北京体育大学硕士学位论文我国优秀女子垒球运动员击球挥击动作技术的生物力学分析姓名：谭晶申请学位级别：硕士专业：运动人体科学指导教师：赵芳;曲峰20060526北京体育大学 2006 届硕士研究生答辩论文 3摘摘 要要 垒球运动中击球技术，是垒球运动中的进攻技术，是比赛成败的的决定性手段挥击动作是最基础的击球技术为保证垒球选手在短暂的挥击过程中，能最有效地发挥出自身力量， 高速挥棒并准确地击中来球， 就要求运动员在拥有力量素质的基础上，还要有合理的动作结构众所周知，棒速的提高有赖于身体各环节的紧密配合挥棒时间越短，各环节的运动与棒速的相关程度越高，对挥击效果的影响越大 自亚特兰大奥运会以后，中国垒球队面临着技术水平落后、队员青黄不接的问题各国际大赛也暴露出中国队需要解决的问题：主要是在进攻中，面对世界上最优秀的投手，中国队员往往难以击出好球，更加难以安打上垒这是制约着中国队在比赛中取得更好成绩的重要原因 本研究的目的是通过研究我国优秀垒球运动员挥击技术动作中身体姿势和有关环节的运动特征， 分析挥击过程中的主要关节角度， 关节点速度和重心位移等指标在挥击过程中的运动学特征， 运用数理统计法发现规律， 为技术评价和训练提供依据，得到以下结论： 1.运动员重心高度与来球的高度不成比例关系， 运动员的重心是根据自身动作习惯而定，而与每次击打的来球高度无关。
2.下肢并不只有维持身体平衡的作用， 下肢用力状态对最终球速有一定影响，必须通过伸踏腿、髋部、腰部、上体、两肩的积极转动带动两臂力量击球，全身协调用力可增加击球效果3.整个击打动作需要迅速连贯完成， 若是因判断失误而启动动作过早则会导致伸踏或引体阶段动作时间延长， 不利于肌肉利用牵张反射发力 而最后用力阶段则一般不会受判断影响，通常保持 0.22～0.28s 左右的完成时间4.挥棒击球在击中球时刻，后手并不是伸得越直越好， 臂伸得过直不利于肱三头肌发力 但是在击中球时刻，膝关节则是需要尽量伸直才说明下肢充分供力 关键词：垒球 击球 挥击技术 运动生物力学 北京体育大学 2006 届硕士研究生答辩论文 41 前言前言 1.1 选题依据 垒球诞生于 19 世纪 80 年代的美国芝加哥， 是风靡全世界 2,000 万人的热门体育运动 我国垒球协会曾派队参加国际垒联和亚洲垒联举办的各种正式比赛和国际优秀垒球的邀请赛、锦标赛等，都取得前三名以内的好成绩1996 年在第26 届奥运会上中国女子垒球队夺得亚军， 1998 年第 13 届亚运会夺得冠军， 确立了中国垒球国际劲旅的地位 但是继亚特兰大奥运会夺银后， 最近两届奥运会都以第四名的成绩无缘奖牌。
中国女垒优势不再的问题越来越明显， 根据中国垒球队在近来国际比赛中的攻击效果不佳的情况来看， 中国垒球队亟待提高挥击技术水平， 为了找出提高垒球挥击技术水平的有效方法， 对优秀垒球打击员的动作技术进行分析和深入研究成为迫在眉睫的任务 垒球运动中的进攻技术， 是比赛制胜的决定手段， 又是打破对手防守的最直接最积极的因素击球作为进攻的开始，不但影响击球员能否上垒，还影响同队的跑垒员能否前进和得分 挥击是最基础的击球技术 受到多种因素影响， 但最重要的因素是运动员的判断力和快速发挥速度力量的能力，这就要求运动员在拥有力量素质的基础上，还要有合理的动作结构,以保证垒球选手在短暂的挥击过程中，能最有效地发挥出自身力量，挥棒高速并准确地击中投球众所周知，球棒速度的提高有赖于身体各环节的紧密配合 挥棒时间越短， 各环节的运动与球棒速度的相关程度越高，对挥击效果的影响越大 本文以国家垒球队 8 名运动员为研究对象， 对其训练中的高质量动作进行解析，分析了 8 名运动员击球挥击动作的运动学参数，结合运动生物力学原理，旨在揭示击球挥击技术动作的特征，从而达到用其来监督指导运动员的运动训练，提高我国垒球运动成绩的目的。
1.2 文献综述 1.2.1 有关击球挥击动作的基本概念 打击动作顺序可简述为：选手站至打击定位后，将球棒以双手握住，双手高度与肩同高，随后重心移至后脚，上身先做出顺时针方向旋转，双手高度上升至约耳的位置，随后上身立即做出逆时针方向旋转，同时双手自然下移，并向前作出挥棒动作 整个打击动作可依据选手下肢运动分为三个阶段： 第一阶段为前脚北京体育大学 2006 届硕士研究生答辩论文 5离地阶段， 本阶段以选手在打击动作开始时， 重心后移且前脚出现离地动作为特色； 第二阶段为前脚触地期， 本阶段以出现前脚着地与上半身明显的逆时针方向（右打者）旋转为特征；第三阶段为随挥，此期从触击球开始到整个动作完成为止 1.2.2 影响击球质量的主要因素 1.2.2.1 失重 格鲁普(Groppel，1984)[17]认为影响击打动作的最重要的因素之一可能就是开始运动的方式， “不考虑位置，一名专业的网球运动员在等待对手击球时，假设立即或稍先于对手的击球活动而运动的话，运动员将失重 ”运动员准备运动前，力作用于地面，地面反作用力（GRF）作用于脚这个力等于体重一旦运动员决定运动， 膝关节和身体向地面加速 导致运动员的身体对地面的作用力较低，即失重。
显然，膝关节的屈曲必须及时停止，否则身体将成深蹲姿势，这种向下运动的减速是股四头肌离心收缩的结果 在股四头肌张力增加的同时储备了弹性势能在下肢发力期间，股四头肌的前负荷及其储存的能量，若膝关节屈曲后立即伸展， 将有利于股四头肌的向心收缩 膝关节伸展和身体的向上加速增加了地面反作用力， 因而有利于运动员在随后的击打动作的向上发力 这一系列的关键是，膝关节屈-伸的时机与对手击球或运动的一致这些运动员活动的效果，则取决于对对手运动的重要动作的判断能力 1.2.2.2 判断 高水平运动员能较早地捕获对手活动的重要信息，从而有更多的时间向球运动，给人们的印象是“时间宽裕” 这说明，对投球手活动的早期观测是决定棒球击打技术的重要因素从动作技术讲，我国选手击球前的准备较晚，击球时动作又大，导致身体中心不稳定，应在投手球出手前完成伸踏，才不会导致匆忙下棒，及时的伸踏对球的判断有益处 1.2.2.3 平衡 快速运动和平衡受许多因素影响， 首先若是重力线落在支撑面的中心位置，则运动员最稳定； 若重力线落在可能发生运动的方向的支撑面边缘， 则方便运动员发生快速运动；若重力线落于支撑面前方边缘，形成最不稳定的姿势，则方便运动员为向前的快速运动做好准备。
1.2.2.4 预摆 北京体育大学 2006 届硕士研究生答辩论文 6预摆过程包括身体姿势和球棒的定位，前者目的是“拉长”相关的肌肉和组织，球棒定位的目的是为挥击运动提供空间对典型的击打研究表明，以手为主的躯干和上肢动，使身体形成了适当的预摆姿势躯干（肩轴）比下躯干（髋轴） 转动更大， 这对拉长肌肉和组织具有一定作用 韦尔奇(Welch,1995) [19]发现，测力台的数据表明，在准备击打时压力中心后移了 20cm这是由于大多数职业运动员在准备击打时，球棒都要向后转动约 120°的关系（Galinas & Hoshizaki，1988）[16] 1.2.2.5 击打技术 在击打技术中，因肌肉在预摆阶段已经预先受到负荷并储存了弹性能量而使运动时动作幅度加大由于需要控制速度，因而，控制的运动需要更多环节的协调运动击球时环节、器械的速度和轨迹，决定了击球的类型 肌肉弹性势能：击打动作中，肌肉活动具有牵张-缩短循环（SSC）特征离心收缩（预摆后期）后，紧接着的是挥击阶段的向心收缩离心收缩阶段肌肉的快速活动及预先拉长肌肉的程度，已经证实是增大弹性能储存的因素（Wilsosn,1991）[21]，且构成了肌肉向心收缩的前负荷（Van Ingen Schenau al.1999） 。
不管是在预摆完成时还是挥击开始的早期，记录到的最大角度可代表预先拉长的程度但是，在肌肉预先拉长后成绩的增益的绝对值是不同的，肌肉拉长后的停顿时间也影响击打的成绩奥拉和科米（Aura & Komi, 1987）[15]报道，停顿时间与在测力仪上完成腿部屈伸运动的机械效率间的相关系数为-0.60维尔森（Wilson 1991）[22]发现，停顿时间与台式压力器上运动的相对向心收缩冲量间的相关系数为-0.72，预先拉长肌肉的作用在停顿 1s 后约损失 50％ 鞭打动作：几乎所有的击打技术都要求运动链的末端环节产生最大速度，这个速度的大小取决于身体近端环节的活动方式 很多棒球教练都认为， 棒球挥击动作中的传递到球棒上的能量是由鞭打原理产生的 当今几乎所有的击球力学理论都是基于以下原理： 当挥击开始时，击球员向前移动，将重心由后侧腿转移至前侧腿手开始加速， 来自球棒的力从手传递至手臂， 减缓躯体向前的移动和旋转， 当躯体制动，手已经加速至大约 15 MPH（英里/小时） ，手也会随即制动，当作用力到达手腕时,躯干将积蓄的动能传递给球棒，该动能转而使球棒末端加速至 40-70 MPH 以上 （Robert K. Adair,“The Physics of Baseball“ ）[14] 北京体育大学 2006 届硕士研究生答辩论文 7但齐格勒（Zig Ziegler）认为上述在棒球挥击过程中能量如何产生并转移至球的理论， 在测试下并不怎么站得住脚， 而且似乎有很深的缺陷。
他认为扭矩 （手提供的，作用于手柄上的反方向作用力）是球棒速度产生的主要因素，为了达到球棒的最大速度， 打击员从最开始接触球时就必须提供扭矩， 并且保持手的圆形运动轨迹 普通打击员发力方式 优秀打击员发力方式 图 1 击球时手提供扭矩的用力方法 1.2.2.6 击打的 5 个原则 多数有关击打的讨论都是围绕着五个基本原则(Mike Schmidt, Robert Ellis, Louise Bauer The Mike Schmidt Study: Hitting Theory, Skills, and Technique)[18]，从解剖学和物理学方面理解这五个方面对研究垒球击打动作很有帮助 第一、重量转移和髋部旋转： 重量转移是指身体的重心从后支撑腿向前支撑腿转移的过程是一个线性的，向前的，一维的运动骨盆的旋转髋部动作是由于两条腿同时向相反方向推动髋部结构而产生的 几乎所有的打击系统都包括臀部的旋转动作和线性的重量转移重量转移”系统强调线性运动而“髋部旋转”系统强调旋转动作集合两个动作的力量提高能量组成了“组合打击系统” 第二、后臂和前臂： 摆出击打姿势后， 由于肩部的解剖角度、 肌肉位置和肱三头肌和三角肌的位置而被定义为后臂的手臂(根据手部动作也叫做上手)被摆在比起前臂更容易向前发力的位置。
且后臂握住球棒的位置更加接近球棒的重心， 从物理学的观点来说，包括解剖优势在内，后臂处于一个比起前臂更加容易对球棒发力的位置 从物理角度来说， 后臂的位置允许它在移动球棒过程中产生更大的力量 这北京体育大学 2006 届硕士研究生答辩论文 8一点从人们移动抛锚的汽车通常都是从后面推而不是拉着保险杠拽它的行为就可轻易看出在解剖学上，比起向前拉，肱三头肌和肩部肌肉的位置更加便于在向前推时产生更大的力， 这解释了为什么我们总是使用后手来进行诸如扔、 打吊袋等动作的行为 前臂（或下手）更加接近挥棒的目标这使它处于一个更加有利于精确控制球棒的位置规则也正是如此：以精确性决胜负的运动（高尔夫球、重量转移系的打击）由前臂主导力量型的运动（旋转系的打击、田径项目，拳击）由后臂主导 Richie Zisk [20]认为挥棒分为两个部分 下手作为一种指导使球棒处于恰当的位置一旦开始挥击，球棒则由上手挥动 第三、动量矩定理： 动量矩定理说明肢体远离旋转轴会消耗转动的能量并减缓旋转 这个定理可以通过花样滑冰的旋转动作看出 花样滑冰运动员张开手臂和腿进行旋转，当他将手臂和腿收拢时，旋转加速当他想减速或停下来，会再次张开手臂消耗旋转的。