中远投篮中的旋转与后旋问题

中远投篮中的旋转与后旋问题

投诉书是指进攻进攻阶段使用各种专业行为来控制对方进攻篮的行为的总称。在篮球运动中,它是非常重要的进攻技术和得分的唯一手段。一场比赛是由进攻与防守两大部分组成的,而比赛的胜负是以投篮得分的多少为定界的。所以攻守双方运用一切战术的目的,都是为了投篮得分和限制对方投篮得分。投篮,自然成为比赛的焦点。可以想象,如果投篮不准,即使身高、素质和技术条件再优越,亦将前功尽弃。规则的不断修改,对犯规的处罚逐步加重,增加了罚球得分的机会,使投篮的身价大为提高,突出了中远距离投篮的必要性。由于当今篮球比赛速度加快、攻守对抗更加激烈,要想投中得分已非易事。如何能把握住每一次投篮机会,进一步提高命中率,尤其是中远距离投篮命中率,已成为篮球界研究的重要课题。从一般常规分析,投篮是由持球动作、瞄篮方法、球行弧线和球的旋转等因素组成的。对于球的旋转这一因素,并没有引起有关人士的足够重视。本文拟对旋转中的后旋问题在中远距离投篮中的作用进行探讨(注:本文所指投篮,皆是针对中远距离投篮而言)。1分析与讨论1.1球行弧对球行轨迹的影响除运动员的身体素质、心理因素、投篮时机以及投篮动作、瞄篮方法等因素外,影响投篮命中率的因素还有球行弧线和球的旋转这两个因素。球行弧线的高低决定了球入篮筐时入射角的大小。所谓入射角,即是指球入篮筐时的一瞬间,球所在圆的切线与篮筐平面所形成的夹角,如图1所示。入射角的大小,又决定了篮筐受球的有利场合数,从而决定命中率的高低。而球的旋转,又能影响球行弧线,导致影响着入射角的大小。所以,只有保证球高速正确地后旋,才能保证球沿着正确的轨迹飞行,起着定向防偏、降低冲力和增大入射角的作用,提高投篮的命中率。1.2场合数的关系表由于篮球平面积不到篮圈内面积的1/3,因此,投球进篮允许两者中心点有适当的偏差。这种偏差只有在一定范围内才能得到许可。我们把篮球中心点与篮圈平面中心点的许可偏差范围叫做有利场合数。从有关资料中得出入射角与篮筐有利场合数的关系表如下:从表中可看出,在一定范围内,入射角与篮筐受球的有利场合数成正比,入射角越大,有利场合数越大。从资料中得知,入射角最小角度为32°19′,最大为90°。投篮时,入射角一旦小于32°19′,球是绝对不可能进入篮筐的(碰筐后进篮除外)。如果入射角是尽可能接近90°的角度,这实际上也是不能达到的。例如80°的入射角需球的出手速度约为20m/s(或72km/h),这个速度是用任何传统的投篮方法所达不到的。即使有运动员能以这样的速度投篮,室内篮球场的天花板也不允许他把球投那么高。因为在这种情况下球的高度约离地面22m,相当于6层楼高。所以,在条件允许的情况下,我们应在一定的范围内尽可能地增大入射角,增加球中篮的机会。1.3球后旋转是增加球行圆弧的圆弧和入射角的角度，提高命中率的有效方法1.3.1基本概念中推克氏原螯虾的特殊规定入射角的大小,取决于球行弧线的高低。而球行弧线的高低,又取决于投篮时出手角的大小。出手角是指球出手的刹那球所在圆的切线与水平面的夹角,如图2所示。有入射角与出手角的关系式:α=arctg(tgθ+2△H/S),α为出手角,θ为入射角,△H为篮筐高度与出手高度之差,S为投篮点距离篮筐中心在地面投影点的距离。假设投篮距离为4.57m,出手高度为2.13m,可得出下表:由表中可看出,入射角与出手角成正比关系,入射角增大,必须增大出手角。所以,要提高命中率,运动员必须增大出手角度,提高弧线的弧度,且出手角越大越好。通过分析,这种情况实际上是不可行的。原因有三:其一,中远距离投篮,采用高弧线,人克服重力所做的功较大,消耗的能量也大,势必导致出手速度降低,影响投篮的远度和稳定性;其二,使球飞行的路线加长,投篮的准确性受到影响;其三,采用大出手角度、高弧线的投篮方式,使工作距离加长,出手速度降低,且影响到投篮的远度,不能适合当前篮球比赛大强度、高对抗、紧防守的特点。1.3.2马格努斯效应的变化从有关资料中得出,绝大多数的篮球运动员投篮出手角在45°～50°之间。从上述理论来讲,也只有在这一比较合理的出手角内改进投篮技术才是可行的。假使某队员出手角度为50°,如何在出手角不再增加的情况下使球入射角增大,从而提高命中率呢?只有一种可能,就是利用球的后旋。球的后旋,是指球在空中飞行时绕额状轴向后旋转。根据流体力学原理,向前上方后旋的球,由于受空气的阻力,使球体上、下部通过的气流量不均,上部气流通过的少而快,下部多而慢,形成了球体气压上部小而下部大。气压的差异,促使球体在空中飞行过程中产生了一个上浮力(即马格努斯效应,如图3所示)。在这个上浮力的作用下,球偏离了由出手速度和出手角度所规定的运动路线,重新形成了自己的曲线轨迹。由于这个力的作用,改变了球的飞行高度,同时也加大了曲线轨迹的曲率,如图4所示。图中FX为球出手时的水平分力,FY为垂直分力;F为因后旋而产生的升力,加后旋的球在垂直方向上的总合力为Q。Q=FY+F,形成了曲线Ⅰ。不加后旋的球,FY与FX的合力为F2,形成曲线Ⅱ,H为曲线Ⅰ的高度,h为曲线Ⅱ的高度。另外,带有强烈后旋的球在飞行中还有一个特点:球在上升阶段,几乎能使球接近直线飞行,这样容易控制球的飞行路线,相对于不旋的球,在相同距离投篮的情况下,缩短了球行弧线的长度;在下降阶段,由于受空气阻力的影响,使水平速度的变化量较大,即向前的速度降低较快,而由于重力(mg)所产生的垂直向下的速度大大增加,改变了垂直速度与水平速度的比例。所以,当球飞行到篮筐上区时,能较接近垂直下落,增大了入射角,扩大了篮筐的暴露面,容易中篮。如果我们投一个不旋转的球,在距离相同的条件下若想使它中篮,就必须加大出手角度,增加球行弧线的弧度,使它的入射角大致接近于在同一地点投出的后旋球中篮的入射角。这就为控制用力和出手方向增加了困难。可见,投强烈后旋的球还有利于控制用力和出手方向,增加了球在空中飞行的稳定性,使其按必然的飞行路线中篮。1.3.3速压与温度根据伯努力方程:P+ρgh+1/2ρv2=恒量,空气密度ρ和重力加速度g都是恒定的,流体高度h的变化相对于大气层的高度来讲可以忽略不计。所以,v越大,P就越小,v越小,P就越大。由此可知球的上面A点(图5)相对于下面B点所形成的气体高流速乃为低压区域,而B相对于A则为高压区域,因此产生了速压差,速压越大,球体上部与下部的压力差也越大,其向上的上升力就越大,抛物线的弧度就越大。所以,球后旋的速度越快,其所取得的抛物线的弧度要较之较慢速度后旋球的抛物线的弧度就越大,入射角就大,更增加了球进筐的机会。1.4球后旋转中距离球的其他情形的分析1.4.1旋转时球的行为正面碰板投篮时,根据力的平行四边形法则和牛顿第三定律,当球碰板后,球受到一个篮板的反弹力N、篮板给球的摩擦力f和球的重力G,其中f与G的方向是一致的,为竖直方向。3个力的合力F合是朝下的,使球沿着F合的方向运动,落入篮筐,如图6所示。如果球不旋转,球沿着v的方向打向篮板,其入射角θ与反射角α基本相等,那么,它的反弹方向为v1,球落入篮筐的机会就会小得多;如果球是高速后旋的,在碰板时受到N、f与G3个力的作用,使球沿着v2的方向落入篮筐。此时,球入筐的机会要比不旋转时的机会大得多。在相同条件下,球旋转的速度越大,碰板时篮板与球的摩擦力就越大,使G+f值增大,其合力F合的方向越朝下,使球越易入篮筐,提高了命中率。1.4.2到篮私家车的反作用着落于篮筐内沿的不旋转的球受到的反作用力的方向是与来球方向相反的,一般只朝来球方向弹回。后旋的球碰篮筐后,受到篮筐的反作用力N和摩擦力f的作用,如图7所示。根据力的平行四边形法则,球的运动方向是朝向两个力的合力F合的方向而向下的,这就为后旋球入筐提供了力学条件。与前述同理,摩擦力f越大,合力F合越接近竖直方向,入篮的机会也就越多。而摩擦力的大小又取决于球的后旋,后旋速度越大,摩擦力f越大。因此,后旋球速的大小,直接影响投篮的命中率。1.4.3球触篮私家车的运动特点,其球组的方向和速度比不后旋的球活动;在球当球与篮筐碰击产生反弹时,反弹越猛烈,球入篮筐的可能性就越小。球触篮筐时,在垂直方向上,后旋球有一个向上的升力F,如图8所示。后旋越强,F就越大,这就可以抵消一部分因重力mg使总的向下的合力Q,Q=mg-F,式中F越大,Q就越小。因此,加强后旋的球要比不后旋的球作用于篮筐的力量小。根据牛顿第二第三定律,球向下的速度就减小了,向上的反弹力和速度也减小了。在水平方向上,后旋的球接触了篮筐的一点A,在这一点,篮筐对球的摩擦力的方向则是与水平速度的方向相反;这样,这一点A对于球的质心O产生了一个向后的转动力矩,因此,这个摩擦力f不仅对抗了球的平转速度VX,同时也对抗了球的旋转速度,使后旋力变为后移力。后旋速度越大,这种对抗就越显著,如图9。根据以上分析说明,一方面球触篮筐反弹时的速度、能量在垂直方向和水平方向上都减少了,抵消了一部分反弹上的前冲力,使之更加柔和;另一方面,由于这两个方向上的力的减少,使反弹方向和高度也改变了,如图10。即反射角α增大,高度也降低,所以球不会产生猛烈的反弹,向远蹦走,而是好象停在那里,有更多的机会落入篮筐,使之提高了球碰击篮筐后进球的机会。2结论和建议2.1球的高速后旋和力学条件综上所述,在中远距离投篮时强调球的后旋,是为提高投篮命中率提供有利的条件和力学的保证。球后旋的速度越快,越能产生良好的效应。主要由以下几点体现出来:(1)利用球的高速后旋,可提高球在空中飞行的弧度,增大入射角,扩大篮筐的暴露面,提高球的命中率。(2)球的高速后旋,可克服空气阻力,缩短抛物线的长度,有利于控制用力和出手方向。(3)球的高速后旋,有利于克服不稳定气流的作用,克服空气阻力,提高球飞行的稳定性。(4)球的高速后旋,为球碰板后进篮筐提供了力学条件。(5)球的后旋为球碰篮筐内沿后进筐提供了力学条件。(6)球触篮筐后,球的后旋为减小球的反弹、增加落入篮筐的机会提供了力学条件。因此,在教学、训练和