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[此贴子已经被作者于2010-5-16 16:58:27编辑过]

     本文运用QUALISYS 三维运动学测试系统和两台KISTLER 测力台系统，

对10 名乒乓球运动员的正手快攻和弧圈球技术进行了生物力学研究；研制开发

了一套乒乓球步法垫测试系统，并运用该系统对1 名1 级乒乓球运动员比赛中

的步法特征进行了测试与分析。研究结论如下：

      （1）球拍触球瞬间并非出现在挥拍最大速度时刻，大部分出现在挥拍最大

速度之后。

      （2）在击球的引拍和挥拍击球阶段，上肢各关节的动作不像其他生物力学

研究所说的是鞭打动作形式，上肢各关节最大速度出现的顺序没有定式，动作

与动作之间，个体与个体之间差异较大。

      （3）乒乓球运动员完成正手快攻和弧圈球技术的力学指标差异在于，拉弧

圈球时左右、上下方向上的地面支撑反作用力的最大值大于正手快攻。提示我

们在完成弧圈球技术时，要加大左右和上下方向上的蹬地力。

      （4 ）最大力量和中等力量两种用力方式完成正手快攻技术的力学指标差异

在于，重打时垂直、前后方向上的最大地面支撑反作用力大于大于轻打。提示

我们当要大力正手快攻时，要加大向下、向后的蹬地力。

      （5）最大力量和中等力量两种用力方式完成正手弧圈球技术的力学指标差

异在于，重拉时三个方向上的最大地面支撑反作用力均大于大于轻打。提示我

们当要大力正手拉弧圈球时，要特别注重加大蹬地力。

      （6）本论文所研发的乒乓球步法垫测试系统可以用作对乒乓球比赛中步法

的测试。可以获得整场比赛步法移动的运动学参数：步法移动的时间（左、右

足腾空、支撑时间、次数；双足的腾空、支撑时间等）、步法移动的空间（步法

移动的范围、步幅）及步法移动的速度、步频等指标。对深入探索乒乓球步法

技术规律有重要意义。

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[em1003]

              前 言

     近年来，国际乒联对乒乓球竞赛规则的三大改革，以及现代世界乒乓球技

术的迅猛发展，都要求我们要借助于科技的力量和手段更加全面地、深刻地认

识乒乓球技术的规律，观念上不断地更新，技术上不断创新进步，训练方法上

要更加科学合理，才能继续保持我国乒乓球运动的长盛不衰。

     在乒乓球比赛中，运动员竞技能力（技术、战术、运动素质、心理和智力

水平等）最终是通过运动员击出的每一板球表现出来的。而每一板球质量的高

低主要是由乒乓球运动员的动作技术所决定的。乒乓球的动作技术包括手法和

步法，二者密切相连缺一不可。

     随着现代科技水平的不断发展，运动生物力学研究手段与方法也不断地更

新，研究内容和层次不断深入系统，运动生物力学的研究方法在许多运动项目

中有了广泛的应用，对于认识运动项目技术的规律和提高运动技术水平，起到

了重要的作用。

     对于乒乓球技术动作的运动生物力学的研究，国内外还不多，并且已有的

研究不够系统和深入，所用的运动生物力学研究方法比较单一，乒乓球专项化

的运动生物力学仪器很少，对于许多动作技术原理尚未揭示，或揭示得还不够

全面。

     比如，运动员完成进攻击球技术过程的引拍和还原阶段中，上肢主要肌肉

的用力顺序问题，乒乓球界对其的认识存在争议。乒乓球教科书和以往的研究

认为是上臂带动前臂、手腕依次发力，而在运动实践中往往又有相反的感觉。

以往对此问题的认识多停留在主观认识、定性分析和为数不多的定量分析上。

对于此问题还需要深入地定量认识。

     又如，我国乒乓球运动员的步法比较薄弱是公认的事实，而对于乒乓球步

法移动的研究，现在还比较落后，少有定量方面的分析，在研究数量上亦落后

对手法的研究。究其原因，是缺少合适的实验仪器。对乒乓球步法新仪器的研

发及用于实际测试，会有助于乒乓球步法的教学与训练，为乒乓球体能训练提

供理论参考。

     本论文根据乒乓球生物力学研究的现状以及乒乓球生物力学发展的趋势，

结合乒乓球运动需要，依据现有实验仪器、个人能力以及实验经费、时间的限

制，从以下几个方面对乒乓球生物力学的问题进行研究：

      （1）对乒乓球正手快攻和弧圈球技术的生物力学分析。每种技术分中等力

量和最大力量两种用力方式击球，共4 组技术动作，运用QUALISYS 运动学测

试系统与KISTLER 测力台测试系统同时测试的实验方法，从运动学和动力学两

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                                                         北京体育大学博士学位论文

方面进行研究。

      （2）研制开发一套乒乓球步法垫测试系统。利用中科院智能所的先进技

术――柔性薄膜阵列传感器，结合乒乓球运动的专项特点，研发一套专门用于

乒乓球专项的步法测试系统。对于乒乓球专项仪器的研发做一尝试。

      （3）运用乒乓球步法垫测试系统对乒乓球步法的生物力学特征进行揭示。

对运动员在一场比赛中的步法移动的运动学特征进行研究。

     本研究不仅将丰富乒乓球的理论，而且对于乒乓球手法和步法技术水平的

提高，乒乓球专项仪器的开发等将提供可靠有力的科技支撑，这对于进一步维

持我国乒乓球运动长盛不衰，维持我国乒乓球技术训练先进性，实施“备战2008

奥运科研攻关计划”也具有很大的现实意义。同时对于运动生物力学如何更好

地结合乒乓球专项特点为乒乓球运动实践服务，和对于运动生物力学在其他专

项中的应用，将起到借鉴的作用。

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                                                         北京体育大学博士学位论文

                                文献综述

                          (乒乓球生物力学的研究进展)

     从运动生物力学角度来说，乒乓球运动是通过乒乓球和球拍位置的变化（平

动和转动）与运动员机体的活动相结合的一项运动。运动员的击球动作使球拍

和球碰撞后，击出的球以一定的动量、动量矩落到对方台面，与台面发生碰撞，

反弹后再与对方的球拍相碰撞。归纳起来，对乒乓球运动项目的生物力学分析

大致是从以下3 个方面进行的：对乒乓球与球台或球拍碰撞的认识、对乒乓球

飞行的运动特征的认识、对运动员的动作技术原理的认识和技术诊断。运用生

物力学的原理和方法对乒乓球运动所作的研究可以分为理论分析和实验研究两

类。

1 对碰撞过程的研究

    乒乓球运动中的碰撞问题，包括两方面：乒乓球与乒乓球拍的碰撞，乒乓

球与球台的碰撞。对于球台而言，在碰撞前，球台是静止的，是被动地与乒乓

球相碰撞；而对于球拍而言，与乒乓球的碰撞就更为复杂，碰撞前球拍有一定

的速度主动去碰撞具有某种速度和旋转的球，并且乒乓球拍的性质比球台也要

复杂。由于涉及很多参数，如摩擦系数、恢复系数、球的线速度、角速度、碰

撞时间等等，因此乒乓球与球拍或球台的碰撞是一个复杂的动力学问题。

1.1 理论方面的研究

           [1]                 [2]
    陈小华 （1995）和张妙玲 （2002 ）结合理论力学和碰撞原理对碰台时

和碰台后速度变化和飞行弧线加以理论推导。陈小华得出球体压缩性形变所产

生的弹性形变能以及球因受“突加约束”作用而获得水平速度是上旋球落台后

获得速度增量的重要原因。
    过东升，李建设等[3]         （1996），应用冲量定律、冲量矩定理及有关的力学原

理建立了一个乒乓球与球桌碰撞的力学模型，得出了乒乓球与球台碰撞的一般

运动规律。

         [4]
    庞杰 （2003 ）认为采用计算机仿真研究法和理论力学分析法，对两种类

型的弧圈球打法的球与台面碰撞后球的状态变化规律进行研究和比较，发现两

种研究方法得出相同结论，即前冲弧圈球速度有所减慢，但旋转增强，加转弧

圈球速度加快，但旋转减弱。但笔者认为该文的意义并不在于像庞杰自己所认

为的计算机仿真研究法与理论力学分析法的结论相同，因为动力学分析仿真软

件就是运用理论力学原理建立乒乓球与球台的碰撞模型（本来就是相同的），

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