第五讲 人体运动能力的生理基础

人体运动能力的生理基础1、人体运动能力的生理基础和提高运动能力的方法运动能力是人体进行体育活动的基础，人体的运动能力可以表现然肌肉力量、运动速度、耐力、灵敏度、柔韧性等方面。若想通过科学的体育锻炼提高自身的生理机能，就必须了解影响人体运动能力的生理基础和发展运动能力的方法。一、力量及其锻炼方法力量是人体肌肉收缩产生的张力。1、影响肌肉力量的生理基础（1）肌肉体积肌肉体积与肌肉力量有着密切的关系，肌肉体积的大小可用肌肉横断面积的大小来表示，肌肉横断面积越大，肌肉的体积就越大，肌肉力量也就越大，而且这种关系不受年龄、性别的影响。体育锻炼或体力劳动在提供肌肉力量的同时，总是伴随着肌肉体积的增加。影响肌肉的因素主要有两个：一是单个肌纤维的直径，二是肌肉中肌纤维的数量。体育锻炼，特别是有针对性的力量练习可以促进体内蛋白质的代谢，增加蛋白质的合成，提高肌肉蛋白质的含量，通过增加单个肌纤维的直径而使肌肉体积增加，也可以通过增加肌纤维的数量，使肌肉体积增加。（2）肌纤维的类型骨骼肌的肌纤维可分为红肌纤维和白肌纤维两种类型，白肌纤维收缩产生的力量大，红肌纤维收缩产生的力量小。肌肉中肌纤维类型的比例受遗传因素的影响，肌肉中白肌纤维的比例越大，肌肉收缩力量也就越大。力量和速度练习可以增加肌肉中白肌纤维比例。•（3）神经调节肌肉收缩力量，除决定于肌肉本身的形状、机能特点外，还与神经系统的调节机能有关。神经系统可以通过两种方式调节肌肉力量：一种是通过发放强而集中的兴奋，动员尽量多的肌纤维参与收缩，以增大肌肉力量，有些人在肌肉最大收缩时也仅能动员60%的肌纤维参与收缩，而有些人则可动员80%以上的肌纤维参与收缩，显然在共它条件相同的情况下，后者的肌肉力量更大；二是通过增加神经中枢发放神经冲动的频率增加肌肉力量，神经冲动频率越高，肌肉力量越大。神经系统对肌肉力量的影响作用可以解释为什么有些人看上去虽然肌肉体积并不大，但肌肉力量却较大的现象。2、提高肌肉力量的锻炼方法（1）动力性力量练习肌肉收缩时肌纤维长度发生变化，同时产生张力克服外界阻力的力量练习，称动力性练习。体育锻炼中所从事的力量练习多数是属于动力性力量练习，如各种哑铃练习、举重等。动力性练习主要是通过不断增加运动负荷（阻力）达到提高肌肉力量的效果。动力性练习时，肌肉的收缩与放松交替进行，可促进体内蛋白质代谢，加强肌肉中蛋白质合成，提高肌肉的横断面积和毛细血管数量，使肌肉体积增加。对一般体育锻炼者来说，体育锻炼时最好采用动力性肌肉练习方式发展肌肉力量。在动力性力量练习中，采用的负荷不同，提高肌肉力量的效果也不同。一般来说，采用相当于本人最大力量80%的运动负荷（如最大肌肉力量为50公斤，力量练习的负荷为40公斤），主要作用是发展肌肉力量和速度，使肌肉本积增加，这种负荷适用于力量型运动员和青年健美爱好者；采用60%的最大负荷，主要是改善神经系统对肌肉收缩的协调作用，使肌肉力量和肌肉耐力增加，中年人可采用这种方法提高肌肉力量，效果较好；采用小负荷（相当于40%的最大负荷）练习虽对提高肌肉力量的作用不太明显，但却可以改善肌肉的血液循环，增加骨骼肌中毛细血管的数量，保持已经获得的肌肉力量，提高肌肉耐力，老年人在进行力量练习时可采用这种负荷。可风，负荷是影响力量练习效果的重要因素，锻炼者在进行力量练习时，要有针对性地选择运动负荷。（2）静力性力量练习肌肉收缩时肌肉长度未发生变化，而是维持某一特定位置的肌肉力量练习，称静力性练习。静力性练习主要是发展肌肉在特定位置的肌肉力量，如武术中的马步站桩等。静力性车量练习方法比较安全，一般不会出现急性肌肉拉伤等现象，因此常用于肌肉康复练习。由于静力性肌肉练习时，肌肉收缩挤压毛细血管，造成肌肉缺氧，而且在大强度静力性练习时往往伴随着憋气动作，所以，对体育锻炼者来说，除非特殊需要，一般不要采用静力性车量练习，老年人和少年儿童尽量避免有负荷的静力性练习。•（3）电刺激练习电刺激增加肌肉力量是一种被动肌肉力量练习法，具体方法是将电极放置于要练习的肌肉群表面，通过电刺激使肌肉被动产生收缩。采用这种方法可以有效地增加肌肉力量，同时肌肉损伤的可能性也较小，除用于一般增加肌肉力量外，特别适用于肌肉损伤后的康复练习。电刺激增加肌肉力量需要有专门的电刺激器，用电刺激方法发展肌肉力量时，最好与动力性练习方法结合使用。力量练习中应注意的问题（1）负荷在进行力量练习时，应根据自己的实际情况选择合适的负荷，但无论选用什么样的负荷，都要遵循由小至大的原则，切勿突然增加运动负荷造成运动损伤。（2）动作速度只要进行动力性肌肉力量练习，就存在动作速度问题，负荷和速度之间有着密切关系，负荷越大，速度就越小。锻炼者要根据练习的要求合理安排，对于青少年来说，爆发力是非常重要的，在力量练习时，选择适宜的负荷，尽量加快动作速度，对提高肌肉的爆发力十分有益。（3）练习次数对于一般体育锻炼者来说，没有必要每天都进行力量训练，即使是为了专门发展肌肉力量，采用隔天力量练习，也足以取得理想效果。如果每天都进行力量练习，不仅提高肌肉力量的效果不明显，而且还会造成整体机能的不协调发展。已经获得的肌肉力量，如果停止练习，也会逐渐消失，肌肉力量消失的速度相当于获得肌肉力量速度的三分之一。也就是说，力量获得的快，消退的也快，所以体育锻炼切勿忽练忽停。如果为了保持已经获得的肌肉力量，力量练习的间隔时间可更长一些，以合将体育活动时间用于发展其它方面的运动能力，每周进行一次力量训练，可保持已获得的力量水平。二、速度与耐力及其锻炼的方法1、影响速度的生理因素（1）神经系统的反应能力主要是指感觉神经的敏感程度和大脑皮层对刺激做出快速反应的能力。其中，大脑皮层对刺激的反应能力是影响速度的重要因素，大脑皮层对刺激作出反应的速度越快，表现为整体的反应速度就越快。（2）肌肉组织的兴奋性肌肉的兴奋性高，对外界环境变化作出反应的能力就强，机体的反应速度和动作速度就快。（3）肌纤维类型肌肉中快肌纤维数量多，体积大，体育锻炼时的速度就快，同时，肌肉的的力量增加也会对运动速度产生积极的影响。2、影响速度耐力的生理因素速度耐力是指机体长时间快速动动的能力，也称为无氧耐力。速度耐力在田径、篮球、足球等体育锻炼项目中具有重要作用。影响速度耐力的主要生理因素有：1．糖的无氧代谢能力。在速度耐力性体育锻炼中，主要靠糖的无氧代谢提供能量，因此，机体糖无氧会谢能力越强，速度耐力素质也就越好。2．缓冲乳酸的能力。乳酸是糖代谢的中间产物，乳酸在体内的增加会使肌肉和血液酸碱度下降，造成机体疲劳，因此，如果能及时缓冲产生的乳酸，可使肌肉快速工作时间延长。3．耐受酸能力。在速度耐力性运动中，往往是乳酸的生成大于乳酸的缓冲和排除，因此，体育锻炼时乳酸在体内逐渐堆积，造成血液的酸度增加，脑细胞对血液酸碱度的变化非常敏感，血液酸度增加会使大脑皮层工作能力下降，造成身体疲劳。通过速度耐力锻炼的人，脑细胞耐受乳酸的能力明显增加。3、提高速度和速度耐力的方法（1）提高速度的方法1）提高反应速度的练习主要是抽高神经系统的灵活性和对刺激信号快速作出反应的能力。在练习时可采用不同的刺激信号，如声音、光等，使机体接受刺激并迅速做出反应，也可结合具体的体育锻炼项目有针对性地发展专项反应速度。2）提高动作速度的练习对体育锻炼者来说，动作速度多表现在一些成套规定的练习动作，如武术、健美、扭身歌。这些练习要求一定的节奏，如果动作速度不够，就会影响锻炼效果。而提高成套动作的运动速度主要是通过熟悉单个动作完成，因此，发展成套动作速度的关键是提高每个动作的熟练程度和各个动作之间的相互连接。3）提高位移速度的练习影响位移速度的主要因素是步频和步幅，快速小步跑、30米短距离冲刺跑等可提高肌肉的收缩速度，增加步频，而提高步幅的主要手段是提高腿部肌肉力量和柔韧性。（2）提高耐力速度的方法•速度耐力练习主要是无氧运动练习，其目的是提高机体的糖无氧供能能力、缓冲乳酸的能力和耐受乳酸的能力。发展无氧耐力的运动强度较大，体育锻炼时应使心率保持在160次/分以上，具体运动形式包括300-500米等不同距离的全速跑、间歇跑等，有条件的可测定体育锻炼后的血乳酸值，一般来讲，体育锻炼后即刻血乳酸值越高，提高速度耐力的效果越好。三、有氧耐力及其锻炼方法•（一）影响有氧耐力的生理因素•有氧耐力是指长时间从事有氧运动的能力，又称一般耐力。决定机体有氧耐力的生理因素主要是运动中氧气的供应因素和作为能量物质的糖原含量。1．肺的通气功能。从呼吸系统看，肺的通气量越大，吸入本内的氧气量就越多，在体育锻炼中采用深呼吸的方法，可有效地提高呼吸效率，增加肺的有效气体交换量。2．血液的载氧能力。吸入肺内的氧气是通过血液中敌国红蛋白运送到各组织细胞的，在生理范围内，血液中血红蛋白的含量越高，其携带氧气的能力就越强。如果人体中血红蛋白含量下降10%，就会明显影响有氧耐力。。•3．心脏的射轿能力。心脏的射血能力是血液循环的动力，单位时间内，心脏射邮的血量越多，运送氧气的能力越强。体育锻炼中影响心脏射血量的主要因素是心肌收缩力量和心室容积的大小，体育锻炼时，心脏收缩力量越大，心脏的射血能力就越强。4．骨骼肌体的代谢能力。肌组织的有氧代谢能力是影响有氧耐力的重要因素，有氧代谢酶活性高，利用氧气的能力强，表现为机体的有氧代谢能力高。而肌组织的有氧代谢能力与肌纤维类型密切相关，肌肉中红肌纤维多，有氧代谢能力就好。现在普遍认为，心脏的射血能力和骨骼肌的有氧代谢能力是影响有氧耐力的最重要因素。5．肌糖原含量。肌糖原是肌肉进行有氧代谢的主要能源物质它的供能特点为效率高，氧气消耗量相对较少，代谢时产生的代谢产物可及时排出体外，不致在体内堆积，对身体产生不利影响。所以，肌肉中糖原含量越高，有氧供能的潜力就越大。虽然脂肪也参与有氧运动的供能，但由于脂肪氧化供能时氧气消耗量大、代谢产物堆积等因素，容易使身体疲劳•（二）有氧运动对身体机能的良好影响实践证明，以有氧运动为主要形式的体育锻炼是增强体质，提高人体健康水平的最常用、最有效的方法。1．提高心肺功能。通过有氧运动可以提高呼吸系统的功能，表现为肺活量水平明显增加，肺交换效率提高。对心脏功能的影响表现为巡静时心率下降或不变，心脏的收缩力量增加，心脏容积增大，有人称这种变化为运动员心脏，运动员心脏是心功能对体育锻炼的适应性变化，是心脏力能提高的标志，这些变化可以预防并减少心血管疾病的发生。2．促进生长发育、延缓衰老。有氧运动由于改善身体的血液循环，加强体内的新陈代谢，而可以促进少年儿童的生长发育。坚持体育锻炼的青少年，其身高、体重、胸围都较同年龄的人有不同程度的增长。老年人进行有氧运动，可以调节神经系统的功能，加强体内的代谢功能，使老年人保持旺盛的精力和充沛的体力，从而达到延年益寿的效果。•3．提高机体的免疫功能。人体抗疾病能力与机体的免疫系统功能有关，有体的免疫机能主要是通过免疫细胞完成的。采用小强度的有氧运动形式对提高机体免疫功能的效果最好，免疫功能的提高不仅可以预防和治疗一些一般性疾病，而且对诸如癌症等大病、顽症也有积极作用。4．减肥。运动减肥的效果主要与体育锻炼的时间和体育锻炼的总工作量有关，而与运动强度关系不大。由于有氧运动的强度相对较小，不容易疲劳，可以保斑点较长的体育锻炼时间，同时，有氧运动消耗的脂肪类物质较多，所以减肥的效果就明显。以减肥为主要目的体育锻炼都应该以有氧运动为主要形式。•（三）提高有氧耐力的方法1．最大摄氧量及其体育锻炼。最大摄氧量是指身体发挥最大功能水平，每分钟摄入并供组织细胞消耗的氧气量，最大摄氧量是有氧代谢能力的基础，一般人的最大摄氧量为2-3升/分，经常参加体育锻炼的人可达4-5升/分，在进行有氧耐力练习时，可以最大摄氧量作为参考指标确定运动强度。对于身体机能状况较好的青壮年人来说，运动强度可相当于80%的最大摄氧量；对老年人则以采用40-60%的最大摄氧量强度发展有氧耐力较为合适。2．无氧阈及其体育锻炼。无氧阈是人体在进行递增性体育锻炼过程中，由有氧代谢供能开始大量动用无氧代谢供能的转折点，