晃动问题及其解决方法

——协调动作分析

王斌

 

动作过程中经常出现晃动，晃动会导致发力不充分，也影响动作准确性，消除晃动才能使动作协调流畅。本文从力学的角度，以肌群的协调关系为分析对象，分析和阐释了晃动产生的原因以及消除晃动的方法，并进而总结了肌肉在动作中的三个功能和肌群的协调方式。本文分析的具体动作是击球动作中的摆臂动作，如乒乓球运动的正手位击球和反手位击球动作中的大臂的摆动和小臂的摆动，涉及到的肌群包括肩臂部肌群。

 

本文的主要结论有三点：

 

1 三肌联动是人体肌群的基本协调组合。具备联动关系的三个肌肉，若能同时收缩，可避免晃动，若不能同时收缩，会引起晃动。

 

2 每个运动环节的肌肉在功能上有分工，包括紧固、动力、控制三种功能。三种功能的肌肉各司其职，可避免晃动，不能各司其职，易引起晃动。

 

3 各个运动环节之间的衔接依靠肌肉的起止点连接关系实现。首尾相连的肌肉具有联动关系，若能同时收缩，可使各运动环节衔接流畅，避免晃动，若不能同时收缩，会导致脱节和晃动。

一 晃动问题

 

人体的运动由多个环节的运动共同组成，如上肢的摆臂动作包括摆动大臂和摆动小臂两个环节。从环节的角度划分，动作中的晃动可分两类：环节内的晃动、环节间的晃动。

 

1、环节内的晃动。

 

每个运动环节都由骨骼和若干附属肌肉组成，这些肌肉若不能协调合作、有序发力，则会导致骨骼受力紊乱、出现晃动。

 

摆动大臂的动作，是由肱骨和9个附属肌肉完成的。这9个肌肉包括：肩胛下肌、冈上肌、冈下肌，胸大肌、三角肌、背阔肌，喙肱肌、大圆肌、小圆肌。这9个肌肉分别起自肩胛骨、锁骨和躯干，都止于肱骨，共同作用于肱骨，完成摆动大臂的任务。

 

肱骨受到9个肌肉的牵引，这些肌肉若不能协调有序地发力，则会引起肱骨的晃动，若能协调有序地发力，则可避免晃动。

 

摆动小臂的动作，是由桡骨、尺骨和9个主要的附属肌肉完成的。这9个肌肉，从总名称上看，可以是6个，包括：肱二头肌、肱三头肌、肱肌，肱桡肌、旋前圆肌、旋后肌。如果细分的话，实际上是9个：肱二头肌长头、肱二头肌短头、肱肌，肱三头肌内侧头、肱三头肌长头、肱三头肌外侧头，肱桡肌、旋前圆肌、旋后肌。这9个肌肉分别起自肩胛骨、肱骨，止于桡骨或尺骨，共同作用于小臂（包括桡骨和尺骨），完成摆动小臂的任务。

 

桡骨和尺骨受到9个肌肉的牵引，这些肌肉若不能协调有序地发力，则会引起小臂的晃动，若能协调有序地发力，则可避免晃动。

 

环节内的晃动问题，由动力方向和环节重心决定，动力方向通过环节重心，可避免晃动，动力方向偏离环节重心，可引起晃动。这里所说的环节重心是指动力所推动的所有环节的总重心，而不仅是指单个环节的重心。例如，胸大肌、三角肌、背阔肌是摆动大臂的动力肌群，其作用点虽然只在肱骨上，但其推动的环节是整个上肢，其动力方向要通过上肢的总重心（包括大臂、小臂、手、以及球拍的总重心），这样可以避免晃动，若偏离这个总重心，则会引起晃动。再例如，肱二头肌、肱三头肌、肱肌是摆动小臂的动力肌群，其发力的作用对象是小臂、手以及球拍，其动力方向要通过小臂、手和球拍的总重心，这样可以避免晃动，若偏离该重心则会引起晃动。

 

2、环节间的晃动。

 

两个运动环节不能同步协调、出现脱节现象，也会引起晃动，这样的晃动是由于相邻环节的肌肉发力衔接不流畅导致的。

 

例如，摆臂动作由摆动大臂和摆动小臂共同组成，摆动大臂的肌群和摆动小臂的肌群存在协调关系，若不能协调，则可能出现晃动或者脱节现象。

 

环节间的晃动问题，由相邻环节的肌肉连接关系决定，起止点相连（或称首尾相连）的肌肉（或肌束）同时收缩发力，可避免晃动，若分别先后收缩发力，则会引起晃动。例如，三角肌是摆动大臂的肌肉，肱肌是摆动小臂的肌肉，三角肌的止点和肱肌的一部分肌束的起点连接在一起，二者具有起止点连接关系，本文把这类具有起止点连接关系的肌肉称为首尾相连的肌肉。三角肌和肱肌同时发力，可衔接和协调大臂和小臂的摆动、避免晃动，若不能同时收缩发力，而是分别先后收缩，则会使大臂和小臂的摆动出现脱节和晃动的现象。

 

二 动力、重心和晃动的力学关系。

 

1 动力方向通过重心，可避免晃动，否则会引起晃动

动作是由动力和重力的合力完成的。动力是肌肉收缩产生的拉力，动力方向一般由肌肉的起止点位置决定，重力的作用点为重心，每个运动环节都有自己的重心，如球拍的重心、手的重心、小臂的重心，大臂的重心，若干运动环节组合起来则有这个组合的总重心，如手、小臂和大臂组合起来有一个总重心，可称为上肢的重心，人体作为一个整体，有一个总重心。

 

动力方向通过重心时，不会产生晃动；动力方向偏离重心时，会产生晃动。

 

例如，球拍重心由手控制，当手的作用力方向通过球拍重心时，球拍不会晃动；否则，球拍会发生晃动。

 

再如，手腕的发力是通过腕关节来推动手和球拍的，其作用力方向要通过手和球拍的总重心，可避免晃动，否则会引起晃动。

 

以此类推，小臂的发力通过肘关节推动小臂、手和球拍，其作用力方向要通过小臂、手和球拍的总重心；大臂的发力是通过肩关节来推动上肢的，其作用力方向要通过上肢和球拍的总重心。各个环节的发力都是如此，最后，脚的发力通过踝关节控制人体重心（严格地说，是人体和球拍的总重心，但两者之间的差异可以忽略不计），脚的发力形成蹬地动作，地面对人体产生反作用力，当这个反作用力的方向通过人体重心时，可以避免晃动。

 

总之，有效控制重心，是解决晃动问题的关键。控制重心的方法，是让动力方向通过重心。

 

在击球动作中，有三个重心是最重要的，球拍重心、上半身重心、人体重心。

 

球拍重心由上肢控制，上肢的运动，即各种摆臂动作和手法，最终目的是为了稳定地移动球拍，若能有效控制球拍重心，则可避免晃动。

 

上半身重心位于胸部中间位置，由躯干控制，躯干的运动由腰背部和腹部肌肉共同完成，躯干运动的目的是移动上半身重心。躯干是上肢的依托，如果上半身重心不能稳定移动，则上肢的运动也难以稳定。因此上半身重心的稳定移动是上肢有效发力的基础。常说的“以腰带动手臂发力”，可以理解为以上半身重心带动球拍重心。

 

人体重心位于髋部中间位置，由下肢控制，下肢的运动（步法）由腿部和脚部的肌肉完成，目的是移动人体重心。人体重心是上半身重心的基础，人体重心不稳定，则上半身重心也不能稳定，继而导致球拍重心也不能稳定，因此步法是躯干运动和上肢运动的基础。

 

击球动作可以理解为有效控制这三个重心，即让这三个重心稳定移动、避免晃动。以这三个重心为标记，击球动作可以简化为三段运动。一是人体重心相对于地面支撑点的移动，二是上半身重心相对于人体重心的移动，三是球拍重心相对于上半身重心的移动。这三段运动还可以理解为：脚带动腰，腰带动手臂，手带动球拍。如果这三段运动都能稳定进行、避免晃动，就可以形成协调流畅的击球动作。

2点动力、面动力

能否让动力方向顺利通过重心，取决于两个方面，一是动力的作用形式，本文以点动力和面动力两种动力形式来分析。二是重心位置的精确调整。本节分析动力的作用形式，重心位置的调整在后面阐述。

 

点动力：一个动力作用于物体的一个点，本文称为点动力。点动力作用于物体时，作用力方向必须通过重心才能避免物体晃动，即作用力方向必须与受力点与重心的连线重合，才能避免晃动，这是不容易实现的。

 

面动力：能够控制平面方向的动力组合，本文称为面动力。根据三点决定一个平面的原理，三个点动力能够组成一个面动力。三个点动力同时作用于物体的三个不同的点上，三个受力点组成一个三角形，这个三角形确定一个平面，三个点动力所形成的合力，能够控制三角形的方向，即能够控制一个平面的方向。当这样的面动力作用于物体时，只要重心位于三角形平面的移动方向之内，即可避免晃动。这是容易实现的。例如，三角架即可理解为一个面动力。

 

点动力和面动力的一个例子：一个只有一条腿的桌子，支撑腿对桌面的支撑力是点动力，当桌面的重心位于支撑腿上时，这个桌子可以保持平衡，否则就会失衡，如果桌面上再放置一个物体，当这个物体的重心与桌面的重心同在一条垂线上时，仍能保持平衡，但若偏离，就会失去平衡。一个有三条腿的桌子，三个支撑腿对桌面的支撑力组成面动力。三个支撑点组成一个三角形，桌面的重心位于这个三角形内的任何一点，都可以保持平衡，如果桌面上再放置一个物体，只要这个物体的重心位于三角形内，就总是可以保持平衡。

 

显然，点动力难以控制重心，面动力容易控制重心。

 

三 肌群协调的基本组合方式：三肌联动

 

单个肌肉收缩的基本作用原理是使起点和止点相互靠近。每个肌肉收缩的作用在人体解剖学中都有详细论述，本文不再重述。

 

单个肌肉收缩，对骨骼的拉力分别作用于肌肉的起点和止点，其作用力属于点动力。单个肌肉收缩，其拉力的方向需要恰好通过环节重心，才能避免晃动，这很难实现。另外，单个肌肉的动力方向单一，无法提供任意方向的动力。

 

在实际的动作过程中，避免晃动、实现任意方向上的动作是动作本身的基本要求，只有这样才能使动作即准确又灵活多变。这要求若干肌肉组合起来，以联合工作的方式完成动作。

 

三肌联动：附着于一个骨骼上不同位置的三个肌肉同时收缩（包括向心、离心、等长三种收缩方式），形成一个合力，共同作用于骨骼，这个合力是面动力，当环节重心处于这个面动力的方向上时，可以避免晃动。三个肌肉联合工作，还能够提供任意方向的动力，这样的肌群协调方式本文称之为三肌联动。

 

具备三肌联动关系的三个肌肉，其空间分布形态如同一个三角架。以大臂为例，胸大肌、三角肌、背阔肌，组成一个三肌联动结构；肩胛下肌、冈上肌、冈下肌，组成一个三肌联动结构；喙肱肌、大圆肌、小圆肌，也组成一个三肌联动结构。这9个肌肉组成3个三肌联动结构，其空间分布形态如同围绕肱骨的3个三角架，共同作用于肱骨，但其功能各不相同，在后面阐述。

 

三肌联动的力学作用与三角架的力学作用一样。

 

三角架的力学作用有两个：一是三角架可以稳定地支撑物体，即能够有效控制重心，二是通过调节三角架的三条腿的长短，可以在任意轴向上调节方向，具有万向调节能力。

 

三肌联动也是如此，其作用主要有两个：一是能够有效控制重心，即能有效地让动力方向通过重心，避免晃动。二是具有万向调节能力，即能够在三个肌肉的控制范围内提供任意方向上的动力。

 

例如，胸大肌、三角肌、背阔肌组成的三肌联动结构负责摆动大臂。

 

当胸大肌和三角肌做向心收缩，背阔肌做离心收缩，三肌收缩的合力形成正手位击球的摆动大臂动作，当上肢重心位于合力方向上时，可避免晃动，否则会引起晃动。另外，胸大肌和三角肌的收缩幅度可以有差异，这个差异能够调节正手位摆动大臂的方向。

 

当背阔肌和三角肌做向心收缩，胸大肌做离心收缩，三肌收缩的合力形成反手位击球的摆动大臂动作，当上肢重心位于合力方向上时，可避免晃动，否则会引起晃动。另外，背阔肌和三角肌的收缩幅度可以有差异，这个差异能够调节反手位摆动大臂的方向。

 

当胸大肌、三角肌、背阔肌依次轮流先做向心收缩、再做离心收缩，可以形成大臂的环转。

 

当胸大肌、三角肌、背阔肌同时做等长收缩，则其作用如同一个静态的三角架，可固定大臂，三个肌肉的长度可以通过收缩幅度进行调整，如同三角架的三条腿的长度可以调整一样，相应的动作效果是可将大臂固定在三肌可控范围内的任何方向上。

 

所以，三肌联动是人体肌群协调工作的基本方式。具有三肌联动关系的肌肉，若不能形成联动关系，即不能同时收缩发力，则难以有效控制重心，容易导致晃动，并且也无法灵活调整动作方向。

 

四 人体运动系统的工作模式及肌肉的三个功能分类

 

人体运动系统的工作模式与人造运动机械（如汽车）的工作模式相似，从力学的角度看，都要具备三个基本功能：紧固、动力、控制。紧固是指保持各组件紧密连接成一个整体，动力是指提供移动的动力，控制是指精确调整和控制运动方向。

 

以汽车为例，紧固功能由紧固件（如螺栓、铆钉等）完成，负责把所有零部件紧密连接成一个整体；动力功能由发动机和变速箱完成，负责提供从启动到多级加速的动力输出；控制功能由方向盘完成，负责精细调整和控制运动方向。

 

肌肉也有同样的三个功能。在人体运动系统中，紧固是指保持关节紧密连接，动力是指提供骨骼移动的动力，控制是指微调重心并精确控制动作方向。这些功能由不同的肌肉（或一个肌肉的不同肌束）分别实现，完成相应功能的肌肉可分别称为紧固肌、动力肌、控制肌。其中动力肌又可细分为启动肌（或启动肌束）和加速肌（或加速肌束）。

 

在大臂处，肩胛下肌、冈上肌、冈下肌是紧固肌，它们组成的三肌联动结构是紧固肌群；胸大肌、三角肌、背阔肌是动力肌，它们组成的三肌联动结构是动力肌群；喙肱肌、大圆肌、小圆肌是控制肌，它们组成的三肌联动结构是控制肌群。

 

在小臂处，肱肌是多功能肌，具有紧固、启动、加速三个功能。肱肌、肱三头肌内侧头、肘肌、旋前方肌是紧固肌，共同组成紧固肌群；肱二头肌长头、肱二头肌短头、肱三头肌长头、肱三头肌外侧头是动力肌，共同组成动力肌群；肱桡肌、旋前圆肌、旋后肌是控制肌，共同组成控制肌群。

1 紧固肌

 

紧固肌一般是起点和止点都在关节附近的短肌肉。在大臂环节，肱骨和肩胛骨之间的紧固肌包括肩胛下肌、冈上肌、冈下肌。如同螺栓在两个零件的连接处将它们连接在一起一样，紧固肌的作用也是将两个骨骼紧密连接在一起，保持关节的紧固状态而非松懈状态，因而称之为紧固肌。

 

紧固肌的作用原理是动态地紧固关节，这是它与螺栓不同的地方，螺栓的作用是让两个零件之间处于完全固定的状态，而紧固肌的作用是在关节转动过程中始终保持关节面紧密贴紧，因而紧固肌的紧固作用是动态的，要通过紧固肌的适当收缩而实现。紧固肌的收缩幅度要和动力肌的收缩幅度保持一致，这样能避免晃动，否则会导致晃动。

 

紧固肌若不能充分发挥效力，会导致两方面的状况。一是，关节松散，在动作过程中会导致晃动，二是，为防止关节松散，动力肌被迫参与紧固关节的工作，这会影响动力肌的发力，导致动作僵硬无力。

 

例如，若肩胛下肌、冈上肌、冈下肌不能充分发挥效力，则肩关节松散，易晃动；为了防止肩关节松散，三角肌被迫参与紧固肩关节的工作，形成“架肩”的姿态，这会导致肩部僵硬，三角肌无法充分发力。

2 动力肌

动力肌是长肌肉，也是人体中的强大肌肉。肌肉的长度长，其收缩能够提供足够长的移动行程；肌肉强壮，其收缩能够提供足够强劲的动力，因而这类肌肉适合提供动力。摆动大臂的动力肌包括胸大肌、背阔肌、三角肌，摆动小臂的动力肌包括肱二头肌、肱三头肌、肱肌。

 

动力肌可以在动作的全程中始终提供动力，从而保证动作的全程都是在动力控制下完成，而非依靠惯性完成。当动作的全程都在动力控制下完成时，在动作的任何阶段都能稳定运行并且还具有调整方向的能力。当动作过程中有依靠惯性完成的阶段，因为依靠惯性运行是失控状态，不具有调整能力，若动作不需进行调整，依靠惯性也能保持稳定运行，但若需进行调整，从惯性状态再转入控制状态，则易导致晃动。另外，依靠惯性运行，在受外力冲击时易产生晃动，如在击球瞬间若依靠惯性击球，则球的冲击力易引起球拍和身体的晃动。

 

动力肌全程提供动力的方式类似于汽车的动力输出方式，包含启动和多级加速的若干过程，也可将这个过程简化为两个步骤：启动和加速。

 

动力肌可进一步细分为启动肌和加速肌，或启动肌束、加速肌束。启动肌（或肌束）在启动阶段提供动力，加速肌在加速阶段提供动力。

 

有的动力肌已经分化为两个肌肉，可分别称之为启动肌和加速肌。如摆动小臂的动力肌有肱二头肌，肱二头肌由两个肌肉组成，肱二头肌长头、肱二头肌短头，其中长头为启动肌、短头为加速肌。肱三头肌的情况也类似，肱三头肌由三个肌肉组成，肱三头肌内侧头、肱三头肌长头、肱三头肌外侧头，内侧头起紧固作用，是紧固肌，长头和外侧头起动力作用，是动力肌，长头是启动肌、外侧头是加速肌。

 

有的动力肌是一个肌肉，其结构为羽状肌，止点为一个点，以一个肌腱止点附着在骨骼上，起点则有多个，诸多肌束的起点呈线状或椭圆形的面状分布在骨骼上，形成长短不同的多个肌束。这些肌束由短至长依次收缩发力，可提供从启动到多级加速的全部动力过程。羽状肌常常是多功能肌，不仅起动力作用，还要起紧固作用，可将其肌束由短至长分为三部分：紧固肌束、启动肌束、加速肌束。例如肱肌，其肌束可分三部分，短肌束起紧固肘关节的作用，即紧固肌束，其它肌束起动力作用，中等长度的肌束是启动肌束、长肌束是加速肌束。再例如，摆动大臂的三个动力肌，胸大肌、背阔肌、三角肌都是羽状肌，如同肱肌一样，其肌束都可分为三部分，分别起到紧固、启动、加速的作用。

 

击球点。最佳的击球点是启动和加速两个发力步骤的衔接点。以正手位击球的摆动小臂动作为例，肱二头肌是摆动小臂的动力肌，在启动阶段，肱二头肌长头收缩发力，随之在加速阶段，肱二头肌短头收缩发力。在启动和加速的衔接点上，肱二头肌长头的发力即将结束，肱二头肌短头的发力刚刚开始，即在这个时点上，肱二头肌长头和肱二头肌短头都处于发力阶段，是最佳的击球点。人体的各个环节都是如此，在这个时点击球，也即是常说的“将全身的力量集于一点”，效果最好。

3 控制肌

控制肌一般是细小的肌肉，其收缩能引起骨骼的轻微移动，因而具有微调功能。大臂的控制肌包括喙肱肌、大圆肌、小圆肌，小臂的控制肌包括肱桡肌、旋前圆肌、旋后肌。

 

控制肌的作用原理是：通过轻微地拉动骨骼，对运动环节的姿态进行微调。调整姿态可以达到两个目的，一是，对环节重心进行细微调整，起到精细调整和控制重心的作用，以此保证重心准确位于动力肌的发力方向上，避免晃动；二是，调整姿态也意味着调整了动力肌的起止点位置，从而调整了动力肌的发力方向，即能够对动作方向进行精细的调整和控制。控制肌的功能类似于汽车的方向盘，因而称之为控制肌。

 

例如，喙肱肌、大圆肌、小圆肌组成一个三肌联动结构，它们都是细小的肌肉，其收缩能引起肱骨的轻微移动，即能实现精细的调整，或称微调。微调的效果，一是调整大臂的重心位置，保证重心位于动力肌的动力方向上，二是，同时也调整了胸大肌、三角肌、背阔肌等动力肌止点的空间位置，从而对动作方向进行了精确的调整和控制。

 

控制肌虽小，但在准确性要求很高的动作中（如球类运动的击球动作）起关键作用。

 

五 环节之间的衔接和协调

 

人体由若干环节组成，每个环节都有自己的肌群，可独立发力，形成各环节自身的运动。但人体作为一个整体，所有环节的运动需要协调一致，否则会出现脱节和晃动的情况。

 

首尾相连的肌肉。环节之间的衔接和协调，依靠肌肉的起止点连接关系实现。相邻的两个环节的肌群，相互之间具有起止点连接关系，即一个环节的肌肉的止点与下一个环节的肌肉的起点连接在一起。本文将这种具有起止点连接关系的肌肉称为首尾相连的肌肉。

 

例如，斜方肌与三角肌，三角肌与肱肌，冈上肌与肩胛提肌，肩胛下肌、冈下肌与菱形肌，都是首尾相连的肌肉。

 

首尾相连的肌肉具有联动关系，同时收缩可保持相邻环节运动的协调一致，避免晃动；若不能同时收缩而是先后收缩，则会导致脱节和晃动。

 

肌肉的首尾相连关系，从手指尖到脚趾尖，贯穿全身，通过它们的联动关系，人体能够作为一个整体协调一致地运动。

 

首尾相连肌肉的力学分析。起止点相连的两个肌肉，先后收缩，则会相继产生两个方向各异的作用力，导致骨骼晃动；若同时收缩，则会形成一个方向的合力，避免骨骼晃动。

  

每个环节都有三种功能的肌肉，即紧固肌、动力肌、控制肌。相邻环节肌肉的首尾相连关系也是按功能分类的，紧固肌和紧固肌首尾相连，动力肌和动力肌首尾相连，控制肌和控制肌首尾相连。通过这样的起止点连接关系，所有环节的肌群连接成一个整体，构成人体运动系统，并分为三个子系统：紧固系统、动力系统、控制系统。紧固系统负责把全身连接成一个整体，动力系统负责全身的移动，控制系统负责精确控制重心和动作方向。当所有子系统都能形成联动关系，就可以做出整体的协调流畅动作。