的接觸、跳躍和扭曲。在實(shí)際中，按照國(guó)際籃聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)，罰籃要求球員在離籃板面4.57m的地方進(jìn)行投籃，且球員和籃筐之間不得有任何物體。不僅如此，在罰籃的過程中，籃球和籃筐也是標(biāo)準(zhǔn)化的。其中，籃球重0.6-0.65kg，直徑24.6cm；籃筐高3.05m，內(nèi)徑45cm。因此，籃球運(yùn)動(dòng)中的“罰籃”實(shí)質(zhì)上是一個(gè)一貫的動(dòng)作。這也是通過分析罰籃的運(yùn)動(dòng)力學(xué)，進(jìn)而提升球員罰籃水平的前提和基礎(chǔ)。[3]

本次研究中，所有受試者都進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)的10min熱身訓(xùn)練，包括慢跑和伸展上下肢肌肉。此后，分別進(jìn)行10次“跳投”，以熟悉實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和測(cè)試程序。10 次“跳投”中，受試者均赤腳進(jìn)行，以幫助標(biāo)記放置的可靠性并減少球員之間鞋類差異的影響。在此過程中，一個(gè)2cm的軟橡膠墊被放置于測(cè)力臺(tái)上，以替代一般情況下球員跳躍著陸時(shí)由鞋子提供的襯墊，并防止直接落在測(cè)力板上時(shí)的疼痛。實(shí)驗(yàn)過程中，選擇用右腳還是左腳先著地是由受試者決定，研究人員沒有給出任何指示。

本次研究規(guī)定罰球要在距籃筐中心約4.2米的罰球線后面進(jìn)行。假設(shè)釋放點(diǎn)在距離籃筐中心4米處，釋放條件包括四個(gè)輸入?yún)?shù)：釋放速度、初始球路的垂直面與板垂直法向面之間的橫向偏離角、釋放速度與水平面之間的偏離角，以及下旋角速度。[4]其中，研究選擇釋放速度從7到8.2 m/s，增量為0.01 m/s，釋放角度從45到65度，增量為0.5 deg 和2 hz下旋角速度。所有生物力學(xué)參數(shù)均由Workstation Biomechanical Software 收集并處理為C3D文件。Motion Lab Systems 使用Rdata2程序?qū)3D文件進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為DST文件。

此外，研究所涉及的三維關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和力數(shù)據(jù)是從Vicon系統(tǒng)和Vicon軟件中獲得。研究使用公認(rèn)的生物力學(xué)技術(shù)計(jì)算力矩、功率和功值以計(jì)算動(dòng)力學(xué)值。所有數(shù)據(jù)都導(dǎo)出為文本文件，以便在spss22.1中進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)的分析。

（二）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

典型的投籃動(dòng)作中，要求球的中心、手和前臂在一條垂直線上。對(duì)于罰籃動(dòng)作而言，球員上臂、前臂和手從水平方向的角度，分別約為40°、82°和115°-120°。當(dāng)球的釋放位置和肩的位置給出時(shí)，肩關(guān)節(jié)的角度范圍從水平面45°（當(dāng)前臂和腕關(guān)節(jié)是垂直的）到59°（當(dāng)肘關(guān)節(jié)角度接近180°）。[5]實(shí)際也是如此，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，兩組籃球愛好者在進(jìn)行罰籃時(shí)，上臂從水平方向的角度約為51°，手與前臂的角度約為180°，前臂從水平方向的角度約為80°。其中，高水平籃球愛好者前臂從水平方向的角度約為90°，前臂和手之間的角度為173°到201°。他們的上臂水平方向的角度范圍為28°-38°，上臂與前臂的平均角度約為135°，手腕的平均角度約為190°。在發(fā)球時(shí)，高水平籃球愛好者表現(xiàn)出的上臂與垂直距離更近，而低水平籃球愛好者的更遠(yuǎn)。隨著球的釋放速度增加，肘關(guān)節(jié)角速度的幅度增加，但腕關(guān)節(jié)角速度的幅度減少，而肩關(guān)節(jié)角速度的幅度幾乎沒有差別。研究結(jié)果顯示，隨著投籃距離的增加，肩肘角速度的大小增加，但投籃距離與手腕角速度之間沒有相關(guān)性。

另外，在實(shí)驗(yàn)中，球出手后，應(yīng)向后旋轉(zhuǎn)，這樣球碰到籃板后，會(huì)向下走，因此，不旋轉(zhuǎn)的球更容易進(jìn)。從生物力學(xué)的角度來(lái)分析，一方面，根據(jù)陀螺效應(yīng)。旋轉(zhuǎn)的物體具有穩(wěn)定性，這樣的球進(jìn)能的命中率會(huì)更加高；另一方面，籃球在空中飛行時(shí)，靠在籃球表面的空氣會(huì)伴隨著籃球的轉(zhuǎn)動(dòng)而被帶走，形成一層邊界，而在這些邊界中，氣流會(huì)一層層的流動(dòng)，由于各層次之間的流動(dòng)速度不一樣，使得流動(dòng)層之間會(huì)產(chǎn)生很多的摩擦力量，這些摩擦力加在起就是籃球在飛行中受到的阻力。因此，籃球在空中的飛行過程中，自身的狀態(tài)會(huì)發(fā)生一系列變化，籃球的后側(cè)會(huì)形成強(qiáng)力的滋渦，從而使得球體前后的壓強(qiáng)，也就是途中的P1和P2產(chǎn)生的壓強(qiáng)差，稱為壓強(qiáng)差阻力F2與物體運(yùn)動(dòng)的速度平方成正比，由于壓差阻力與物體的形狀有直接的關(guān)系，故也稱為形狀阻力，球體平動(dòng)時(shí)所受的摩擦陽(yáng)力E1和壓差阻力F2稱為空氣阻力，它將不斷減小物體運(yùn)動(dòng)的速度。顯而易見，這樣的飛行軌跡會(huì)加大能球在入筐時(shí)的角度，也就會(huì)提高籃球的命中率。

四、提升罰籃水平的策略

首先，要掌握標(biāo)準(zhǔn)的罰籃基本動(dòng)作。優(yōu)秀的籃球投手有一個(gè)漂亮的弧度，輸入適當(dāng)?shù)暮笮?，并盡量減少與最佳投籃路徑平面的側(cè)偏。在此過程中，他們操縱自己的肩膀，肘部和手腕，以產(chǎn)生最佳的球速、角度和角速度。為此，要依據(jù)研究結(jié)果，設(shè)計(jì)一套標(biāo)準(zhǔn)想罰籃基本動(dòng)作，具體包括持球姿勢(shì)、站立姿勢(shì)和投球姿勢(shì)等。例如，單手定位投籃和跳投是現(xiàn)代籃球比賽中最常用的罰籃方式。投手用他們的投籃手握住球，把球放在他們前額附近，抬起并伸展他們的肘部，然后把手腕向前折。非投籃手臂有助于支撐球，并允許投籃者在預(yù)期的投籃位置投籃。在此過程中，將球、手腕、肘部和肩部保持在與目標(biāo)相對(duì)的垂直平面上。放球時(shí)應(yīng)保持適當(dāng)?shù)南滦幸粋€(gè)良好的弧度，與包括目標(biāo)和放球點(diǎn)在內(nèi)的最佳路徑。

其次，要增加罰籃動(dòng)作連貫性的訓(xùn)練。相較于其他籃球訓(xùn)練項(xiàng)目中，強(qiáng)調(diào)發(fā)展力量和速度屬性，本次研究結(jié)果顯示，罰籃的成功率更依賴于動(dòng)作的連貫性。然而，傳統(tǒng)的力量和體能訓(xùn)練計(jì)劃，例如增強(qiáng)式跳躍訓(xùn)練，通常更加偏重于提高球員的力量、速度和平衡屬性，忽視球員罰籃動(dòng)作在垂直方向上的力量表達(dá)和罰籃動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)。因此，要在日常訓(xùn)練中有意識(shí)的增加罰籃動(dòng)作連貫性訓(xùn)練，以此干預(yù)球員的罰籃訓(xùn)練。具體來(lái)說，在訓(xùn)練干預(yù)前后至少進(jìn)行 1 項(xiàng)身體素質(zhì)測(cè)量（例如，肌肉力量、線性和方向變化、平衡力量）；在訓(xùn)練中結(jié)合不同情況下，罰籃時(shí)籃球的運(yùn)動(dòng)軌跡以及球員的自身基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，選擇合適的投球角度，在出手時(shí)盡可能的伸直手臂，抖動(dòng)手腕，給予籃球一個(gè)相對(duì)柔和的外界力量；在訓(xùn)練后要及時(shí)的進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，不斷的回憶罰籃命中時(shí)的身體感覺，并在今后的訓(xùn)練中有意識(shí)的向其靠近，通過機(jī)械性的訓(xùn)練獲得肌肉記憶，形成正向的罰籃條件反射。

五、結(jié)論

綜上所述，隨著時(shí)代的發(fā)展，在體育研究領(lǐng)域中越來(lái)越需要嚴(yán)格收集數(shù)據(jù)，為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)實(shí)提供經(jīng)驗(yàn)證據(jù)。在本次研究中，每種釋放條件下，肩部，肘部和手腕的角速度都有很多組合。當(dāng)前臂和手在釋放時(shí)是垂直的，手臂的旋轉(zhuǎn)對(duì)球釋放速度的垂直分量有貢獻(xiàn)，而肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)對(duì)于后旋至關(guān)重要。根據(jù)研究結(jié)果，手臂關(guān)節(jié)有很大的角速度范圍來(lái)產(chǎn)生想要的球的釋放。為此，在今后的籃球訓(xùn)練中，要有意識(shí)的加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練，以此提升罰籃水平。