乒乓球拍的研制方法初探

――请教王吉生先生之三

2012年2月10日

【内容提要】本文从乒乓球拍的地位、作用以及乒乓球拍在研制过程中所遇到的问题出发，探讨了如何将乒乓球拍的研制与乒乓球竞技系统紧密结合以及如何将乒乓球拍从定性分析到定量分析的过程，并对乒乓球拍研制中的一些案例进行分析，得出了以系统工程学的思想为主导和以数学、物理学为工具的结合方法，就是乒乓球拍中的研制方法。

【关键词】乒乓球拍/地位与作用/研制方法/案例分析

【正文】

一、  乒乓球拍的地位与作用

(一)、 乒乓球拍的地位

乒乓球竞技运动的胜负是以乒乓球的运行轨迹来判定的，乒乓球竞技运动的规则规定，乒乓球拍是使乒乓球产生运动的唯一指定工具。因此，无论采取什么竞技策略、竞技方式、竞技技巧，乒乓球运动的整个竞技过程始终都是通过球拍来完成的且只能通过球拍来完成，从这个意义上来说，乒乓球竞技的胜负是通过乒乓球拍来完成的。

乒乓球竞技的胜负由乒乓球的运行轨迹来判定，乒乓球拍是使乒乓球产生运动的唯一工具，这就是乒乓球拍的地位。

(二)、 乒乓球拍的作用

乒乓球拍是乒乓球竞技中唯一可以对球实施击打并使乒乓球产生运动的工具，其在乒乓球竞技中的作用表现在以下三个方面：

1.  提供击打器材

2.  完善击打质量

3.  革新击打方式

二、    乒乓球拍的研制目的与途径

乒乓球拍的研制有两个目的，一个目的是为了革新击打方式，另一个目的是为了完善击打质量。

(一)、 革新击打方式的研制目的

所谓革新击打方式的研制目的，就是要研制出具有新的性能的球拍，使得乒乓球竞技人员结合新球拍的性能采取新的击打方式，使得击打出的球让对手的回击难度加大或回击失误。典型的例子就是反胶的发明，反胶的发明使得整个乒乓球的竞技方式发生了彻底的改变，从而极大地促进了乒乓球竞技运动的发展。

(二)、 革新击打方式的研制途径

1.     了解乒乓球竞技系统的基本框架；

2.     深刻理解乒乓球的运行规律；

3.     定量分析乒乓球运行的物理动因；

4.     优选乒乓球的运行轨迹；

5.     建立乒乓球运行与物理动因的逻辑关系；

6.     研制和生产符合物理动因的击打器材；

7.     提出能紧密结合球拍性能的新的击打方式。

(三)、 完善击打质量的研制目的

所谓完善击打质量的研制目的，就是在竞技人员的击打方式不变或微调的状态下，使用研制出的新球拍击打出的球的质量更高，造成对手回击困难或回击失误。比如中台拉弧圈球时，竞技者用同样的击打方式使用新球拍击打出的球的速度更快、旋转更强、稳定性更高等。

(四)、 完善击打质量的研制途径

1.     了解乒乓球竞技系统的基本框架；

2.     知晓乒乓球拍在竞技中所起的作用；

3.     熟知球拍在竞技中发挥作用的方式；

4.     分析各种击打方式对球拍的性能要求；

5.     研究球拍性能要求所需要的物理参数；

6.     建立物理参数与制作工艺的对应关系；

7.     根据对应关系进行球拍的研制与生产。

注：

如无特别说明，本文的探讨仅限于完善击打质量的范围。

三、  乒乓球拍研制中存在的问题

乒乓球拍在乒乓球竞技中的地位和作用，决定了乒乓球拍研制的重要性，但目前乒乓球拍在研制过程中遇到了一些问题，而要解决这些问题存在着一定的难度。

(一)、 问题的表现

乒乓球拍研制中存在着诸多的问题，问题的表现主要在：

1.  要求模糊

乒乓球运动员及乒乓球业余爱好者对球拍的要求大都是较为模糊的，比如手感好、易控制、速度快、底劲足、吃球深、拉球转等，乒乓球拍的器材生产商对外的广告宣传也大都采取类似模糊的词语，这种双向的模糊性导致了乒乓球拍研制中的迷茫，也不利于乒乓球拍研制的深入与发展。

2.  标准缺失

乒乓球拍性能的模糊性来源于乒乓球拍研制领域里的标准缺失。目前乒乓球拍的研制领域里尚没有一个较为科学的、完整的标准体系，虽然有一些公司采取了一定的标准，但这样的标准较为零碎而模糊，且各公司也是各行其道，缺乏相互之间的对应关系，整个研制领域里的标准较为混乱。

3.  性能分离

现在的乒乓球拍的研制是分离的，也就是说研究底板的人员专注于底板性能的研制，研制套胶的人员专注于套胶性能的研制，殊不知采取分离式方法研制出的底板和套胶，其球拍的性能往往并不能达到研制者的期望值，因为乒乓球拍是通过内层的底板与外层的套胶联合发挥作用的，所以分离式的研制并不是有效的研制方法。

注：

乒乓球竞技规则虽没有强制性地规定乒乓球拍表面必须要有覆盖物，但现在没有人会在竞技中使用没有覆盖物的球拍，因此我们可以认为乒乓球拍的表面是有覆盖物的。

(二)、 解决的难度

1.  建立标准

乒乓球竞技者使用乒乓球拍击打乒乓球，利用的就是乒乓球拍的物理特性，而乒乓球拍的物理特性都是可以用精确的数值来表示的，所以在精确数值的基础上建立一套标准体系应该说不是一件特别困难的事情，但这样的标准体系由于其非技术性因素，至今尚没有或无法出台，这就使得乒乓球拍的研制缺乏了明确的目标性。

2.  量化分析

乒乓球拍的性能是由许多因素构成的，形状、重量、硬度、弹性、摩擦系数、震动频率等都是影响乒乓球拍性能的因素，而这些因素都是可以量化的，难度在于如何将这些可以量化的因素与乒乓球竞技者的模糊要求建立对应关系，而且这样的对应关系必须是科学的、有效的，是为广大的乒乓球竞技者所认同的。

3.  因素复杂

乒乓球竞技系统是一个相当复杂的系统，乒乓球拍的性能是这个复杂的竞技系统中的一个环节，因此，乒乓球拍的研制必须与整个乒乓球竞技运动相结合，特别是要与竞技者相结合，只有结合得紧密才能充分发挥乒乓球拍的作用。

四、  乒乓球拍的研制方法与应用

(一)、 系统工程思想的引入

由于乒乓球拍的性能必须与乒乓球竞技紧密结合，乒乓球拍研制的前提条件就是必须对乒乓球竞技系统有一定程度的研究，而整个乒乓球竞技系统是一个庞大而复杂的系统，要研究清楚这个庞大而复杂的系统并最终解决乒乓球拍的研制问题，就必须要引入系统工程学的思想方法。

系统工程的思想方法产生于上个世纪五十年代，到了六十年代就得到了广泛的应用，我国的两弹一星以及载人航天工程就是应用系统工程学的思想方法而取得成功的最好的案例之一。

系统工程的核心思想就是将一个复杂的大问题划分为若干相对简单的小问题，在解决了所有小问题的基础上再最终解决大问题。

(二)、 竞技系统的划分原则

采取系统工程的思想方法，首要的问题就是将乒乓球竞技系统进行划分，系统的划分有多种方法，但无论用什么方法进行划分，均应遵循一定的原则，这个原则应该满足独立性、关联性和完整性的要求。

1.  独立性：划分后的子系统边界清晰，相互之间没有交叉；划分后的子系统能较容易地采用现代的知识体系与工具进行分析研究。

2.  关联性：子系统中的因素对整个大系统有影响，又要受到其他子系统的促进或制约。

3.  完整性：各子系统的组合能完全覆盖整个大系统，也即每一个对大系统有影响的因素都可以归于某个子系统之中。

(三)、 竞技系统的具体划分

我们可以将乒乓球竞技这个复杂而庞大的系统，按照独立性、关联性、整体性的原则划分为如下子系统：

1.  竞技规则：这是对乒乓球竞技运动影响最大的子系统，乒乓球运动之所以是乒乓球运动以及乒乓球运动的现状与发展都是由乒乓球的竞技规则所决定的。

2.  竞技环境：是指竞技活动过程中的场地、裁判、观众等，其中包含主场、客场、空气密度、空气湿度、观众呐喊、队友助威等。

3.  竞技人员：参入竞技的人员，其中包含竞技人员的技术水平、生理条件、心理素质、竞技状态等。

4.  竞技策略：在规则允许的范围内针对对方的技术和技术组合，采取相应的技术和技术组合并意图取得竞技胜利的方法，这其中包含击球的方式、快慢、方向等。

5.  击打方式：是指乒乓球球拍与球之间相互作用的方位与过程，方位表现在相互作用的位置与乒乓球台之间的相对空间关系，过程表现在球拍与球的撞击、摩擦时的角度、力的大小、作用部位及其作用时间。击打方式在视觉上可表现为攻、拉、挑、推、搓等。

6.  击打器材：即乒乓球拍。

7.  击打效果：指乒乓球被竞技人员持拍击打后的运行状态，其中包括乒乓球的空间位置、飞行方向、飞行快慢、自身旋转等。

以上的子系统是从乒乓球竞技运动影响因素的角度出发进行的粗略划分，每个系统还可以进一步地细分。当然，这样的划分方法并不是唯一的，也可以从不同的角度出发进行划分。

(四)、 乒乓球拍的研制方法

采用系统工程的核心思想研制乒乓球拍是解决乒乓球拍研制中存在的诸多问题的有效方法。

1.  了解乒乓球竞技系统的最基本的规律；

2.  制定乒乓球竞技系统划分的基本原则；

3.  将乒乓球竞技系统划分为若干子系统；

4.  明确球拍在竞技活动中的地位和作用；

5.  分析出击打器材子系统的输入与输出；

6.  调整击打效果的参数并对其进行优选；

7.  在数据测量的基础上建立关联数据库；

8.  对数据进行分析以量化球拍性能指标；

9.  根据球拍的指标确定球拍的生产目标。

按照这样的方法确立的目标，生产出的乒乓球拍不仅可以从宏观上达到与乒乓球竞技运动的紧密结合，而且还可以从微观上为乒乓球运动员进行量身定做。

五、  球拍研制中的几个案例分析

(一)、 案例一：个性化与定量分析

乒乓球竞技者由于训练水平、生理结构、打球风格等的不同，对乒乓球拍的要求也就不同，这就出现了乒乓球拍的个性化的问题。解决这个问题的难度在于竞技者对个性化的要求通常都是模糊的，而乒乓球拍的研制与生产需要定量化。

下面举例说明如何解决个性化与定量分析相互之间的冲突：

1.  个性化之球拍底劲

底劲足是乒乓球竞技者在实施攻击时、特别是站位中台拉弧圈球时对乒乓球拍的要求之一，但底劲足是一个比较模糊的概念，不仅模糊，而且还可能出现针对同样一只球拍有人说底劲足、有人说底劲不足的现象，其原因就在于球拍在制作中采用了材质组合技术，导致了球拍在不同压力的情况下所表现出的弹力并非是一个简单的线性函数的缘故。所以，底劲足这个要求用数字进行科学地界定存在一定的难度，特别是针对不同竞技者的要求进行定量分析，难度更高。

如何解决这个问题呢？

要解决这个问题，首要的是要搞清楚底劲足的基本概念。

所谓底劲足，就是竞技者在攻击时特别是在中台进攻时采用攻击型的击打方式所击打出去的球的质量要高，也就是说击打出去的球要有较高的速度与旋转，特别是球的飞行速度要高。

这样的个性化要求如何进行定量分析呢？

我们知道，作为击打器材子系统来说，击打方式是输入，击打效果是输出，底劲足的要求就是在击打方式不变的情况下改变击打效果，也就是说同样的击打方式击打出去的球的飞行速度要高。

我们可以假定竞技者持用新的球拍站位中台按照原来的击打方式（比如拉弧圈球）将球击打后，球的飞行速度提高到了某一个数值（比如在原来的基础上增加了10%），且落点相同，这样的新球拍满足了竞技者对球拍底劲的要求。这时我们通过物理学就能精确地知道球的飞行速度与旋转速度，知道了这样的数值，再将原有的球拍进行物理性能的测量（比如弹力、摩擦力、相互作用时间等），通过比较分析，新的球拍的物理性能就可以得到了。

针对不同的竞技者和对底劲不同的要求，我们得到的新球拍的物理性能是不同，正是由于这样的不同才使得我们实现了个性化在该项性能指标上的定量分析。

注：

球拍底劲性能的改进是有限度的，这是因为乒乓球竞技是各种击打方式相互组合的竞技，某项指标最佳的球拍未必就是最好的球拍，这也就是为什么乒乓球拍的研制比较难的原因的之一。

2.  个性化之球拍重量

乒乓球拍的重量对乒乓球竞技有着相当程度的影响，直接的影响就表现在竞技时的进攻质量和相持中摆速的快慢上。总体上来说，在球拍材质、粘合结构、制作工艺相同的情况下，球拍重，球拍运动时的动能就大，传递给球的能量就高，但球拍重又使得挥拍的速度下降从而球拍的动能下降，击打出去的球的质量也就相应下降；球拍轻，球拍运动时的动能就小，传递给球的能量就低，但球拍轻又使得挥拍的速度提升从而导致球拍的动能提升，击打出去的球的质量也就得到了相应提升。

那么，如何解决这样的矛盾呢？

从系统的划分中我们知道，对于击打器材而言，输入是击打方式，输出是击打效果，这样我们就可以在竞技者可接受的范围内，让竞技者用不同重量的球拍采取相同的击打方式击球，达到最佳击球效果的球拍重量就是球拍的最佳重量。当然，不同的击球方式，比如近台攻球、比如中台拉前冲弧圈球等，得到的最佳重量的数值会稍有不同。这时我们