第十章 身体素质的生理学分析

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1、第十章身体素质的生理学分析教学目的：1、力量、速度、耐力、灵敏和柔韧等身体素质的基本概念；2、生理基础以及发展各项素质的训练方法；3、掌握掌握身体素质训练原则；4、肌肉力量的常用检测与评价方法。教学方法：讲授、作业练习、实验身体素质的测定教学重点：运用身体素质训练方法教学时数：4课时教学内容：第一节力量素质一、力量素质的生理基础（一）骨骼肌的形态及生理生化特点1. 肌肉的生理横断面肌肉的生理横断面是指横切某块肌肉所有肌纤维所得的横断面积。力景训练可以使肌肉 的体积增加，横断面增大，这主要是由于肌纤维增粗的结果，而肌纤维增粗的实质是肌肉中 蛋白质含量的增加。2. 肌肉生化成分的适应变化在力量训练

2、过程中，随着肌肉肥大还可以引起一些生物化学方面的变化，如肌红蛋白含 量增加，肌肉的贮氧能力得到提高；力量训练还可以增加肌糖元、磷酸肌酸（CP）的含量, 提高三磷酸腺（ATP）酶、磷酸果糖激酶的活性，为肌肉收缩提供更充足的能源，从而增 大肌肉收缩力量。3. 肌纤维类型肌纤维按照收缩的特性可分为快肌和慢肌两大类，快肌纤维较慢肌纤维能产生更大的力 量。实验证明，骨骼肌中快肌纤维百分比高及其横断面积大的人，其肌肉收缩力量也大，尤 以快肌纤维横断面积对力量的影响更大。（二）神经系统对肌肉的调节能力肌肉力量除与肌肉体积大小有关外，还与神经系统对肌肉的调节机能有密切关系。1. 运动中枢的机能状态力量训练可以

3、使运动中枢的机能得到改善，表现为运动中枢能够产生强而集中的兴奋过 程，发放同步的高频率兴奋冲动，以同时募集更多的运动单位参与工作，并使每一个运动单 位发生最大的紧张性变化。在一块肌肉中参与活动的运动单位数目愈多，肌肉收缩的力景则 愈大。实验证明，肌肉在最大用力收缩时，缺乏训练或训练水平低的人，只能动员肌肉中60% 的肌纤维参与工作，而训练良好的肌肉则可以动员90%的肌纤维同时参与工作，从而表现出 更大的力量。表明通过力量训练改善了运动中枢募集运动单位的机能能力。2. 肌肉工作的协调能力力量训练可以改善神经中枢间的协调能力，使支配各肌群的神经中枢能够准确而及时地 产生兴奋或抑制过程，并能够适时互

4、相转换，使主动肌、协同肌、对抗肌、支持肌的工作更 加协调，从而增大肌肉力量。通过对肌电图的研究表明，训练有素的运动员做动作时，肌肉 动作电位集中，表明肌肉收缩与放松高度协调，有利于充分发挥肌肉力量。二、力量素质的训练（一）力量训练的原则1. 超负荷原则2. 渐增阻力原则3. 专门性原则4. 合理练习顺序原则5. 系统性原则（二）几种力量训练的方法1. 等张练习（动力性力量练习）:等张练习是肌肉以等张收缩形式进行的抗阻力练习， 包括抗体重的专门练习如引体向上和抗外部阻力的力量练习如推举杠伶、哑俭等。由于等张 力量练习是肌肉收缩与放松交替进行的负重练习，不仅能有效地发展肌肉力量，而且还能改 善神经

5、肌肉的协调能力。2. 等长练习（静力性力量练习）:等长练习是肌肉以等长收缩形式进行的抗阻力练习， 如手倒立、直角支撑等。其生理效应是使神经细胞持续保持较长时间的兴奋，有助于提高神 经细胞的工作能力，能有效地发展肌肉绝对力量和静力耐力。3. 等动练习：等动练习是借助于专门的等动练习器进行力量训练的方法。等动练习器 的结构是在一个离心制动器上连一条尼龙绳，由于离心制动作用，扯动绳子越快，阻力越大, 所以，器械产生的阻力总是和用力大小相适应。在整个练习中，关节运动在务角度上均能受 到同等的较大负荷，从而使肌肉在整个练习过程中均能产生较大的张力。4. 离心练习：肌肉产生离心收缩的力量练习称为离心练习。

6、离心练习属于动力性练习 形式之一，其特点是肌肉收缩产生张力的同时被拉长，如推举起杠伶后慢慢放下的动作，相 关肌群做离心收缩。5. 超等长练习：肌肉在离心收缩之后紧接着进行向心收缩的力量练习称为超等长练习。 如训练中常用的多级跳、“跳深”（从高处跳下，落地后再向上跳起）等练习，对于发展弹 跳力和爆发力等有显著效果。肌肉的离心收缩后紧接着进行向心收缩之所以能产生更大的力 量，其原因是由于肌肉弹性体产生的张力变化和肌牵张反射使肌力加强。第二节速度素质速度素质是指人体进行快速运动的能力或用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。反应速度

7、是指人 体对各种刺激发生反应的快慢，如短跑运动员从听到发令到起动的时间；动作速度是指完成 单个动作时间的长短，如投掷运动员的器械出手速度；位移速度是指周期性运动中人体通过 一定距离的最短时间，如跑速、游速等。一、速度素质的生理基础（一）反应速度1. 反应时反应速度的快慢取决于兴奋通过反射弧所需要的时间即反应时的长短。在构成反射弧的 五个环节中，传入神经和传出神经的传导速度基木上是固定的，所以，反应时的长短主要取 决于感受器的敏感程度（兴奋阈值的高低）、啊区延搁和效应器（肌组织）的兴奋性。-其中, 中枢延搁乂是最重要的，反射活动愈夏杂，历经的突触愈多，反应时愈长。2. 中枢神经系统的灵活性与兴奋

8、性中枢神经系统的机能状态与反应速度有密切关系，良好的兴奋状态及其灵活性，能够加 速机体对刺激的反应。实验证明，运动员处于良好的赛前状态时反应时缩短，如果大脑皮层 的兴奋性或灵活性降低，反应时将明显延长。3 .条件反射的巩固程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1 1 25%。（二）动作速度1. 肌纤维类型的百分组成及其面积肌肉中快肌纤维占优势是速度素质重要的结构基础之一，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. 肌肉力量肌力越大，越能克服肌肉内部及外部阻

9、力完成更多的工作。因此，凡能影响肌肉力量的 因素也必将影响动作速度。3. 肌肉组织的兴奋性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. 条件反射的巩固程度在完成动作过程中，运动技能愈熟练，动作速度也就愈快。此外，动作速度还与神经系 统对主动肌、协同肌和对抗肌的调节能力有关，并与肌肉的无氧代谢能力有密切关系。（三）位移速度以跑为例，周期性运动的位移速度主要取决于步长和步频两个因素及其协调关系，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、肢体的长度以及甑关节 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务中枢间的协调性以及快肌纤维 的百分比及其肥

10、大程度。此外，速度性练习时间短，主要依靠ATP-CP系统供能，因此，肌肉中CP含量较多是速 度素质重要的物质基础。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、速度素质的训练（-）提高动作速率的训练（二）发展磷酸原系统供能的能力（三）提高肌肉的放松能力（四）发展腿部力量及关节的柔韧性第三节耐力素质耐力是人体长时间进行肌肉活动的能力，也可以看作是对抗疲劳的能力。耐力素质的分 类及命名十分繁杂，E按运动时的外部表现划分为速度耐力、力量耐力和静力耐力等；按该 项工作所涉及的主要器官划分为呼吸循环系统耐力、肌肉耐力及全身耐力等；还可按参加运 动时能量供应的特点划分为有氧耐力和

11、无氧耐力；并可按运动的性质划分为一般耐力和专项 耐力等等。本节将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是指人体长时间进行有氧工作（依靠糖、脂肪等有氧氧化供能）的能力。氧供 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，将影响有氧耐力提高的有关因素概括如。1. 心肺功能：空气中的氧通过呼吸器官的活动吸进肺，并通过物理弥散作用与肺循环 毛细血管血液之间进行交换，因此，肺的通气与换气机能是影响人体吸氧能力的因素之一。 优秀的耐力专项运动员肺的容积、肺活量均大

12、于非耐力专项运动员和无训练者，肺的通气机 能和弥散能力也大于一般人，其肺功能的改善为运动时氧的供给提供了先决条件。2. 骨骼肌特点：当毛细血管血流经组织细胞时，肌组织从血液中摄取和利用氧的能力 与有氧耐力密切相关。肌组织利用氧的能力，一般用氧的利用率（即每100ml动脉血流经组 织时组织利用氧的百分率）来衡量。肌组织利用氧的能力主要与肌纤维类型及其代谢特点有关。实验证明，优秀的耐力专项 运动员慢肌纤维百分比高并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。因此，有氧耐力的好坏不仅与心肺功能或氧运输系统有关，而且与氧的利用系统即肌纤 维的组成

13、及其有氧代谢能力有密切关系。bl前认为，心输出量是决定最大摄氧量（VO2max） 的中枢机制，而肌纤维类型的百分组成及其有氧能力是决定V02max的外周机制。3. 神经调节能力：在进行较长时间肌肉活动中，要求神经过程的相对稳定性以及务中 枢间的协调性要好，表现为在大量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。4. 能量供应特点：耐力性项目运动持续时间长，强度较小，其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质密切相关。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

14、动时间的延长，脂肪供能的比例逐渐增大。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判断。二、无氧耐力及其训练（一）无氧耐力的生理基础无氧耐力是指机体在氧供不足的情况下较长时间进行肌肉活动的能力。在长时间缺氧情 况下，体内主要依靠糖无氧酵解提供能量，因此，无氧耐力的高低，主要取决于肌肉内糖无 氧酵解供能的能力、缓冲乳酸的能力以及脑细胞对血液pH值变化的耐受力。1. 肌肉内无氧酵解供能的能力肌肉无氧酵解的能力，主要取决于肌糖元的含量及其无氧酵解酶的活性。柯斯蒂尔（C ostill）等（1976）发现优秀赛跑运动员腿肌中乳酸脱氢酶活性和磷酸化酶活性短跑运动员 最高、中跑居中、长跑最低。表明

15、肌肉无氧酵解能力与无氧耐力素质密切相关。2. 缓冲乳酸的能力肌肉无氧酵解过程产生的乳酸进入血液后，将对血液pll值造成影响。但由于缓冲系统 的缓冲作用，使血液的pH值不至于发生太大的变化。机体缓冲乳酸能力的强弱，主要取决 于血液中碳酸氢钠的含量及碳酸解酶的活性。一些研究表明，经常进行无氧耐力训练，可以 提高碳酸酎酶的活性，表明血液缓冲乳酸的能力得到加强。3. 脑细胞对血液pH值变化的耐受力尽管机体有缓冲物质，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值还会向酸性方向发展，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，促进疲劳的发展。因此，脑细胞对这些不利因素的耐受能力， 也是影响无氧耐力的重要因素。经常进行无氧耐力训练的运动员，脑细胞对血液中代谢产物 堆积的耐受力得到提高。（二）无氧耐力的训练1 .间歇训练间歇训练是发展无氧耐力最常用的训练方法。作为发展无氧耐力而进行的间歇训练中， 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30s,以12min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系统供能的能力， 从而有效地提高无氧耐力。2 .缺氧训练缺氧训练是指在憋气或减少吸气的条件下进行练习的方