榮 磊

(安徽文達(dá)信息工程學(xué)院，安徽合肥 231201)

在足球訓(xùn)練教學(xué)中，教師靈活運(yùn)用力學(xué)原理對學(xué)生的足球訓(xùn)練進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)，有助于引導(dǎo)學(xué)生深入理解足球技術(shù)動作蘊(yùn)含的力學(xué)原理，并增強(qiáng)足球訓(xùn)練的科學(xué)性和有效性，使學(xué)生熟練掌握各項(xiàng)足球技術(shù)動作，不僅能有效改善足球訓(xùn)練教學(xué)效果，還能大幅度提高學(xué)生的足球技術(shù)水平。因此，力學(xué)原理在足球訓(xùn)練教學(xué)中具有重要的指導(dǎo)作用。

1 用力學(xué)原理對擲界外球訓(xùn)練進(jìn)行指導(dǎo)

在以往的足球訓(xùn)練中，多數(shù)球員認(rèn)為將足球從場外拋進(jìn)場內(nèi)即可，無需對擲界外球進(jìn)行專門訓(xùn)練。這種認(rèn)識是錯誤的。在足球比賽中，部分球員能在對方地線附近如發(fā)射炮彈一般將足球有效擲入禁區(qū)。相對于用腳踢球，用手拋擲球具有更強(qiáng)的精準(zhǔn)性，且給對方造成的威脅更大，甚至有助于隊(duì)友得分。因此，球員有必要強(qiáng)化擲界外球練習(xí)。用力學(xué)原理對擲界外球進(jìn)行指導(dǎo)，能將界外球拋擲出更遠(yuǎn)的距離?；诹W(xué)原理，對斜拋運(yùn)動物理模型進(jìn)行構(gòu)建，如圖1。

圖1 斜拋運(yùn)動物理模型

其中，初速度v0以及重力加速度g二者均為定值，若sin2θ取最大值，則l值最大。sin2θ其相應(yīng)的最大值為1，那么，當(dāng)θ為45°時，l值最大。據(jù)此，在擲界外球時，足球與水平面呈現(xiàn)出45°夾角時，能將足球拋擲得更遠(yuǎn)。擲界外球深受人體各個肌肉群，諸如腰腹、背部、腿部以及手臂肌肉群等影響，將足球拋擲出去的最佳角度并不能達(dá)到45°。生物力學(xué)以及相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在足球運(yùn)動實(shí)際中，足球拋擲距離最遠(yuǎn)的角度大致是30°，足球運(yùn)動員擲界外球時的拋擲角度宜在25°到30°之間[1]。

基于上述力學(xué)原理，足球運(yùn)動員能了解擲界外球時拋擲足球的最佳角度，在訓(xùn)練實(shí)踐中有意識地進(jìn)行強(qiáng)化練習(xí)，形成適用于自身的拋擲足球最佳角度，可在擲界外球時將足球拋擲出更遠(yuǎn)的距離，為足球比賽的成功增加勝算[2]。

2 用力學(xué)原理對弧線球訓(xùn)練進(jìn)行指導(dǎo)

弧線球是指足球并非保持直線路線在空中飛行，而是在空中飛行中呈現(xiàn)出曲線路線。在重力影響下，除了自由落體以及豎直上拋這兩類豎直方向的運(yùn)動之外，其他運(yùn)動，若不受外力影響，將呈現(xiàn)出曲線運(yùn)動軌跡，在理想狀態(tài)下，其運(yùn)動軌跡是拋物線。但在足球運(yùn)動中，弧線球并不完全等同于力學(xué)上的拋物線運(yùn)動，因?yàn)榛【€球運(yùn)動并不是處于一個豎直平面，而是在水平方向上存在偏轉(zhuǎn)，屬于三維空間的運(yùn)動[3]。因此，弧線球的空中運(yùn)動軌跡類似于具有彎曲弧度的香蕉。因此，也將弧線球稱之為香蕉球。基于力學(xué)原理，對形成弧線球的物理原因進(jìn)行分析。

在初中物理課程中有一個與弧線球形成的物理原因存在一定相關(guān)性的小實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)如下：玻璃漏斗開口向下放置，用手托著乒乓球從漏斗大口放入，從漏斗的細(xì)玻璃管向下方向吹氣，乒乓球不會被吹落在地，而是會上升，緊貼住玻璃漏斗的進(jìn)氣口。采用伯努利原理可解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在流體中，某處流速越大，該處壓強(qiáng)越??；某處流速越小，該處壓強(qiáng)越大。從漏斗上部的玻璃細(xì)管向下方吹氣，吸管具有相對較小的孔徑，吹出的氣流具有較快的速度，而漏斗下方開口較大，將吹到開口處的氣流分散開來，減小了氣流速度，這就導(dǎo)致漏斗開口處的氣壓比漏斗上方氣壓大，形成氣壓差，因而進(jìn)氣口會吸住乒乓球。

運(yùn)動員踢弧線球時，腳接觸球面時足弓相應(yīng)的用力方向并非正對足球球心，而是存在偏轉(zhuǎn)，以腳內(nèi)側(cè)用力向側(cè)前方踢出，腳內(nèi)側(cè)與足球表面產(chǎn)生摩擦，加上力矩影響，將導(dǎo)致足球在飛出時伴隨旋轉(zhuǎn)[4]。如下圖2所示。

圖2 弧線球示意圖

在足球上方，即B點(diǎn)位置處氣流與足球相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向相同，在足球下方，即D點(diǎn)位置處氣流與足球相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向相反。因此，足球B點(diǎn)處空氣流速比D點(diǎn)處空氣流速大?；诓?，足球B點(diǎn)處承受的氣壓比D點(diǎn)處承受的氣壓大，進(jìn)而形成一個方向向上的力。在該力的作用下，足球運(yùn)動軌跡會呈現(xiàn)出向上偏轉(zhuǎn)。在足球運(yùn)動中，運(yùn)動員可根據(jù)足球比賽的實(shí)時狀況，對左腳踢球或者右腳踢球進(jìn)行靈活選用，使足球呈現(xiàn)出逆時針旋轉(zhuǎn)或順時針旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生不同的足球運(yùn)動軌跡。

基于上述力學(xué)原理，在日常足球訓(xùn)練中，運(yùn)動員可對足球旋轉(zhuǎn)特性進(jìn)行充分利用，對足球運(yùn)動的具體方向和實(shí)際速度進(jìn)行控制[5]。在力學(xué)原理的科學(xué)指導(dǎo)下開展足球訓(xùn)練，大幅度提升足球傳球水平以及罰球水平，增加破門得分的概率。

3 用力學(xué)原理對點(diǎn)球訓(xùn)練進(jìn)行指導(dǎo)

在足球比賽中，點(diǎn)球是常見的判罰手段。通常，兩支足球隊(duì)需要在足球比賽中分出勝負(fù)。若在常規(guī)的90 min內(nèi)，兩支足球隊(duì)未能分出勝負(fù)，即進(jìn)行30 min的加時賽，若還是不能分出勝負(fù)，即需要以點(diǎn)球的方式來決定兩支足球隊(duì)的勝負(fù)。還有一種情況，即在球場禁區(qū)，一方球員將對方球員撞倒，或者符合其他罰球條件，裁判即會判定罰點(diǎn)球。

點(diǎn)球不僅考驗(yàn)罰球運(yùn)動員的足球技術(shù)水平和心理素質(zhì)，還考驗(yàn)守門員的技術(shù)水平。守門員需將罰球運(yùn)動員呈現(xiàn)出的實(shí)際運(yùn)動狀況作為依據(jù)，并對之進(jìn)行科學(xué)預(yù)判，向?qū)Ψ角騿T的來球方向撲去，實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)球的準(zhǔn)確撲守。足球守門運(yùn)動員為什么要先對點(diǎn)球做出預(yù)判再撲球呢？原因如下：點(diǎn)球點(diǎn)與球門距離過近，實(shí)際距離僅為9.15 m。罰點(diǎn)球時，球的速度大致為30 m·s-1。這就意味著守門員的反應(yīng)時間僅有0.6 s。在如此短暫的時間內(nèi)，守門員無暇對自身狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，僅能以罰球球員作出的踢球動作作為依據(jù)，并結(jié)合罰球球員踢球習(xí)慣，對罰球進(jìn)行預(yù)判，存在很大的不確定性和運(yùn)氣成分[6]。因此，在足球比賽實(shí)際中，守門員極有可能對罰點(diǎn)球出現(xiàn)誤判。

罰點(diǎn)球時，守門員通常保持緊張的精神狀態(tài)。同時，罰球球員的精神狀態(tài)也較為緊張。罰點(diǎn)球存在較大的難度。相關(guān)專家曾對罰點(diǎn)球這一問題進(jìn)行過深入研究，通過分析對比大量數(shù)據(jù)，并結(jié)合力學(xué)原理，得出如下結(jié)論：點(diǎn)球飛向球門時緊貼地面，則能實(shí)現(xiàn)最高的命中率。原因是，守門員身高較高，且手臂較長，具有發(fā)達(dá)的腿部肌肉和良好的彈跳力，極易對左右兩側(cè)以及上方向作出精準(zhǔn)的撲球動作，若守門員正確預(yù)判到點(diǎn)球的來向，能輕易撲到點(diǎn)球。若來球緊貼地面，守門員需快速倒地，才能撲到來球。這要求守門員快速移動其重心。但實(shí)際上，守門員手臂下移速度低于10 m·s-1，點(diǎn)球飛行速度遠(yuǎn)大于守門員手臂下移速度。這就導(dǎo)致即使守門員對點(diǎn)球來球作出正確預(yù)判，也難以將點(diǎn)球運(yùn)動路線完全擋住，無法有效阻止進(jìn)球。在踢點(diǎn)球時，使球緊貼地面，能有效提高點(diǎn)球命中率[7]。

4 用力學(xué)原理對抽射技術(shù)訓(xùn)練進(jìn)行指導(dǎo)

4.1 動量定理在足球抽射技術(shù)訓(xùn)練中的指導(dǎo)作用

動量定理是指物體動量的增量與其所受合外力沖量相等。可采用如下公式表示：

Ft=Δv·m=m(v2-v1).

其中，F(xiàn)t是指物體所受沖量，m是指物體質(zhì)量，v1是指物體初速度，v2是指物體末速度。

基于該力學(xué)原理，對足球抽射技術(shù)進(jìn)行分析。在足球運(yùn)動中，以抽射技術(shù)射門，通常要將足球踢出更遠(yuǎn)?；趧恿慷ɡ恚裟茉黾咏o足球的沖力，縮短腳面接觸足球的時間，能將足球踢出更遠(yuǎn)。在足球訓(xùn)練實(shí)踐中，球員要從力學(xué)角度對踢球動作要領(lǐng)進(jìn)行深入分析和熟練掌握，先向后擺動大腿，借助肌肉拉伸，形成彈力，結(jié)合關(guān)節(jié)運(yùn)動，以大腿帶動小腿，并向后擺動，將產(chǎn)生如下效果：一是有效增大髖關(guān)節(jié)相應(yīng)的轉(zhuǎn)動角速度，使小腿呈現(xiàn)出彎曲狀態(tài)，并拉伸股四頭肌，提高肌肉的興奮性，并增大股四頭肌肌力；二是有效增大膝關(guān)節(jié)相應(yīng)的轉(zhuǎn)動角速度，膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角速度越大，小腿的運(yùn)動弧線越長。在踢足球時，僅需對膝關(guān)節(jié)給予一個力，借助小腿對踝關(guān)節(jié)進(jìn)行帶動，完成向前踢球這一動作。通過上述方式，能實(shí)現(xiàn)對肌肉力量的有效節(jié)省，并對肌肉作用時間進(jìn)行有效延長，大幅度提高沖力。在足球比賽中，球員要實(shí)時掌握具體情況，靈活變通，有效對擺腿速度以及擺腿幅度進(jìn)行控制，確保對足球運(yùn)行距離的有效控制。

4.2 動量矩守恒定理在抽射技術(shù)訓(xùn)練中的指導(dǎo)作用

動量矩守恒原理是指將物體視為一個質(zhì)點(diǎn)，若其所受外力矩為零，其對該點(diǎn)或該軸的動量矩不變。在足球運(yùn)動中，對抽射技術(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，球員通常將髖關(guān)節(jié)作為相應(yīng)的轉(zhuǎn)動軸，展開各項(xiàng)相關(guān)動作。球員擺腿時，上臂呈現(xiàn)出從下往上方向的揮動，這一動作即符合了動量矩守恒原理，能確保身體平衡，并增強(qiáng)動作的協(xié)調(diào)性。在足球訓(xùn)練中，球員通過直臂揮動，促進(jìn)上、下肢平衡，并對上臂揮動的實(shí)際距離進(jìn)行加長，且能加快揮動速度。據(jù)此，在足球抽射技術(shù)訓(xùn)練中，可加強(qiáng)對球員肩膀力量的有效鍛煉，有效增強(qiáng)身體的平衡性。另外，球員擺動大腿至垂直面時，對小腿前擺的實(shí)際速度進(jìn)行制動并提高，形成動量矩傳遞，能促進(jìn)球員踢球力量的大幅度提高[8]。

5 結(jié)語

力學(xué)原理與足球運(yùn)動具有極為緊密的聯(lián)系。在足球訓(xùn)練過程中，充分利用力學(xué)原理對擲界外球、弧線球、點(diǎn)球等進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)，能有效增強(qiáng)足球訓(xùn)練效果，并大幅度提高足球運(yùn)動員的足球技術(shù)水平和競技能力。因此，足球教練要立足于足球訓(xùn)練實(shí)踐，通過力學(xué)原理加強(qiáng)對足球訓(xùn)練的指導(dǎo)。