力量速度耐力的生理学基础.docx
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力量速度耐力的生理学基础
力量、速度、耐力的生理学基础
第十一章力量、速度、耐力的生理学基础
主要掌握内容】
决定肌肉力量的主要因素
力量训练应遵循的原则
进展最大肌力与进展肌肉耐力所采纳的训练
影响速度素养的生理因素
有氧耐力的生理基础及进展有氧耐力的训练方法
无氧耐力的生理基础及进展无氧耐力的训练方法
第一节力量素养
肌肉力量是绝大多数运动形式的基础。
肌肉力量可表现为最大肌力、相对肌力、肌肉爆发力和肌肉耐力等几种形式。
最大肌力是指肌肉作最大收缩时所能产生的张力，通常用肌肉收缩时所能克服的最大阻力负荷来表示。
相对肌力又叫比肌力，是指肌肉单位生理横截面积（常以1cm2为单位）肌纤维作最大收缩时所能产生的肌张力。
肌肉爆发力是指肌肉在最短时间收缩时所能产生的最大张力，通常用肌肉单位时间的做功量来表示。
肌肉耐力是指肌肉长时间收缩的能力，常用肌肉克服某一固定负荷的最多次数（动力性运动）或最长时间（静力性运动）来表示。
通常所说的肌肉力量主要是指绝对肌力，它是上述各种肌力形式的基础。
一、决定肌肉力量的生物学因素
（一）肌纤维的横断面积
力量训练引起的肌肉力量增加，主要是由于肌纤维横截面积增加造成的。
训练引起的肌肉中蛋白质增加，主要是使肌球蛋白增加。
力量训练引起的肌肉横断面增大，除蛋白质增多外，同时伴随着肌肉胶原物质的增多。
肌肉周围结缔组织中的胶原纤维起着肌纤维附着框架的作用。
（二）肌纤维类型和运动单位
（三）肌肉收缩时动员的肌纤维数量
在其它条件相同的情况下，动员的肌纤维数量多少成为影响肌力的主要因素。
但即使运动中枢处于最大兴奋状态，也不能使所有的肌纤维同时参与收缩。
（四）肌纤维收缩时的初长度
肌纤维的收缩初长极大地影响着肌肉最大肌力。
肌肉在收缩前常会先做离心收缩将肌肉拉长，然后再做向心收缩，这即通常所说的超等长收缩。
研究表明，肌纤维处于一定的长度时，粗肌丝肌球蛋白横桥与细肌丝的肌动蛋白结合的数目最多，从而使肌纤维收缩力增加，肌肉收缩时肌纤维所处的这种长度叫做最适初长。
（五）神经系统的机能状态
神经系统的机能状态主要通过协调各肌群活动、提高中枢兴奋程度、增加肌肉同步兴奋收缩的运动单位数量来提高肌肉最大肌力。
（六）年龄与性别
10到12岁以下的儿童，男孩的力量仅比女孩略大。
进入XX春期后，力量的性别的差异加大，由于雄性激素分泌的增多，有效地促进了男孩肌肉和骨骼体积的增大，使其力量明显大于女孩。
成年女子由于性激素等原因，其肌肉发达程度远较男性差，故肌肉平均力量大约仅为男性肌力的2/3，但不同肌群力量差异不同。
如女子前臂屈、伸肌群的力量只有男子的50%，
而大腿屈、伸肌群的力量是男子的80%左右。
造成男女力量差异的另一原因是后天参加的体力活动有所不同。
男子经常参加一些能进展力量和爆发力的体育活动，使他们比女子更接近自己潜在的最大力量水平。
（七）体重
体重大的人一般绝对力量较大。
而体重较轻的人可能具有较大的相对力量。
除了上述因素，肌糖原和肌红蛋白含量和毛细血管分布密度也会影响肌肉力量。
肌糖原和肌红蛋白是分布在肌浆中的能量物质和氧贮备物质，其含量的增加有助于肌肉长时间进行较低强度收缩时的能量和氧供应。
肌肉毛细血管数量的增加有助于肌肉运动所产生的酸性物质和CO2等代谢产物的运输与氧气和营养物质的供应。
这些因素都与肌肉的耐力有关。
二、肌肉力量的可训练因素
力量素养可训练因素主要有以下几种。
（一）肌纤维的收缩力
（二）神经系统的机能状态
（三）肌纤维类型
三、力量训练原则
（一）大负荷原则
此原则是指要有效提高最大肌力，肌肉所克服的阻力要足够大，阻力应接近（至少超过肌肉最大负荷能力2/3以上）或达到甚至略超过肌肉所能承受的最大负荷。
该原则的生理学机制在于，足够大的负荷对中枢神经系统的刺激大，能使运动中枢发出更强的信号，从而调动更多的运动单位参加同步收缩，肌肉表现出更大的肌张力。
通常低于最大负荷80％的力量练习对提高最大肌力的作用不明显。
（二）渐增负荷原则
此原则是指力量训练过程中，随着训练水平的提高，肌肉所克服的阻力也应随之增加，才能保证最大肌力的持续增长。
（三）专门性原则
专门性原则是指所从事的肌肉力量练习应与相应的运动项目相适应。
力量训练的专门性原则包括：
①进行力量练习的身体部位的专门性；
②练习动作的专门性。
即：
进行负重抗阻练习时，应包含直接用来完成动作的肌肉群，并尽可能地模拟其实际的动作结构及动作的节奏与速度。
身体部位的专门性和动作结构的专门性，有利于神经系统的协调调节能力，以及肌肉内一系列适应性生理、生化变化。
运动技术的专门性有时显得更为重要。
（四）负荷顺序原则
负荷顺序原则是指力量练习过程中应考虑前后练习动作的科学性和合理性。
总的来说应遵循先练大肌肉，后练小肌肉、前后相邻运动幸免使用同一肌群的原则。
其生理机制为，大肌肉在训练时运动中枢的兴奋面广，兴奋程度高，在提高自身力量的同时，由于兴奋的扩散作用，练习过程对其它肌肉也有良性刺激作用。
此外，由于大肌肉相对不易疲劳，可延长练习时间，而小肌肉练习很易疲劳，将影响大肌肉练习动作的完成。
（五）有效运动量原则
在运动生理学中，将导致身体产生运动痕迹和效果的最小运动强度叫做靶强度，此时的心率称为靶心率。
通常每次力量训练应有不少于3组接近或达到肌肉疲劳的力量练习，才能肌肉力量逐渐提高。
（六）合理训练间隔原则
合理训练间隔原则就是寻求两次训练课之间的适宜间隔时间，使下次力量训练在上次训练出现的超量恢复期内进行，从而使运动训练效果得以积存。
四、力量训练要素
（一）运动强度
运动强度可分为绝对强度和相对强度。
绝对强度是指机体所承受的物理负荷量（如做了多少功等），所以叫做物理负荷强度。
常用最大重复次数（RM）来表示力量训练的负荷强度。
最大重复次数是指肌肉收缩所能克服某一负荷的最大次数
（二）练习次数和频度
在力量训练中，练习次数和训练频度的安排，受训练目的、运动形式和练习者身体训练水平等因素的影响。
（三）运动量
运动量包括运动强度和运动时间两个因素，是二者的乘积。
三者之间的关系是：
运动量=平均运动强度×运动时间。
在一段时间如1周或1月训练的运动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。
第二节速度素养
速度素养是指人体进行快速运动的能力或最短时间完成某种运动的能力。
按其在运动中的表现可以分为反应速度、动作速度和周期性运动的位移速度三种形式。
一、速度素养的生理基础
（一）反应速度
反应速度（rectionspeed）是指人体对各种刺激发生反应的快慢。
1、反应时与反应速度
从感受器接受刺激产生兴奋并沿反射弧传递开始，到引起效应器发生反应所需要的时间称为反应时。
2、中枢神经系统的机能状态与反应速度
中枢神经系统的机能状态与反应速度有紧密关系。
良好的兴奋状态及其灵活性，能够加速机体对刺激的反应，使效应器由相对安静状态或抑制状态迅速转入活动状态。
运动员处于良好的赛前状态时，反应时缩短。
反之，如果运动员大脑皮层的兴奋性降低或灵活性低，反应时将明显延长。
3、运动条件反射的巩固程度与反应速度
随着运动技能的日益熟练，反应速度加快。
研究发现，通过训练，反应速度可以缩短11~25%。
（二）动作速度
动作速度（movementspeed）是指完成单个动作时间的长短。
动作速度主要是由肌纤维类型的百分组成及其面积、肌肉力量、肌肉组织的兴奋性和运动条件反射的巩固程度等因素所决定的。
1、肌纤维类型与动作速度
肌肉中快肌纤维占优势是速度素养重要的物质基础之一，快肌纤维百分比愈高且快肌纤维愈粗，肌肉收缩速度则愈快。
研究证实，优秀短跑运动员腿部肌肉中快肌纤维百分比高，并且快肌纤维出现选择性肥大。
2、肌肉力量与动作速度
肌力越大，越能克服肌肉内部及外部阻力完成更多的工作。
凡能影响肌肉力量的因素也必将影响动作速度。
3、肌肉组织机能状态与动作速度
肌肉组织兴奋性高时，刺激强度低且作用时间短就能引起肌组织兴奋。
4、运动条件反射的巩固程度与动作速度
在完成动作过程中，运动技能愈熟练，动作速度愈快。
此外，动作速度还与神经系统对主动肌、协调肌和对抗肌的调节能力有关，并与肌肉的无氧代谢能力有紧密关系。
（三）位移速度
位移速度（displcementspeed）是指周期性运动（如跑步、游泳等）中人体通过一定距离的时间。
以跑为例，周期性运动的位移速度主要取决于步长和步频两个变量，而步长和步频又受多种生物学因素的制约。
步长主要取决于肌力的大小、肢体的长度以及髋关节的柔韧性；而步频主要取决于大脑皮层运动中枢的灵活性和各中枢间的协调性以及快肌纤维的百分比及其肥大程度。
神经过程的灵活性好，兴奋与抑制转换速度快，是肢体动作迅速交替的前提，各肌群间协调关系的改善，可以减少因对抗肌群紧张而产生的阻力，有利于更好地发挥速度。
所以，在周期性运动项目中，肌肉放松能力的改善，也是提高速度的一个重要因素。
此外，速度性练习时间短，主要依靠TP-CP系统供能，因此，肌肉中TP-CP含量较多是速度素养重要的物质基础。
研究发现，通过速度训练，肌肉中CP的贮备量随训练水平的提高而增加。
二、速度素养的训练
（一）提高动作速率的训练
（二）进展磷酸原系统供能的能力
（三）提高肌肉的放松能力
（四）进展腿部力量及关节的柔韧性
第三节耐力素养
耐力是指人体长时间进行肌肉工作的运动能力，也称为抗疲劳能力。
着重从能量供应的角度介绍有氧耐力和无氧耐力的生理基础以，及有氧与无氧耐力训练等问题。
一、有氧耐力及其训练
（一）有氧耐力的生理基础
有氧耐力（erobicendurnce）是指人体长时间进行以有氧代谢（糖和脂肪等有氧氧化）供能为主的运动能力。
有氧耐力有时也被称做有氧能力（erobiccpcity）。
影响有氧耐力提高的生物学因素
VO2mx是反映心肺功能的一项综合生理指标，也是衡量人体有氧耐力水平的重要指标之一。
大量研究证明，有训练的耐力运动员VO2mx大，并且VO2mx百分利用率也高。
1、心肺功能
心肺功能是有氧耐力素养的重要生理基础。
良好的心肺功能是运动中供氧充足的保证。
因此，心脏的泵血机能和肺的通气与换气机能都是影响吸氧能力的重要因素。
2、肌纤维类型及其代谢特点
肌组织利用氧的能力与有氧耐力紧密相关。
肌纤维类型及其代谢特点是决定有氧耐力的重要因素。
实验证明，优秀的耐力专项运动员慢肌纤维百分比高且出现选择性肥大现象，同时还伴有肌红蛋白、线粒体及其氧化酶活性和毛细血管数量增加等方面的适应性变化。
3、中枢神经系统机能
在进行较长时间的肌肉活动中，要求神经过程的相对稳定性以及各中枢间的协调性要好，表现为在大量的传入冲动作用下不易转入抑制状态，从而能长时间地保持兴奋与抑制有节律地转换。
长期进行耐力训练，不仅能够提高大脑皮层神经细胞对刺激的耐受力和神经过程的稳定性，而且能够改善各中枢间的协调关系，表现为运动中枢的兴奋与抑制过程更加集中，肌肉的收缩与放松更加协调；各肌群（主动肌、对抗肌、协调肌）之间的配合更趋完善；内脏器官的活动（即氧运输系统的功能）能更好地与肌肉活动相适应。
由于神经调节能力的改善，可以提高肌肉活动的机械效率，节省能量消耗，从而保持长时间的肌肉活动。
4、能量供应特点
耐力性项目运动持续时间长，强度较小，运动中的能量绝大部分由有氧代谢供给，所以，机体的有氧代谢能力与有氧耐力素养紧密相关。
系统的耐力训练，可以提高肌肉有氧氧化过程的效率和各种氧化酶的活性以及机体动用脂肪供能的能力。
在长时间耐力练习中，随着运动时间的延长，脂肪供能的比例逐渐增大，从而节省糖元的利用。
人体动员脂肪供能的能力，可以从血浆中自由脂肪酸的含量来推断。
（二）进展有氧耐力的训练
1、训练方法
进展有氧耐力常用的训练方法有持续训练法、间歇训练法及高原训练法。
2、训练要素
⑴运动强度在进展有氧耐力而进行的持续性练习中，运动强度的选择十分重要。
强度过低则不能充分动员人体呼吸循环系统的机能潜力，有效地进展有氧代谢能力；若强度过大，持续时间必定缩短，供能系统向无氧代谢途径转变。
⑵运动持续时间运动持续时间对训练效果也会产生明显的影响，一般认为，耐力训练产生效果的最低限度时间为5分钟。
持续时间取决于运动强度，强度较低的活动可以持续较长的时间。
二、无氧耐力及其训练
（一）无氧耐力的生理基础
无氧耐力（nerobicendurnce）是指机体在无氧代谢（糖无氧酵解）的情况下较长时间进行肌肉活动的能力。
无氧耐力有时也称为无氧能力（nerobiccpcity）。
提高无氧耐力的训练称为无氧训练。
进行强度较大的运动时，体内主要依靠糖无氧酵解提供能量。
1、肌肉内无氧酵解供能的能力与无氧耐力
肌肉无氧酵解能力主要取决于肌糖元的含量及其无氧酵解酶的活性。
2、缓冲乳酸的能力与无氧耐力
肌肉无氧酵解过程产生的乳酸进入血液后，将对血液pH值造成影响。
但由于缓冲系统的缓冲作用，使血液的pH值不致于发生太大的变化，以维持人体内环境的相对稳定性。
机体缓冲乳酸的能力，主要取决于碳酸氢钠的含量及碳酸酐酶的活性。
3、脑细胞对酸的耐受力与无氧耐力
尽管血液中的缓冲物质能中和一部分进入血液的乳酸，减弱其强度，但由于进入血液的乳酸量大，血液的pH值还会向酸性方向进展，加上因氧供不足而导致代谢产物的堆积，都将会影响脑细胞的工作能力，促进疲劳的进展。
因此，脑细胞对这些不利因素的耐受能力，无疑也是影响无氧耐力的重要因素。
（二）提高无氧耐力的训练
1、间歇训练法
间歇训练法是进展无氧耐力最常用的训练方法。
在进展无氧耐力的间歇训练中，要考虑练习强度、练习时间和间歇时间的组合与匹配，要以运动中能够产生高浓度的乳酸为依据。
因此，练习强度和密度较大，间歇时间较短，练习时间一般应长于30秒，以1~2分钟为宜。
以这种练习强度和时间及间歇时间的组合，能最大限度地动用糖酵解供能的能力，从而有效地提高无氧耐力。
2、缺氧训练
缺氧训练是指在减少吸气或憋气条件下进行的练习，其目的是造成体内缺氧以提高无氧耐力。
缺氧训练不仅可以在高原自然环境中进行，而且在平原特定环境条件下模拟高原训练，同样可以获得一定的训练效果，如利用低压舱（或减压舱）。
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