网球发球动作的力学分析

一、前言

网球的技术结构是由发球、正手击球、截击球和步法等基本技术构成。其中，发球分为切削发球、平击发球和上网发球。

发球是网球运动中重要技术之一，也是网球比赛中最重要的一种得分手段。因此，发球技术越来越受到运动员们重视。通过检查有关发球的国外资料，可知，大多数世界优秀运动员掌握着很好的发球技术，运用发球为自己创造上网截击机会或直接得分。

发球是网球运动中比较难掌握的一项技术，通过对网球发球进行生物力学分析，寻找运动员和网球运动时的运动学参数和动力学参数，做出运动技术的诊断和评价来帮助运动员建立对球性和肢体动作的感性认识和理性认识，增强运动员对球性变化的判断力，加强运动技能的形成过程 ，完善动作的规格和动作的效果，从而为运动员能更好地发挥出运动技术水平，提高运动训练的科学化程度。

二、研究方法

（一）文献资料法：通过文献检索查阅网球发球方面的相关文献资料。

三、结果的分析与讨论

（一）网球发球的基本原则

网球发球应同时具备准确性和攻击性

1.准确性

发球的准确性与攻击性是一对矛盾的两个方面，两者在一定条件下既相互制约有能有效的统一起来。顾此失彼，都会造成失误。所以在考虑发球攻击性的同时，还要适当的把握发球的准确性。在准确性中含攻击性，尽量做到二者最有效的结合。

2.攻击性

网球发球属进攻技术，符合规则要求的发球，快速飞过网后给对方造成威胁，难于接发球，甚至迫使对方失误，发球攻击性很强时可以直接得分。

（二）网球发基本方法及其身体动作的基本要求。

1.发球的基本方法

发球的基本方法大致有三种：其一是切削发球也称削击发球，是种以右侧旋转为主的发球，这种发球的准确性高，可用与第一发球或第二发球，是一般选手常用的方法，使合初学者学习和使用。其二是平击发球模式一种只带少许上旋的大力发球：它速度快、力量大、落点深，往往给对方造成很大的威胁，甚至能直接得分，但命中率较低，一般用于第一发球。其三是旋转发球，这是一种以上一种以上旋为主，侧旋为辅的发球方法。这种球发出后有一个很明显的从上向下的彩虹弧线，发球力量越大，旋转成分越多，弧线越大，下降速度越快，并且落地后还有一个侧向的飞行，给对手接球造成一定的困难，但旋转发球技术难度较大，不易掌握。

2.发球时身体动作的基本要求（以右手持拍为例）

（1）准备姿势

单打发球的站位，右区一般站在底线后中点的右侧，这里距发球区最近，发球后便于保护全场，左（前）脚距底线约2—3厘米，左脚与底线交角约40度左右，两脚间距约同肩宽，右脚约与底线近乎平行，左手持球并轻托拍颈在腰部侧身对网，拍面垂直地面自然地指向前方，身体重心在脚掌上，身体放松，呼吸均匀，精神集中。在左区发球的站位一般在底线后中点的左侧约半米左右，左脚与底线的交角略小于右区站立，为3度左右。

双打发球站立与单打不同，一般都站在中点与边线的中间，这是发球后跑到网前有利位置的最近路线，容易保护双打的半个场区。

（2）抛球与后摆动作

两手臂同时先向下运动至左前腿膝部后同时向上运动。左手持球身体前上方抬起，右是持拍手掌心向下右膝边向后上方运动。持球手臂保持伸直状态，走势与地面垂直，掌心向下，以母指、食指和中指将球平稳托起。在手上抬最高点手掌完全伸开将球抛送空中，抛球的高度应能满足击球臂的充分伸展，一般比击球点高出20～30厘米较好，位置应在右臂的右上方。

（3）挥拍击球

持拍手臂向后、拉到身后，双膝微屈，身体形成“反弓行”。抛球后，身体开始向前移动，球拍字身后做环绕动作，肘关节抬起，腿部肌肉发力，身体由屈到伸，同时重心由后脚向前脚转移，手臂和球拍向上尽量向上伸展，在身体右前方最高上击球。球拍向前挥时，手腕保持竖起姿势，在接触球的一刹那，持拍的手腕带动小臂有一个旋内的“鞭打”动作。

（4）随挥动作

击球后，保持连续完整的向前上方伸展的随挥动作，挥拍直至身体的左下方，右脚跨过底线进入场区，身体重心完全前移在右脚，身体转向球网保持平衡，发完球，要迅速调整位置准备接对方的回球。

（三）发球动作的力学分析。

1.动作的基本原理

（1）击球力量的发挥

击球力量是指作用于抛起的球的力，使其改变运动轨迹。根据碰撞定律的理论，挥拍做“对心撞”或“偏心撞”，既击球，使球向前下方飞行过网落至发球区内。

击球力量的发球三要点：1整个发球动作用力方向应尽量一致，击球点保持在头前方，向下方挥拍击球。几时应注意减少对球的摩擦。2发球时加大动作半径，向后引拍身体形成背弓增加工作距离，以发挥各关节点的加速度作用。3协调好用力配合，由于发球动作属于爆发用力。基本符合大肌群优先的原则。这就是说，在拉长相关用力肌肉的条件下，首先是下肢、躯干等肌肉的加速用力，然后是上肢各个关节小肌肉群的加速用力，既下肢蹬伸——躯干前屈侧转——伸肩——伸肘——前臂内转——上臂转动和手腕屈。

（2）发球速度

发球速度是指击球飞过网落至发球区内所需的时间。发挥力量越大，速度越大，对对方接发球威胁越大。发球力量越大，速度越大，95年在我国举行的沙龙杯网球赛，对优秀男子运动员的发球进行统计他们成功的发球，所需要的时间为0.32－0.33s。根据一般人的反应时（0.33s），在比赛中接发速度快的来球是很困难的。但如何提高发球的速度，从理论上来讲，就是缩短球在空中的飞行时间，应在掌握发球动作的同时，一定要注意如下几点：

1）抛球要稳，发球的关键是抛球，要很准确的将球抛至左肩前上方，高度不宜过高。

2）击球要准，指击球部位要准确，即每次发球要在头的前上方最高点击球的后中上部，使球落至发球区内。

3）用力要猛，指发球击球时，充分发挥小臂和手腕的爆发力，从而加快击球的速度。

4）动作要连贯，包括抛球、向后引拍、挥拍击球整个动作衔接紧密，不能有停顿动作，要协调发球，促使发球的成功率。

（3）旋转

要想发出旋转球，必须从理论上弄懂球产生旋转的原因。从力学观点来看，必须要有力矩（M），力矩等于作用到球上的力（F）和这个通过球心的距离（L）乘积。写成公式为M＝FI，从公式中得出的结论是F大，L大，两者的乘积必然大，也等于力矩M。由于力矩大，因此该球的旋转速度就快（当然还与力的方向和力的作点有关）。如果L＝0，作用力正好通过球心，该球就不会产生任何旋转。平击发出的球不太旋转，其理论依据就在于使球的作用力通过球心。

1）发球具有威力大的原因：根据牛顿第三定律，由于发球时是向前下方挥拍击球，作用于球的力大，球快速飞越过网，落至发球区内，所产生的反作用力与球对地面的力大小相等，方向相反，使球反弹产生偏飞、速度很快，旋转也很大，因此，给对方接发球的威胁就大，有时对方接发球反应不及，造成失分。

2）如何加大发球的旋转速度：首先要加大挥拍击球的“偏心撞”击，其二，是用力方向要适当远离球心，如果发球用力方向通过球心是加大平击发球的力量，其三，是在发球击球时，采用向内凹的弧形挥拍路线。

（4）落点

发球落点的内在含义有两个方面，一方面发出的球不仅速度要快，威力大而且落点要精确；另一方面发球落于对方的弱点区域或远离对方的两个小斜线是最好的落点。

2.发球动作阶段及各环节的力学分析

（1）动作阶段划分：

准备姿势、抛球、举拍、屈膝下蹲、下肢蹬伸、击球和随挥动作7个阶段。

1）各阶段的力学分析

A、准备姿势

准备姿势的正确与否常常决定发球时是否能有效发力。所以准备姿势应是产生最佳力的姿势，重心应在施力边沿过侧的底边缘上，两脚分开与肩同宽，侧身做肩对网。发球时，运动员重心后移，以便有足够的动量向前。但预备姿势不是放松姿势，产生力的肌肉正在做静力收缩，同时又为对抗协调收缩保持待发状态。

B、抛球

抛球臂充分伸直，握球上举到抛球位置后球离手，球从手掌离开，抛出的球的轨道应相对稳定。抛球的高度要有一定的准确和稳定性。如果抛出的球作竖直上抛运动，则运动员在击球时只需要在一个方向上判断球位。

C、举拍

举拍援用实例，8名受试运动员中有3名采用后摆想上举拍技术，4名采用侧摆向上举拍技术，还有1名由前向上摆动举拍。统计对比向后摆动和向侧面摆动技术，发现他们在整个发球过程中各个阶段时间分配和球拍轨迹特征上无明显差异。（表1表2）可见，不同摆动技术虽然在身体动作形式上有所差别，但对整个发球动作节奏和动作速度的影响上没有明显不同。

表1：不同举拍技术各阶段时间分配

表2：不同举拍技术发挥各阶段球拍轨迹长度特征

D、屈膝下蹲

抛球举拍动作阶段，运动员下肢作出明显的屈膝下蹲动作技术，这是发球动作技术的一个重要组成部分，其目的是为了“搔背”动作提供良好的身体开始姿势和用力状态。

E、下肢蹬伸

运动员迅猛的伸膝，伸髋活动使身体急速升起，同时持拍臂屈肘，上臂旋外，将网球拍离击球点而留在运动员背后，出现充分“弓背”姿态，形成“搔背”动作。膝关节快速蹬伸是“搔背”动作开始，也是整个人体环节链系统鞭打动作的第一步。它的直接作用是使身体向上加速，并对持拍臂及网球拍形成“超越”。“超越”的重要作用是增大挥拍的“工作”距离，同时还对提该持拍臂挥拍击球时的肌肉收缩起重要作用。

F、击球

下肢做蹬伸活动时，持拍、臂做屈肘，上臂旋外活动，持拍臂的屈肘上臂旋外活动使网球拍相对与运动员背部向下运动，远离击球点。因此持拍臂上述活动是“超越”动作结构的重要组成部分。它的作用一方面可增大“搔背”动作的程度和幅度；灵活一方面，还可以牵拉持拍臂挥拍动作的主动肌，使其储存弹性势能，为后继的归派动作形成良好的初识状态“搔背”动作结束后，运动员腹前侧肌肉爆发式收缩，在躯干向上向前运动的带动下，持拍臂肩，肘关节做挥拍动作的主动肌迅速收缩，使网球拍以极大加速度向击球方向移动，做出击球动作。挥拍动作是使球拍产生一个极啊的打击力量，提高球出手的速度。因此，为达此目的，挥拍动作技术就要求具有强大的挥拍力量和充分的挥拍距离，使得拍子击球时获得尽可能大的动能和速度。

G、随挥动作

当充分使用躯干和肩，髋轴扭转发力击球时，运动员都有明显的躯干和肩轴旋转动作。大幅度旋转动作必然使上肢和球拍运动方向出现偏差。为了消除动作方向上的偏差，可以采用多环节链的想像运动达到这一目的。在击球的瞬间，人体躯干和肩轴是向左侧转动的，而挥拍比的内旋动作与躯干转动方向相反，从而可以消除击球瞬间恩体转动对击球方向的负面影响。

（2）整体动作的配合

A、上下肢配合动作

下肢蹬伸，上臂旋外和屈肘的共同作用是网气派在“搔背”阶段相对于运动员背部向下运动，从而使躯干对持拍臂及网球拍形成“超越”。当运动员髋部获得最大上升速度时，拍头却具有向下的运动速度。因此说明，这种超越的程度是很大的。“搔背”动作结束时的身体姿态是下肢充分伸展，躯干对持拍臂及网球拍充分“超越”，使之最大限度地六在身体后面，人及网球拍形成显著的“背弓”姿态。

B、动作配合的节奏

发球是一个复杂的全身配合动作。动作节奏规定了整体动作各个动作细节的准确开始时间和身体素质相适应的动作持续世界。因此，动作节奏在大的方面上是相同的，但个人的最佳动作节奏应该是与自身身体素质相一致的动作细节在时间上的安排。建立个人的发球动作节奏必须通过长期的网球发球必须遵循的原则是具有进攻性和准确性。

四、结论与建议

通过集中网球发球基本方式对比分析可以的出，在削击发球，平击发球，上旋发球三种方式中，发球的速度，力量，落点，飞行线路及球的旋转各不相同。同时，技术难度也不尽相同，对身体动作的基本要求的分析主要是规范动作技术规格。

发球动作效果的判定主要是以击球力量的发挥，发球速度，球的旋转和落点为基础标准。因此，标准与发球的基本原则是相吻合的。

通过各时相对动作的力学分析，更进一步增加对发球技术的理性认识，以尽快提高动作技术水平。

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（作者单位：北京邮电大学世纪学院基础教学部 北京）