乒乓球技术的力学原理

1、随着乒乓球技术日新月异的发展。乒乓球的打法向着高速度和旋转两个方向发 展。一般运动员所走的道路总是在教练指导下按步就班地提高乒乓球技术水平。 教练员总是力求用最高最新的技术培养人才。我是一名乒乓球的业余爱好者，我 有个特长就是喜欢独立思考。因此象我打乒乓球走了一条曲折而又漫长的道路， 很可能走进死胡同，永远也打不好，这是常见的事。但是，从另一角度来讲也可 能有所发现。由于我长期以来对乒乓球执着的爱好，坚韧不拔的意志和反反复复 的思考，我摸索了一套关于攻球的方法。我觉得这套方法是有效的，对于我国运 动员在重大国际比赛中发挥有效进攻会有所帮助。我是一名从事力学教学的教 师。下面我从力学的角度分析分析各种攻球方法的利和弊，如何提高攻球的稳定 性和速度。乒乓球与球拍接触，而球拍总是带有胶皮和海绵的。所以首先可以把乒乓球 理想化为一个刚体。认为乒乓球与球拍碰撞的过程中，乒乓球不变形。当用球拍 击球时，球拍给球一个作用力。根据力学中的力线平移实现。这个力向质心移动 就产生作用于质心的一个力和一个力偶。这就说明球拍对球的作用产生两种效 应：一是使球随质心作平动，另一方面又使球围绕质心作旋转。平动效应

2、的基本要求是使球过网弧度尽量低，这样才能产生较快的速度。而 转动效应要提高球的旋转。不仅使球落台快，而且也提高了稳定性，避免下网和 出界，下面我就来球为不下旋和来球为下旋的攻球方法：（拍型为直拍，胶皮为 反贴）如果来球为不下旋，攻球种类可分以下几种：1. 在球上升期向下推2前倾拍型先提拉球后再下压3球拍后仰插球下，原地后翘拍下边转击球4球拍充分前倾，几乎摩擦球的顶部第一种方法：优点是速度快、力量大，缺点是必须在上升期，且旋转不够、 稳定性差。在我观看王楠和李菊比赛时，王楠拍子压得低，以磨擦为主，而李菊 反手会向下压，失误较多。第二种方法：具有一定稳定性，但是台面球不太好处理，旋转不太强。 第三种方法：对于台面小球起板能力大大加强，但对于来球速度快，来不及 打，不能发挥手臂和腰部的力，另外反手不易翻过去。第四种方法：在速度和旋转方面表现极大的优越性，注意要在正反手和追身 情况下要预先保证拍子充分压下去。欧洲优秀选手采用横拍，两边拉技术十分凶 狠，对我国运动员造成严重威胁。在我观看比赛时总是有一种想法，为什么在来 球不下旋时，我国运动员对拍型下压有时不够。下压不够向下推又易于下网。充 分下

3、压后纯提拉，既提高击球准确性，又加快球的上旋程度和进攻的速度，落点 也易于控制。我分析了国家运动员比赛时，当来球不下旋时的失误主要原因乃是 拍型预先压得不够。从力学角度来考虑，拍型充分前倾，在提拉时球拍对球的作用，使球的质心 的运动方向对准网的上边缘。又由于是纯摩擦，使球强烈上旋，使球成为前冲弧 圈球。拍子向左向右一歪，或者力度强弱有变化，就能打进落点变化、质量很高 的上旋球。如果来球为下旋，攻球方法大致有以下几种： 1垂直拍型、拍型后侧，向前方推击，后转拍下压。2球拍后仰插球下，击球时拍子下边向后回收提拉，然后转拍下压。或者靠球较紧立即回地转拍击球。3拍子适当前倾纯提拉。形成弧圈球攻球方法。4拍子垂直状态，拍面向左方或者向右方。置拍于球侧面而转推击球。若下 旋不强，可以在球侧前方，保持球拍垂直状态转拍。第一种方法：比较容易掌握。若下旋强，向前方的推击力量大，若下旋弱， 向前方推击力量小。但速度旋转受到限制。第二种方法：是我国运动员用于台面上起板方法。一般用于在球下降期，这 样长下旋球就比较困难。第三种方法：也是我国运动员常用的正反手弧圈球打法。其优点上旋力强， 攻球速度快。但是对于台

4、面小发挥不出威力。而且由于拍型位置（靠前靠后、靠 上靠下）也会引起失误。而且直板正手威力大，反手威力小，追身球要求侧身快， 动作幅度大不易复原。第四种方法是我自创的一种手法，独立于前几种，也是本文的重点。这种方 法在比赛中还未见到，但它确是解之有效。拍型垂直可保证击球的力为水平，转 击时沿球中部磨擦。用这种方法有以下几个优点：优点 1：身体动作小、还原快、不会产生大幅度身体动作，便于连续攻击。优点 2：不论球的长短高低，落点位置都可以发挥其进攻威力，因为它既不 需要插球下，也不需要发力提拉，因为拍子在球侧面本身就是提拉。我国运动员 在用小球进行控制，说明小球不敢轻易起板。而我这种方法只要步伐拍型到位， 攻球可随心所欲。优点 3：球的落点可以容易变化，便对手猝不及防，因为它是运用手腕转动 形成的方向变化极其灵活。优点 4：打出去的球侧上旋，因为它是从球侧面攻，所以使球侧上旋。优点 5：反手比正手更好打。反手更易放在球侧面，进攻更方便。以上几个优点是切实可行的，我希望这种方法对于乒乓球运动水平的提高能 尽我一点微薄的贡献。总起来说攻球分为两个方面，其一是判断来球是否带下旋下旋的强度是多 大

5、。其二是击球速度要特别快，不能给对方有喘气的机会。在攻球手法上也分为 两个方面，其一是设定状态，若来球不下旋状态，拍子使劲向前翻，几乎水平。 若来球为下旋，拍型垂直，拍而向左（反手攻），拍而向右（正手攻），并且运 动到球侧方位置。其二是快速动作，若来球为不下旋，提拉球顶部，若来球为下 旋，侧向转拍即可。庄则栋“加速制动”技术的力学原理 （转帖）JinLong Wang f_同一座山，横看成岭侧成峰，远近高低各不同。各有各的视角，各有各的美。欲 识内在美，须入此山中。当你置身于庐山三叠泉瀑布下的龙潭池边，看见飞流直 下撞击岩石的瞬间，重力加速度似乎突然制动消失，出现银河坠天、浪花腾翻的 奇异景象，你一定会感到飞瀑突变带来的心灵震撼，惊叹大自然造化的动态美。好像飞瀑撞石的自然奇观，“加速制动”技术发明者庄则栋先生创造的乒坛奇迹， 同样让人久久感叹和思考。庄则栋先生把“加速制动”称为自己制胜的绝招和法 宝。此招绝妙，此宝珍贵，此法达理。从力学上看，这一法宝不仅对乒乓球运动， 而且对其他球类运动，乃至对其他竞技体育运动，都是一个不可多得的制胜法宝。 何以为据？理由如下。1. 动量变化的效果庄则

6、栋先生在他的专著闯与创和许多撰文演讲中，一直强调“加速制动” 的重要性，并应用动量变化、冲击力、以及碰撞与惯性等物理概念，从力学上做 出了解答。这一创新理论对乒乓球技术的发展具有重要的意义，从下面几个例子 可看到“加速制动”的作用和影响。例1，庄则栋直板正胶两面攻的特点是采用 了在哪碰球就在哪停的弹击动作。被誉为世界第一反手的王涛是横拍生胶反手弹 击，其威力之大以致令国内外高手与他交手时，总是想法避开他的反手。从原创 到顶峰，这一爆发力、杀伤力俱强的弹击技术可为“加速制动”的典范。例 2， 我国传统快攻打法的独有技术正手突击，动作要点就是爆发用力，而且有制动动 作，其作用表现在人与拍、拍与球之间的动量传递，加强了动作的突然性。例 3， 在目前弧圈球横行的天下，近台正手突击几乎看不见，而台内正手爆挑却威风八 面。看看马林的爆挑镜头，那暴跳飞身之势令对手失措、让观众惊叹。再细看一 下慢镜，你就会发现一个定格：挑前瞬间先固定支点，然后飞身发力挑打。这不 是“制动加速”吗？这一突现式的先静后动，正巧与“加速制动”的先动后静相 对应，只是二者的转换方向相反，而转换方式及其功能却有异曲同工之妙。从

7、动 量变化的角度看，二者互为反例，均可看出动量变化的作用和效果。“加速制动”与 “制动加速”的共同特点是把人击球的动量变化增量极限化。 从动量定理(dp = F dt)可知，动量增量叫冲量，动量变化过程中产生的力 叫冲力，这个冲力随着冲量增大而增大，而且也随动量变化的时间缩短而增大。 在动量变化的过程中，冲力是这个变化的效果之一，同时还产生另外两种容易被 忽视的效果：力臂和力矩。通常人用球拍击球时，用力方向多偏离球心，而且会 在球表面上产生不同程度的摩擦。根据力向一点平移定理(FB =FA, M = MB (FA) = rBA FA )作用到球上的一个力平移摩擦后附加了一个力偶。由 力和力偶矩分别产生平动和转动的两种运动效应，使球边前进边旋转地运动。因 此，乒乓球运动的动力来源于动量变化。当你具备了这一动力源，在旋转的乒乓 世界里，怎样驾驭旋转呢？2. 力偶矩的效应对于“加速制动”过程中的相互作用力，庄则栋还是运动员的时候已经体 悟到“加速是一个力，制动是另一个力，而且是相反的作用力。”现在可以从他 的一张正手攻球照片上看到，他右手向左前方挥去，左手反向转到右腋下面。这 种非同常人的击

8、球姿势，表现出了由剪切力产生力偶矩效应的生动形象。如果把 这张照面与徐寅生自传我与乒乓球一书封面上反手攻球的照片相对比，将会 发现这两位著名乒乓球大师击球姿势的美妙。虽然他们分别是正反手、内外旋、 方向不一样，可是他们的姿态却具有相同的不变的内涵。只是一个正手内旋，轴 在前胸；另一个反手外旋，轴在后脊，而他们两人不同外形的相同内涵就是身体 转动的力偶矩。力偶矩（M = rBA F）是描述转动效应量度的概念，一种容易体验的方法是，在驾车过程中用双手转动方向盘控制方向。人开车要靠加速、 制动和方向盘，而打球要靠加速、制动和力偶矩。前者三要素必须分离控制，而 后者却要融为一体。打球“加速制动”时，由于力偶与力臂的相互作用，在轴向 上产生力偶矩，同时在力臂载体上显现出转动效应。从物理本质上讲，打球是把 人体力偶矩做功的能量通过拍与球的作用，利用撞击和摩擦方式传递到球上，最 后表现出球的平动和转动效应。乒乓球运动来源于网球运动。从人体动力学和运动学原理看，它与太极拳运动更 为相似。这两种外观截然不同形式的运动，却都属于由力偶矩（力矩、动量矩） 所决定的圆（混圆、螺旋）运动。一般平动由力产生，而在

9、转动中，力矩的概念 占据着关键的主导地位。刘嗣传先生在武当三丰太极拳中明确指出，太极拳 内劲功力来自身体平衡和重心偏移产生的偏心力矩。此论精准，一语中的，惟有 偏心力矩，方能四两拨千斤。武坛奇才王世清在日开武馆时，打遍日本无敌手。 全日相扑冠军滕田来馆挑战，只是一个照面，只听“噗”的一声，这个200 多公 斤重的人体圆球，被摔出丈远，落倒了墙角。那种叫做爽的感觉，众多球友似曾 有过：只是一个爆冲，只听“唰”的一声，乒乓球擦过台边，落到了墙角。大凡 能制造“噗”、“唰”音响者，不管在武馆，还是在乒馆，必是演奏“引进落空 合即出”、“闪开中正定横冲”三步曲的高手。此曲第一步，“引进落空”，吃 住球、准备力偶矩；第二步，“闪开中正”，重心转移、制造偏心力矩；第三步， “合即出”、“定横冲”，则是蹬腿、转腰、甩臂摩擦，进行力矩做功。3. 力矩做功的效能力偶矩就是力矩，只是力偶产生的力矩。对于控制球的旋转来说，它是 一个看不见的法宝。为了形象描述、理解和应用它，我们不妨把“加速”和“制 动”这两种相反的、围绕同一轴心相互作用的力，比喻成两条连续环游、转成一 团的黑鱼和白鱼。用负阴而抱阳的太极图像表示力偶矩，可以清晰地看到一个太 极乒乓的形象。它的静态形象可隐喻力偶矩的元素含义，而动态形象则反映力矩 做功的过程和效能。从动力学角度看，庄则栋先生创新的“加速制动”技术，可 衍生出重要的力学效应。如上所述，增大动量变化产生力偶矩，能控制击球的力 量、速度和旋转等要素。若从运动整体效果看，“加速制动”技术的重要性在于 它决定着力矩做功的效能。所谓力矩做功是在转动中力做功的一种特殊形式，它 由一般的力做功变换为力矩对角位移积分的力矩做功（W=/F dr w= / M d 9）。其中力矩和角位移二矢量均由乒乓球技术的要素所构建：力矩由发 力（重心交换、腰臂合一、发力方式等）和力臂（转动幅度、击球动作等）产生； 角位移是力与运动方向之间的角度变化，与发力方向、拍面方向、拍形角度等要 素有关。力矩做功则表示力矩与角位移相互作用的积累效应，该效应对应于乒乓 技术所有要素发生统一

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