第二节第二节 肌肉收缩的形式及力学分析肌肉收缩的形式及力学分析一、骨骼肌特性一、骨骼肌特性二、骨骼肌收缩形式二、骨骼肌收缩形式三、骨骼肌收缩的力学表现三、骨骼肌收缩的力学表现五、肌纤维类型与运动能力五、肌纤维类型与运动能力骨骼肌特性骨骼肌特性物理特性物理特性骨骼肌在受到外力牵拉或负重时可被拉长，这种特性称为神展神展性性当外力或负重取消后，肌肉的长度又可恢复，这种特性称为弹弹性性当外力或负荷取消后肌肉的长度也不是立即恢复，这种现象是由于骨骼肌在被拉长或回缩时肌浆内各分子间的摩擦力造成的因此骨骼肌具有粘滞性粘滞性骨骼肌是粘弹体骨骼肌的物理特性受温度影响，当温度下降时，肌浆内各分子间的摩擦力加大，肌肉的粘滞性增加伸展性和弹性下降；当温度升高时，肌肉粘滞性下降，伸展性和弹性增加骨骼肌特性骨骼肌特性生理特性生理特性骨骼肌是可兴奋组织，受到刺激后可产生兴奋即产生动作电位，这种特性称为兴奋性肌肉受到刺激产生兴奋后，立即产生收缩反响，这种特性称为收缩性骨骼肌生理特性骨骼肌生理特性兴奋性兴奋性引起骨骼肌兴奋必修给予适当的刺激，刺激应满足以下条件1刺激强度要使肌肉产生兴奋，刺激必须到达一定强度引起肌肉兴奋的最小刺激强度称为阈刺激。
大于阈刺激强度的刺激称为阈上刺激低于阈刺激强度的刺激称为阈下刺激阈刺激可以作为评定组织兴奋性上下的指标阈刺激小表示组织的兴奋性高，阈刺激大那么表示兴奋性低阈刺激只能引起兴奋性高的肌纤维兴奋，此时参加收缩的肌纤维数量较少，肌肉收缩力量较小，加大刺激强度，参加收缩的肌纤维数目增多，肌肉产生的力量增大当刺激强度适宜时，整块肌肉中兴奋并参与收缩的肌纤维数目到达最大一般情况下，不能使整块肌肉中所有的肌纤维都发生收缩，肌肉将产生最大的收缩力量骨骼肌生理特性骨骼肌生理特性兴奋性兴奋性2刺激的作用时间无论刺激强度多大，要使可兴奋组织兴奋，刺激必须持续足够时间在一定范围内，刺激强度越小，需要刺激的作用时间就越长相反，刺激强度越大，需要刺激的作用时间就越短3刺激强度变化率要使可兴奋组织兴奋，刺激必须有足够的变化率如果用恒定的电流刺激组织，只有通典和断电的瞬间可以引起组织兴奋而在继续通电的过程中，由于电流强度没有发生变化，组织不产生兴奋所谓刺激强度变化率是指刺激电流从无到有或由小到大的变化速率同样电流强度，变化速率越大越容易引起组织兴奋骨骼肌生理特性骨骼肌生理特性收缩性收缩性整块骨骼肌或单个肌细胞受到一次刺激时，先产生一次动作电位，紧接着出现一次机械收缩，称为单收缩single twitch。
骨骼肌生理特性骨骼肌生理特性收缩性收缩性给肌肉以连续电脉冲刺激，那么肌肉的收缩情况将随刺激的频率而有所不同假设刺激频率过低，每一新的刺激到来时，由前一个刺激引起的收缩和舒张过程已结束，于是产生一连串各自分开的单收缩如果增加刺激频率，那么各刺激所引起的单收缩可以相互融合，假设后一刺激均在前次收缩的舒张期结束之前刺激肌肉时，那么形成不完全强直收缩incomplete tetanus如果刺激频率继续增加，后一次刺激就会落在前次收缩的收缩期内，形成新的收缩，于是各次收缩的张力变化或长度缩短完全融合或叠加，肌肉处于更强的持续收缩状态，称为完全强直收缩complete tetanus骨骼肌的收缩形式骨骼肌的收缩形式向心收缩向心收缩当肌肉收缩时，肌原纤维内的肌动蛋白丝和肌球蛋白丝相对滑动其滑动幅度，可根据肌肉工作需要而定肌肉收缩可表现为整块肌肉的长度发生变化，也可以不发生变化肌肉收缩时，长度缩短的收缩称为向心收缩concentric contraction，又称缩短收缩向心收缩时肌肉长度缩短、起止点相互靠近，因而引起身体运动而且，肌肉张力增加出现在前，长度缩短发生在后向心收缩是骨骼肌主动用力的收缩形式。
肌肉向心收缩时，是做功的，其数值为负荷重量与负荷移动距离的乘积骨骼肌的收缩形式骨骼肌的收缩形式向心收缩向心收缩1.等张收缩肌肉张力在肌肉开始缩短后即不再增加，直到收缩结束这种收缩形式称为等张收缩在向心收缩过程中，所谓的等张收缩时相对的，尤其是在在体情况下更是如此由于在肌肉收缩过程中，往往是通过骨的杠杆作用克服阻力做功在负荷不变的情况下，要使肌肉在整个关节活动范围内以同样的力量收缩是不可能的的如当肌肉收缩克服重力垂直举起杠铃时，随着关节角度变化，肌肉做功的力矩也会发生变化，因此，需要肌肉用力的程度也不同在整个运动范围内，肌肉用力最大的一点称为“顶点出现“顶点主要是因为在此关节角度下杠杆效率最差，加上肌肉缩短损失一局部力量，而促成“顶点的产生2.等动收缩在整个关节运动范围内肌肉以恒定的速度，且外界的阻力与肌肉收缩时肌肉产生的力量始终相等的肌肉收缩称为等动收缩isotonic contraction由于在整个收缩过程中收缩速度是恒定的，等动收缩有时也成为等动收缩如，自由泳的划水动作就具有等动收缩的特点等动练习是提高肌肉力量的有效手段等动练习器可以实现骨骼肌的收缩形式骨骼肌的收缩形式向心收缩向心收缩肌肉在收缩时其长度不变，这种收缩称为等长收缩isometric contraction，又称为静力收缩，不能做机械功。
等长收缩有两种情况：1肌肉收缩时对抗不能克服的负荷，如试图拉起根本不可能拉起的杠铃时，肱二头肌所进行的收缩就是等长收缩2当其他关节由于肌肉离心收缩或向心收缩发生运动时，等长收缩可使某些关节保持一定的位置，为其他关节的运动创造适宜的条件要保持一定的体位，某些肌肉就必须做等长收缩骨骼肌的收缩形式骨骼肌的收缩形式等长收缩等长收缩骨骼肌的收缩形式骨骼肌的收缩形式等长收缩等长收缩肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩称为离心收缩eccentric contraction如下蹲时，股四头肌在收缩的同时被拉长，以控制重力对人体的作用，使身体缓慢下蹲，起缓冲作用离心工作也称为退让工作如，搬运重物时将重物放下；下坡跑，下楼梯属于离心收缩离心收缩可防止运动损伤从高处跳下时，脚先着地，通过反射活动使股四头肌和臀大肌产生离心收缩肌肉离心收缩的制定作用，减缓了身体的下落速度，不致于使身体造成损伤离心收缩时肌肉做负功骨骼肌的收缩形式骨骼肌的收缩形式离心收缩离心收缩超等长收缩plyometric contraction是指骨骼肌工作时先做离心式拉长，继而做向心式收缩的一种复合式收缩形式其优点在于，在做离心收缩工作时，肌肉先被迅速拉长，在肌肉被拉长过程中，肌肉的牵张感受器受到刺激并产生兴奋，导致肌肉产生牵张反射性收缩。
当肌肉被拉长后所产生的弹性势能，拉长后产生的牵张反射性收缩，以及主动向心收缩所产生的力量形成合力时，肌肉将产生较大收缩力跳深练习时股四头肌进行的就是一种典型的超等长收缩完成超等长练习时，肌肉最终收缩力量的大小是由肌肉在离心收缩中被拉长的速度和被拉长的长度所决定，而且肌肉被拉长的速度比被拉长的长度更重要骨骼肌的收缩形式骨骼肌的收缩形式超等长收缩超等长收缩人体大多数位移运动都是由离心收缩和向心收缩重叠，形成一种经济而高效的牵拉-缩短循环运动这时因为在向心收缩前产生离心收缩，使肌肉中的弹性成分被牵拉而伸长以贮存弹性能，从而使其后的缩短收缩利用这一弹性贮存能，产生更大的力量和更大的运动速度肌肉弹性成分这种作用实际上是实现收缩力的第二种机制，是提高有节奏的如跑步和弹性反冲性跳远运动效率的根据例如跑步中发挥蹬地力量的肌群如股四头肌、臀大肌等在蹬地前所做的伸展，实际上是利用它来贮存能量，以便其后将它转化为向前的推进力而增进跑速另外，弹性成分的伸展可吸收一局部力，可以起到缓冲作用肌肉弹性成分对收缩力学的影响肌肉弹性成分对收缩力学的影响肌肉弹性成分对收缩力学的影响肌肉弹性成分对收缩力学的影响 收缩成分工作时产生的能量，并不能立即抵抗阻力，收缩成分工作时产生的能量，并不能立即抵抗阻力，收缩成分工作时产生的能量，并不能立即抵抗阻力，收缩成分工作时产生的能量，并不能立即抵抗阻力，而是先在弹性成分中储存，当其储存至足以克服阻力而是先在弹性成分中储存，当其储存至足以克服阻力而是先在弹性成分中储存，当其储存至足以克服阻力而是先在弹性成分中储存，当其储存至足以克服阻力时，整个肌肉才开始缩短。
时，整个肌肉才开始缩短时，整个肌肉才开始缩短时，整个肌肉才开始缩短1.力量同一块肌肉，在收缩速度相同的情况下，离心收缩可产生最大的张力离心收缩产生的力量比向心收缩大50%左右，比等长收缩大25%左右离心收缩产生较大张力的原因：1肌肉受到外力的牵张时会反射性地引起收缩2离心收缩时肌肉中的弹性成分被拉长而产生阻力，同时肌肉中的可收缩成分也产生最大阻力肌肉在向心收缩时，一局部张力在作用于负荷之前，先要拉长肌肉中的弹性成分一旦肌肉中的弹性成分被充分拉长，肌肉收缩产生的张力才会作用于外界负荷上因此肌肉收缩产生的张力，有一局部是用来克服弹性阻力的，这就使实际表现出来的张力小于实际肌肉收缩产生的张力向心收缩、等长收缩和离心收缩的比较向心收缩、等长收缩和离心收缩的比较2.肌电在等速向心收缩和离心收缩时，肌电与肌张力在一定范围内呈直线关系积分肌电IEMG值与肌肉张力成正比在负荷相同的情况下，离心收缩的积分肌电较向心收缩低3.代谢在输出功率相同的情况下，肌肉离心收缩时所消耗的能量低于向心收缩，其耗氧量也低于向心收缩肌肉离心收缩时其他与代谢相关的生理指标的反响如心率、心输出量、肺通气量、肺换气效率、肌肉的血流量和肌肉温度等均低于向心收缩。
4.肌肉酸疼肌肉做退让工作时容易引起肌肉酸疼和损伤肌肉大负荷离心收缩引起肌肉酸疼和肌纤维超微结构改变以及收缩蛋白代谢的变化最显著，等长收缩次之，向心收缩最低向心收缩、等长收缩和离心收缩的比较向心收缩、等长收缩和离心收缩的比较肌肉三种收缩形式比较肌肉三种收缩形式比较缩短收缩缩短收缩拉长收缩拉长收缩收缩形式收缩形式外力与肌外力与肌张力关系张力关系长度变化长度变化运动中功能运动中功能对外作功对外作功缩短缩短拉长拉长不变不变小于张力小于张力大于张力大于张力等于张力等于张力固定，支持，能源之一固定，支持，能源之一能源，产生加速度能源，产生加速度正功正功负功负功无功无功减速，贮存势能减速，贮存势能等长收缩等长收缩一绝对力量与相对力量某一块肌肉做最大收缩时所产生的张力为该肌肉的绝对肌力取决于肌肉横断面积，而肌纤维数量和肌纤维粗细又决定了横断面积大小相对肌力说明每条肌纤维力量的大小相对力量=绝对肌力/体重骨骼肌收缩的力学表现骨骼肌收缩的力学表现体重73kg，抓举175kg绝对肌力：175kg相对肌力：175/73=2.397抓举挺举骨骼肌收缩的力学表现骨骼肌收缩的力学表现骨骼肌收缩的力学表现骨骼肌收缩的力学表现身高1.5m，体重48kg，抓举95kg升高1.65m，体重74.4kg，抓举128kg骨骼肌收缩的力学表现骨骼肌收缩的力学表现9548=1.97912874.4=1.720二肌肉力量与运动1.力量-速度曲线肌肉收缩的快慢和所克服的外部阻力相关。
当负荷较小时，肌肉收缩速度加快；当负荷较大时，肌肉收缩速度减慢实验证明，逐渐增加负荷量时，肌肉收缩力量也逐渐增加，而收缩速度那么逐渐降低当负荷量刚好超过极限负荷时，肌肉张力到达最大值，但此时的收缩速度为零肌肉所做的外功为零如果逐渐减小负荷量，肌肉收缩速度逐渐加快当负荷量为零时，肌肉收缩速度到达最大值，此时肌肉所做的功从理论上讲也是零肌肉收缩时产生的张力大小，取决于活化的横桥数目；收缩速度那么取决于能量释放的速率和肌球蛋白ATP酶活性小负荷训练开展速度，大负荷训练开展力量骨骼肌收缩的力学表现骨骼肌收缩的力学表现二肌肉力量与运动2.肌肉力量与爆发力人体运动时所输出的功率，实际上就是运动生理学中所说的爆发力，是指人体单位时间内所做的功P=(maD)/t相对爆发力：短跑、跳跃绝对爆发力：投掷、相扑在机体中，爆发力的产生还与神经中枢的骨骼肌总体控制有关，如运动单位的募集、主动肌、拮抗肌、。