身体素质的生理学基础Word文件下载.docx
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而速度性力量则以改变速度为主，通常用器械运动时所产生的加速度来评定，如投掷标枪等。
按照肌肉力量的表现形式及构成成分可将其分为绝对力量、相对力量、力量耐力和快速力量等。
绝对力量又称为最大力量，它是指肌肉做最大用力收缩时所产生的力量，通常用肌肉收缩时所能克服的最大负荷来表示。
绝对力量的大小与体重有关，一般情况下，体重越大绝对力量也越大。
相对力量又称为比肌力，是指单位生理横断面积（以1cm2为单位）肌肉做最大收缩时所产生的力量。
由于人体体重与肌肉重量密切相关，因此通常把整个人体所能克服的最大阻力称为绝对力量，而把每公斤体重所能克服的阻力称为相对力量。
力量耐力是指肌肉收缩对抗阻力过程中抵抗疲劳的能力。
常用肌肉克服某一固定负荷的最多次数（指动力性练习）或最长时间（指静力性练习）来表示。
快速力量是指肌肉在最短时间内产生最大张力的能力，或者肌肉在极短的时间里，通过迅速强有力的的收缩产生最快加速度去克服阻力的能力，通常用肌肉单位时间的做功量来表示，例如爆发力等。
应该指出，力量分类是相对的。
而人体在运动时所表现的力量素质往往是多种力量成分共同作用的结果。
因此，在力量训练过程中根据运动项目的力量特点，选择合理的练习方法，才能促进力量素质的全面发展。
二、决定力量素质的生理学基础
（一）骨骼肌的形态及机能特点
肌肉力量的大小取决于肌肉的形态、结构、肌纤维百分组成以及生理、生化特点。
1．肌肉的生理横断面积
肌肉生理横断面积是指垂直通过某一块肌肉所有肌纤维的横断面积，它是影响肌肉力量的主要因素。
研究表明，肌肉横断面积的大小取决于肌纤维的数量、肌纤维的直径和肌纤维的排列方向。
通常肌肉生理横断面积越大力量也越大。
力量训练可引起肌肉体积和横断面积增大，主要是由于肌纤维横断面积增大的结果。
日本学者猪饲和福永（1968年）利用超声技术对青少年上肢屈肌肌力与横断面积的关系进行了研究，结果发现二者之间呈线性关系。
而且这种关系不受年龄和性别的影响。
业已证明，力量训练引起肌纤维增粗，主要是肌纤维内收缩蛋白增加所致。
收缩蛋白作为肌纤维内的重要蛋白，其含量的增加不仅可使肌原纤维直径增粗，而且能使肌原纤维数目增加，从而提高肌肉的收缩力量。
这种肌原型功能肥大可能是由于某些激素（如生长素、雄性激素等）促使氨基酸向肌纤维内转运速度加快、导致蛋白质合成增加的缘故。
力量训练过程中，随着肌肉体积的增大还可引起一系列生物化学变化。
例如高强度、慢速度的力量练习可以增加肌红蛋白、肌糖原及磷酸肌酸的含量，提高三磷酸腺苷酶、磷酸果糖激酶的活性，使肌肉活动时的能量供应速率得以提高，从而导致肌肉力量增加。
2．肌肉结缔组织
肌肉结缔组织是肌肉的弹性成分，主要包括肌束膜、韧带和肌腱三个部分。
结缔组织不仅能产生一定的弹力，而且具有传递肌肉收缩力量的作用，因此，发达的结缔组织对于提高肌肉力量具有重要意义。
研究表明，在长期的力量训练过程中对肌肉结缔组织产生的紧张与牵拉刺激，能使其增厚、增粗而坚实有力，具体表现为肌束膜增厚，肌腱和韧带组织增粗，肌腱与骨骼附着点结合力增强，抗牵拉力量增大等。
3．肌肉长度
肌肉长度是指肌肉两端肌腱之间的长度。
在自然状态下肌肉的长度越长，所含的肌小节越多，故肌肉产生的力量越大。
研究发现，肌肉长度与其横断面积及体积的发展潜力有关。
例如两个人肱二头肌的长度分别是30cm和20cm，前者肌肉长度是后者的1.5倍。
那么前者肌肉横断面发展潜力是后者1.52=2.25倍，肌肉力量发展潜力是后者1.53=3.375倍。
由于肌肉长度主要受遗传的影响，因此肌肉长度可作为运动选材的参考指标。
此外，肌纤维的初长度也影响着肌肉的最大肌力（详见肌肉章）。
通常肌肉在收缩前先做离心收缩而使其初长度增加，从而产生较大的肌肉收缩力量。
例如跳跃前先屈膝以拉长股四头肌而后起跳等。
另外，肌肉被拉长后立即收缩产生的力量远大于间隔一段时间后再收缩时所产生的力量。
其原因是肌肉被拉长后快速收缩，可使肌肉在获得最适初长度同时，产生牵张反射，从而反射性地提高肌肉收缩力量。
例如原地下蹲后快速起跳要比先下蹲、间隔一段时间后再起跳跳得更高或更远。
4．肌纤维类型
快肌纤维收缩力量明显大于慢肌纤维，人体肌肉中快肌纤维横断面积及百分组成较高的个体，其肌肉收缩力量也较大，但是在上述两种因素中快肌纤维的横断面积对力量影响更为明显。
两种肌纤维收缩力量的差异与本身的组成及支配它的神经元的兴奋性有关。
由于快肌纤维内具有更多的肌原纤维和较快供能速率，故快肌纤维输出功率较大。
因此，对于同样数量肌纤维的肌肉而言，快肌纤维百分率越高，其收缩时产生的力量也越大。
此外，由于支配慢肌纤维的运动神经元兴奋阈值较低，因此较小的刺激即可使其兴奋，从而使其支配的肌纤维产生较小的收缩力量；
而支配快肌纤维的运动神经元兴奋阈值较高，所以需要较大的刺激才能引起兴奋，故快肌纤维收缩时产生的力量较大。
（二）神经系统的调节能力
神经系统对肌肉的调节能力主要通过协调各肌群活动，以及增加同步兴奋收缩运动单位的数量实现的。
长期从事力量训练可使神经系统的调节能力日臻完善。
1．中枢神经系统的募集能力
中枢神经系统通过改变发放神经冲动的强度和频率来影响肌肉的收缩力量。
当中枢神经系统兴奋性提高时，支配肌肉活动的运动神经元同时兴奋的数目增加，因而参与收缩的运动单位增多，并使肌肉中每一运动单位发生较大紧张性收缩，所以肌肉产生的力量增大。
研究表明，当肌肉克服相当于最大肌力20%～80%的阻力负荷时，肌肉力量的增加主要依赖神经系统不断募集更多的运动单位来实现；
当阻力负荷超过80%时，主要通过提高神经中枢发放神经冲动的频率来完成。
实验证明，克服最大负荷的力量训练有助于提高中枢神经系统的兴奋性，从而提高肌肉的绝对肌力。
例如，有训练的优秀运动员，在最大用力收缩时，神经系统可以动员90%的肌纤维参与收缩，而训练水平较低的运动员只有60%的肌纤维参与收缩。
可见，运动训练可改善神经系统募集运动单位的能力，增加参与收缩肌纤维的数目，提高肌肉的收缩能力。
2.神经系统的协调能力
中枢神经系统在调节肌肉收缩活动时，除主动肌兴奋收缩外，还需协同肌的配合及对抗肌的放松。
中枢间良好的协调能力可减少无谓的能量消耗，有助于主动肌发挥更大的收缩效率，产生更大的收缩力量。
实验证明，长期的力量训练，可使大脑皮质支配肌肉活动的神经中枢在时间、空间上准确而及时地产生兴奋与抑制，并在完成动作过程中兴奋和抑制能够适时转化，使主动肌、协同肌及对抗肌之间的协调能力得以提到。
通过对不同训练水平运动员肌电图的研究发现，优秀运动员完成动作过程中肌肉动作电位集中发生在动作时相，表明中枢活动的协调及运动神经中枢内兴奋过程高度集中，从而使动作更加协调，力量增大；
而缺乏训练者，肌肉动作电位持续时间延长，甚至延续到肌肉的舒张期，从而导致肌肉收缩力量减小。
例如手持哑铃做屈肘动作，除肱二头肌强烈收缩外，伸肘的肱三头肌必须适时地放松。
假如对抗肌不能及时放松，必然会影响其力量的发挥。
由此可见，支配各肌群的中枢间良好的协调能力对于提高力量素质至关重要，特别是对抗肌放松能力的提高，其效果更加明显。
三、力量训练的原则
（一）超负荷原则
超负荷是指练习时所采用的阻力负荷超过本人已经适应的负荷，或超过平时训练的负荷。
这种相对较大的负荷对肌肉会产生较大的刺激，使肌肉产生相应的适应性变化，从而使肌肉收缩力量增强。
该训练原则的生理机制是：
当负荷较小时，中枢只能募集兴奋性较高的小运动单位参与收缩；
当负荷增大时，中枢募集的运动单位逐渐增多，较大的负荷会对中枢神经系统产生强烈的刺激，使运动中枢发出更强的信号，募集更多、更大的运动单位参与收缩，从而产生较大的力量。
例如，人体腓肠肌中最大运动单位的紧张度比最小运动单位大200倍，所以，当这种较大的运动单位参与收缩时会产生较大的力量。
图13—1训练强度适当范围模式图
通常低于最大负荷80%的力量练习对提高最大肌力不明显。
但是，如果负荷过大，不但达不到良好的训练效果，反而容易发生运动损伤，不利于提高肌力（图13—1）。
特别是少年儿童表现得更为明显。
伯杰认为用3组4RM和8RM的负荷进行练习，力量增长最快；
Astrand认为静力性练习应持续6s，而动力性练习时，5RM到6RM比2RM和10RM练习能更有效地发展力量。
（RM：
表示按规定次数所能完成的最大负荷量，如5RM则表示能重复5次的最大重量）
（二）渐增负荷原则
渐增负荷原则是指力量练习过程中，随着训练水平的提高，肌肉克服的阻力逐渐增加的训练原则。
该训练方法能使肌肉经常在超负荷条件下训练而产生适应性变化。
随着肌肉力量地增加，原来的超负荷已经变成了小负荷，此时克服该负荷已不需要动员大量的肌纤维参与收缩。
如果不增加负荷，那么肌肉力量不但不能继续增加，反而使力量练习逐渐转向耐力练习。
因此，力量练习只有逐渐增大负荷，坚持渐增负荷原则，才能有效地发展肌肉力量。
渐增负荷大小可因个体训练水平而定，Fox提出，以8RM负荷进行练习，随着肌肉力量的增加，负荷次数逐渐增加，直至12次（12RM），此时增加负荷再到8RM，即“负荷8，训练到12”。
如果训练水平较低，可采取“负荷10，训练到15”或“负荷15，训练到20”的训练方法。
若发展绝对力量，可采用“负荷1，训练到5”等等。
（三）有效运动负荷原则
有效运动负荷原则是指以足够大的运动负荷和足够长的运动时间进行力量练习的训练原则。
当运动强度和运动量较小时，对身体机能不会产生明显的影响，只有足够大的运动强度和足够长的运动时间才会对身体机能产生运动痕迹和训练效果，使机体的形态、结构及机能产生一系列良好的适应性变化。
通常将导致身体产生运动痕迹和训练效果的最小运动强度称为靶强度，此时的心率称为靶心率。
正常情况下每次力量练习应有不少于三组接近或达到肌肉疲劳的力量练习，才能使肌肉力量得到提高。
（四）专门性原则
专门性原则是指训练手段应尽量和专项力量的要求及专项技术结构相一致的训练原则。
其生理机制是：
不同的动作结构、不同的肌肉活动形式对神经系统的协调、运动单位的募集以及局部肌肉代谢特征的影响不同。
专门性原则主要包括两方面内容，一是力量练习与正式动作结构应非常相似；
二是力量练习与正式动作的发力特点非常相似。
这种一致性可表现在身体的姿势、动作的幅度、方向、节奏及速度等方面。
而且力量练习还应考虑不同运动项目对力量能力的需求程度。
例如排球扣球的专门练习，可采取助跑起跳掷实心球，并结合左右手扣球进行练习。
这样不仅能发展相应的肌肉力量、培养运动员在动作最关键的时刻集中用力的能力，而且有利于提高神经系统的协调能力，并使肌肉产生一系列适应性变化。
为了增强对机体的刺激，也可采用较大负荷的杠铃进行练习。
练习过程中应结合正式动作的发力特点进行练习。
如果发力开始就需爆发力，力量练习时就应结合这一特点，在举起杠铃时应尽量快速地完成。
（五）合理练习顺序原则
合理练习顺序原则是指力量练习过程中先练习大肌群，后练习小肌群，前后相邻肌肉练习避免使用同一肌群的练习原则。
大肌群在练习时运动中枢的兴奋程度高，在提高自身力量的同时，由于兴奋的扩散作用，对其它肌肉也会产生一定的刺激作用。
另外，由于大肌群不易疲劳，因此练习过程中应从大肌群开始到小肌群。
对此，Fox做了大量的研究，并提出了一些主要肌群的练习顺序可供参考：
①大腿和髋部；
②胸和上臂；
③背和大腿后部；
④小腿和踝；
⑤肩带和上臂后部；
⑥腹部；
⑦上臂前部。
如果前后相邻力量练习使用同一肌群，不仅不能保证动作质量，而且容易出现肌肉过度疲劳及运动损伤。
因此，在力量练习过程中应尽量避免在相邻的练习中使用同一肌群，以保证肌肉在每一次练习后有足够的恢复时间。
（六）系统性原则
系统性原则是指力量练习应进行全年系统性安排的训练原则。
训练频率愈高，肌肉力量增长愈快，停止训练后肌肉力量消退也愈快；
训练频率较低，训练时间较长，肌肉力量增长也较慢，但力量保持时间相对较长。
研究表明，力量增长后如果每2周训练1次，肌肉力量可保持原增长水平；
每6周训练1次，可保持较长时间；
不进行训练，30周后原增长水平完全消退（图13—2）。
图13—2
不同力量训练安排后力量素质消退的情况
四、影响力量训练效果的因素
（一）运动强度
运动强度包括物理负荷强度和生理负荷强度。
物理负荷强度是指机体所承受的物理负荷强度；
生理负荷强度是指根据个体最大摄氧量百分数或最大心率百分数等生理指标所间接表示的负荷强度。
运动生理学中常采用生理负荷强度来衡量运动强度。
通常负荷越大，力量增长越快，力量增长的效果也越好。
毛纳尔认为，采用5RM的负荷能使肌肉横断面积增大，力量和速度得到发展，但不能提高耐力，适用于举重及投掷项目运动员；
采用6～10RM负荷，可使肌肉增粗，力量和速度得到提高，但耐力提高不明显，适用于100m跑和跳跃运动员；
采用10～15RM负荷，肌肉增粗不明显，但力量、速度及耐力提高，适用于400m和800m运动员；
采用30RM负荷，可使肌肉毛细血管增加、耐力提高，但对力量和速度提高不明显，适用于中长跑运动员。
（二）重复次数
力量练习重复次数决于负荷强度的大小。
负荷强度越大，重复次数越少，动作速度越慢。
实验证明，最大力量训练时（90%～175%），重复次数很低（1～3次），而且完成速度很慢；
爆发力训练时（最大负荷的30%～80%），重复次数适中（5～10次），完成速度较快；
肌肉耐力训练时，重复次数较高，有时甚至达到最高重复次数（250次或更高），但完成速度适中或较低。
非周期性项目的肌肉耐力训练重复次数在10～30次之间，周期性项目则接近最高重复次数。
（三）练习组数
每组力量练习包括一定的重复次数，并在练习结束后间歇休息。
练习负荷量、重复次数与练习组数间呈负相关，即负荷量和重复次数越多，练习组数越少。
另外，练习组数还与运动员的训练潜力、练习肌肉群的数量、一次的训练内容等因素有关。
一般认为一次练习可在3～6组之间。
（四）间歇时间和间歇方式
力量训练中，随着运动员对训练的逐步适应，间歇休息时间应相应缩短；
而随着负荷量的增加，间歇休息时间应有所延长。
间歇时间的长短还取决于力量训练的类型、运动员的训练状态、完成动作的节奏、运动持续时间以及参与练习的肌肉数量等因素。
力量练习各组间的间隔时间一般以肌肉能完全恢复为标准。
奥佐林认为，发展最大力量的练习，其休息间歇应在2～5min之间为宜；
竭尽全力的力量练习休息间歇应为5～10min之间；
发展肌肉耐力练习的休息间歇时间为1～2min。
舍利希提出，间歇时间，特别是循环练习的间歇时间应根据运动员对训练刺激的生理反应（通常用心率表示）来安排。
当心率下降到120次/分时，可开始下一次练习。
此外，由于不同运动员对同一训练刺激的反应不同，所以教练员还应考虑到运动员的恢复速度，从而制定出有效的训练计划。
为了在两组练习之间尽快达到恢复，可让运动员在休息间歇进行一些积极性活动。
（五）运动量
运动量包括运动强度和运动时间两个方面的因素，运动量=平均运动强度×
运动时间。
一段时间（如一周或一个月）的训练总量除了运动强度和运动时间外，还要考虑这段时间的训练频度，即运动总量=（平均运动强度×
运动时间）×
训练频度。
发展力量的运动训练总量与专项运动对力量的需要及特点有关。
例如举重运动员有时一次需要完成30吨的训练总量。
而一次力量训练课的持续时间主要取决于专项运动对力量素质的要求程度、运动员年龄以及训练程度等因素。
不同运动项目优秀运动员的力量训练总量见表13—1。
表13—1
不同运动项目优秀运动员全年的力量训练总量
序号
运动项目
各训练阶段每个小周期的负荷量
年负荷量
（×
1000kg）
准备阶段
比赛阶段
休整阶段
最小
最大
1
铅球
20～40
8～12
4～6
900
1450
2
跳高
16～18
8～10
2～4
620
1000
3
篮球
12～24
850
2450
4
标枪
450
800
5
排球
12～20
700
6
短跑
10～18
400
600
7
体操
10～16
380
8
拳击
8～14
330
500
五、力量练习方法
肌肉工作方式不同，产生的力学效应及运动效果也不相同。
故深刻认识肌肉收缩方式与力量效应的关系，可有针对性地选择力量训练手段，减少训练的盲目性，提高力量训练的效果。
（一）等张练习
等张练习（又称为动力性练习）是指肌肉以等张收缩的形式进行负重或不负重的动力性练习方法。
等张练习的训练效果主要取决于负荷的大小、练习的快慢及重复次数的多少。
当这些因素发生改变时，将会对肌肉形态、结构、代谢及其神经调节能力产生不同的影响，从而影响训练效果。
它的训练效果一般是整体性的。
等张练习的不足之处在于不能在整个动作过程中肌肉每一次收缩的负荷都相等，容易出现在某些关节角度上肌肉训练不足现象。
（二）等长练习
等长练习（又称为静力性练习）是指肌肉以等长收缩的形式使人体保持某一特定姿势对抗外界负荷的练习。
等长练习与等张练习一样，都能使肌力和肌肉体积增大。
此外，等长练习对于肌红蛋白的增加、慢肌纤维的选择性肥大、肌肉中毛细血管数量的增加均有重要作用，但这种效果往往是局部性的。
等长练习的不足之处在于缺乏张驰交替的协调支配，对改善神经肌肉的协调性效果不明显；
在大强度等长练习过程中，由于憋气和外周阻力增大，容易引起血压升高。
所以在运动实践中应采取动、静练习相结合的训练形式，以取得相辅相成的训练效果。
费林等通过对60名少年田径运动员研究发现，从事动力性练习运动员，其速度和弹跳力增幅最大，力量增加次之；
从事静力性练习则使力量增长幅度最大，但速度及弹跳力增幅较小。
可见，动力性练习能更快地发展动力性力量，如速度及爆发力等，而静力性练习对提高静力性力量效果比较明显，如十字支撑、马步等所需要的力量。
（三）等动练习
等动练习是指借助等动练习器进行的练习。
其特点是运动过程中器械产生的阻力始终和用力的大小相适应。
等动练习的最大优点在于：
整个练习过程中关节运动在各个不同角度时均能受到较大负荷刺激，从而使肌肉在整个练习过程中能产生较大的力量，因而运动效果较为明显。
例如游泳划水动作，在划臂动作的前三分之一，拉力是29.5kg，中三分之一是22.6kg，后三分之一又回升到32.6kg。
表明两臂通过胸前、提肘划水时，因骨杠杆处于不利位置而导致力量最小。
如果用动力性练习来发展划水力量，由于肌群在整个活动过程中所受到的阻力是恒定的，所以不符合游泳运动过程的真实情况，而用等动练习器进行练习，就能满足游泳运动的需求，达到良好的训练效果。
美国学者霍·
西尔斯研究发现，在分别进行8周每周3天的动力性、静力性及等动力量训练过程中，等动练习效果最佳，其总工作能力和最大力量分别提高35.4%和47.2%；
其次是动力性练习，分别提高27.5%和28.6%；
而静力性练习效果最差，仅提高9.2%和13.1%。
可见，等动练习能使肌肉在整个动作范围内得到全面训练，并能使肌肉力量在较短的时间内得到明显的提高。
但是，由于等动练习的速度受到控制，因此该练习不利于爆发力的发展。
（四）超等长练习
超等长练习是指肌肉离心收缩之后，紧接着迅速进行向心收缩的练习。
体育运动中不少动作（如跳跃或投掷等）都是如此进行的。
研究证明，超等长练习对发展运动员的支撑能力及爆发力具有良好的效果。
例如前苏联著名短跑运动员鲍尔佐夫（1972年奥运会冠军）就是采取这种练习方法（单腿和双腿跳30～100m）进行训练。
虽然超等长练习能有效挖掘肌肉的潜力，提高力量练习的效果。
但是，由于超等长练习较为剧烈，故容易发生运动损伤。
所以，在运动实践中应根据运动员的实际情况合理安排超等长练习。
第二节
耐力素质
一、耐力的概念及其分类
耐力（endurance）是指人体进行长时间肌肉工作的能力；
或者人体对抗疲劳的能力。
按照运动时的外在表现，可将耐力分为速度耐力、力量耐力和静力耐力；
按照参与的主要器官，可分为呼吸循环耐力和肌肉耐力；
按照参加主要工作所动员肌群的数量，可分为全身耐力和局部耐力；
按照运动时能量代谢的特点，可分为有氧耐力和无氧耐力；
按照耐力素质和专项运动的关系，可分为一般耐力和专项耐力等。
本节将着重从能量代谢角度讨论有氧耐力和无氧耐力。
二、有氧耐力
（一）有氧耐力的生理学基础
图13—3最大摄氧量的生理学基础示意图
有氧耐力（aerobicendurance）是指人体长时间进行有氧工作的能力。
氧供应充足是实现有氧工作的先决条件，也是制约有氧工作的关键因素。
而运动中氧的供应受多种因素制约。
研究表明，影响骨骼肌有氧供能状况的主要因素有肺功能、血液携氧功能、循环功能及肌肉组织有氧代谢功能等（图13—3）。
1．肺通气功能
肺通气量增大，可提高摄入体内的氧气量。
然而摄入体内氧气量的多少，除了与肺通气量有关之外，还与呼
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