第十章身體素質(zhì)的生理學分析

教學目的：1、力量、速度、耐力、靈敏和柔韌等身體素質(zhì)的基本概念；2、生理基礎以及發(fā)展各項素質(zhì)的訓練方法；3、掌握掌握身體素質(zhì)訓練原則；4、肌肉力量的常用檢測與評價方法。教學方法:講授、作業(yè)練習、實驗——身體素質(zhì)的測定教學重點：運用身體素質(zhì)訓練方法教學時數(shù)：

4課時教學內(nèi)容：第一節(jié)

力量素質(zhì)

一、力量素質(zhì)的生理基礎（一）骨骼肌的形態(tài)及生理生化特點

1．肌肉的生理橫斷面

肌肉的生理橫斷面是指橫切某塊肌肉所有肌纖維所得的橫斷面積。力量訓練可以使肌肉的體積增加，橫斷面增大，這主要是由于肌纖維增粗的結果，而肌纖維增粗的實質(zhì)是肌肉中蛋白質(zhì)含量的增加。

2．肌肉生化成分的適應變化

在力量訓練過程中，隨著肌肉肥大還可以引起一些生物化學方面的變化，如肌紅蛋白含量增加，肌肉的貯氧能力得到提高；力量訓練還可以增加肌糖元、磷酸肌酸（CP）的含量，提高三磷酸腺苷（ATP）酶、磷酸果糖激酶的活性，為肌肉收縮提供更充足的能源，從而增大肌肉收縮力量。

3．肌纖維類型

肌纖維按照收縮的特性可分為快肌和慢肌兩大類，快肌纖維較慢肌纖維能產(chǎn)生更大的力量。實驗證明，骨骼肌中快肌纖維百分比高及其橫斷面積大的人，其肌肉收縮力量也大，尤以快肌纖維橫斷面積對力量的影響更大。

（二）神經(jīng)系統(tǒng)對肌肉的調(diào)節(jié)能力

肌肉力量除與肌肉體積大小有關外，還與神經(jīng)系統(tǒng)對肌肉的調(diào)節(jié)機能有密切關系。

1．運動中樞的機能狀態(tài)

力量訓練可以使運動中樞的機能得到改善，表現(xiàn)為運動中樞能夠產(chǎn)生強而集中的興奮過程，發(fā)放同步的高頻率興奮沖動，以同時募集更多的運動單位參與工作，并使每一個運動單位發(fā)生最大的緊張性變化。在一塊肌肉中參與活動的運動單位數(shù)目愈多，肌肉收縮的力量則愈大。

實驗證明，肌肉在最大用力收縮時，缺乏訓練或訓練水平低的人，只能動員肌肉中60%的肌纖維參與工作，而訓練良好的肌肉則可以動員90%的肌纖維同時參與工作，從而表現(xiàn)出更大的力量。表明通過力量訓練改善了運動中樞募集運動單位的機能能力。

2．肌肉工作的協(xié)調(diào)能力

力量訓練可以改善神經(jīng)中樞間的協(xié)調(diào)能力，使支配各肌群的神經(jīng)中樞能夠準確而及時地產(chǎn)生興奮或抑制過程，并能夠適時互相轉(zhuǎn)換，使主動肌、協(xié)同肌、對抗肌、支持肌的工作更加協(xié)調(diào)，從而增大肌肉力量。通過對肌電圖的研究表明，訓練有素的運動員做動作時，肌肉動作電位集中，表明肌肉收縮與放松高度協(xié)調(diào)，有利于充分發(fā)揮肌肉力量。二、力量素質(zhì)的訓練（一）力量訓練的原則

1．超負荷原則

2．漸增阻力原則

3．專門性原則

4．合理練習順序原則5．系統(tǒng)性原則（二）幾種力量訓練的方法

1．等張練習（動力性力量練習）：等張練習是肌肉以等張收縮形式進行的抗阻力練習，包括抗體重的專門練習如引體向上和抗外部阻力的力量練習如推舉杠鈴、啞鈴等。由于等張力量練習是肌肉收縮與放松交替進行的負重練習，不僅能有效地發(fā)展肌肉力量，而且還能改善神經(jīng)肌肉的協(xié)調(diào)能力。

2．等長練習（靜力性力量練習）：等長練習是肌肉以等長收縮形式進行的抗阻力練習，如手倒立、直角支撐等。其生理效應是使神經(jīng)細胞持續(xù)保持較長時間的興奮，有助于提高神經(jīng)細胞的工作能力，能有效地發(fā)展肌肉絕對力量和靜力耐力。

3．等動練習：等動練習是借助于專門的等動練習器進行力量訓練的方法。等動練習器的結構是在一個離心制動器上連一條尼龍繩，由于離心制動作用，扯動繩子越快，阻力越大，所以，器械產(chǎn)生的阻力總是和用力大小相適應。在整個練習中，關節(jié)運動在各角度上均能受到同等的較大負荷，從而使肌肉在整個練習過程中均能產(chǎn)生較大的張力。

4．離心練習：肌肉產(chǎn)生離心收縮的力量練習稱為離心練習。離心練習屬于動力性練習形式之一，其特點是肌肉收縮產(chǎn)生張力的同時被拉長，如推舉起杠鈴后慢慢放下的動作，相關肌群做離心收縮。

5．超等長練習：肌肉在離心收縮之后緊接著進行向心收縮的力量練習稱為超等長練習。如訓練中常用的多級跳、“跳深”（從高處跳下，落地后再向上跳起）等練習，對于發(fā)展彈跳力和爆發(fā)力等有顯著效果。肌肉的離心收縮后緊接著進行向心收縮之所以能產(chǎn)生更大的力量，其原因是由于肌肉彈性體產(chǎn)生的張力變化和肌牽張反射使肌力加強。第二節(jié)

速度素質(zhì)

速度素質(zhì)是指人體進行快速運動的能力或用最短時間完成某種運動的能力。按其在運動中的表現(xiàn)可以分為反應速度、動作速度和周期性運動的位移速度三種形式。反應速度是指人體對各種刺激發(fā)生反應的快慢，如短跑運動員從聽到發(fā)令到起動的時間；動作速度是指完成單個動作時間的長短，如投擲運動員的器械出手速度；位移速度是指周期性運動中人體通過一定距離的最短時間，如跑速、游速等。一、速度素質(zhì)的生理基礎（一）反應速度

1．反應時

反應速度的快慢取決于興奮通過反射弧所需要的時間即反應時的長短。在構成反射弧的五個環(huán)節(jié)中，傳入神經(jīng)和傳出神經(jīng)的傳導速度基本上是固定的，所以，反應時的長短主要取決于感受器的敏感程度（興奮閾值的高低）、中樞延擱和效應器（肌組織）的興奮性。其中，中樞延擱又是最重要的，反射活動愈復雜，歷經(jīng)的突觸愈多，反應時愈長。

2．中樞神經(jīng)系統(tǒng)的靈活性與興奮性

中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機能狀態(tài)與反應速度有密切關系，良好的興奮狀態(tài)及其靈活性，能夠加速機體對刺激的反應。實驗證明，運動員處于良好的賽前狀態(tài)時反應時縮短，如果大腦皮層的興奮性或靈活性降低，反應時將明顯延長。

3．條件反射的鞏固程度

隨著運動技能的日益熟練，反應速度加快。研究發(fā)現(xiàn)，通過訓練，反應速度可以縮短11～25％。（二）動作速度

1．肌纖維類型的百分組成及其面積

肌肉中快肌纖維占優(yōu)勢是速度素質(zhì)重要的結構基礎之一，快肌纖維百分比愈高且快肌纖維愈粗，肌肉收縮速度則愈快。研究證實，優(yōu)秀短跑運動員腿部肌肉中快肌纖維百分比高，并且快肌纖維出現(xiàn)選擇性肥大。

2．肌肉力量

肌力越大，越能克服肌肉內(nèi)部及外部阻力完成更多的工作。因此，凡能影響肌肉力量的因素也必將影響動作速度。

3．肌肉組織的興奮性

肌肉組織興奮性高時，刺激強度低且作用時間短就能引起肌組織興奮。

4．條件反射的鞏固程度

在完成動作過程中，運動技能愈熟練，動作速度也就愈快。此外，動作速度還與神經(jīng)系統(tǒng)對主動肌、協(xié)同肌和對抗肌的調(diào)節(jié)能力有關，并與肌肉的無氧代謝能力有密切關系。（三）位移速度

以跑為例，周期性運動的位移速度主要取決于步長和步頻兩個因素及其協(xié)調(diào)關系，而步長和步頻又受多種生物學因素的制約。步長主要取決于肌力的大小、肢體的長度以及髖關節(jié)的柔韌性；而步頻主要取決于大腦皮層運動中樞的靈活性和各中樞間的協(xié)調(diào)性以及快肌纖維的百分比及其肥大程度。

此外，速度性練習時間短，主要依靠ATP-CP系統(tǒng)供能，因此，肌肉中CP含量較多是速度素質(zhì)重要的物質(zhì)基礎。研究發(fā)現(xiàn)，通過速度訓練，肌肉中CP的貯備量隨訓練水平的提高而增加。二、速度素質(zhì)的訓練（一）提高動作速率的訓練

（二）發(fā)展磷酸原系統(tǒng)供能的能力

（三）提高肌肉的放松能力

（四）發(fā)展腿部力量及關節(jié)的柔韌性

第三節(jié)

耐力素質(zhì)

耐力是人體長時間進行肌肉活動的能力，也可以看作是對抗疲勞的能力。耐力素質(zhì)的分類及命名十分繁雜，可按運動時的外部表現(xiàn)劃分為速度耐力、力量耐力和靜力耐力等；按該項工作所涉及的主要器官劃分為呼吸循環(huán)系統(tǒng)耐力、肌肉耐力及全身耐力等；還可按參加運動時能量供應的特點劃分為有氧耐力和無氧耐力；并可按運動的性質(zhì)劃分為一般耐力和專項耐力等等。本節(jié)將著重從能量供應的角度介紹有氧耐力和無氧耐力的生理基礎以及有氧與無氧耐力訓練等問題。一、有氧耐力及其訓練（一）有氧耐力的生理基礎

有氧耐力是指人體長時間進行有氧工作（依靠糖、脂肪等有氧氧化供能）的能力。氧供充足是實現(xiàn)有氧工作的先決條件，也是制約有氧工作的關鍵因素。而運動中氧的供應受多種因素制約，將影響有氧耐力提高的有關因素概括如。

1．心肺功能：空氣中的氧通過呼吸器官的活動吸進肺，并通過物理彌散作用與肺循環(huán)毛細血管血液之間進行交換，因此，肺的通氣與換氣機能是影響人體吸氧能力的因素之一。優(yōu)秀的耐力專項運動員肺的容積、肺活量均大于非耐力專項運動員和無訓練者，肺的通氣機能和彌散能力也大于一般人，其肺功能的改善為運動時氧的供給提供了先決條件。

2．骨骼肌特點：當毛細血管血流經(jīng)組織細胞時，肌組織從血液中攝取和利用氧的能力與有氧耐力密切相關。肌組織利用氧的能力，一般用氧的利用率（即每100ml動脈血流經(jīng)組織時組織利用氧的百分率）來衡量。

肌組織利用氧的能力主要與肌纖維類型及其代謝特點有關。實驗證明，優(yōu)秀的耐力專項運動員慢肌纖維百分比高并出現(xiàn)選擇性肥大現(xiàn)象，同時還伴有肌紅蛋白、線粒體及其氧化酶活性和毛細血管數(shù)量增加等方面的適應性變化。

因此，有氧耐力的好壞不僅與心肺功能或氧運輸系統(tǒng)有關，而且與氧的利用系統(tǒng)即肌纖維的組成及其有氧代謝能力有密切關系。目前認為，心輸出量是決定最大攝氧量（VO2max）的中樞機制，而肌纖維類型的百分組成及其有氧能力是決定VO2max的外周機制。

3．神經(jīng)調(diào)節(jié)能力：在進行較長時間肌肉活動中，要求神經(jīng)過程的相對穩(wěn)定性以及各中樞間的協(xié)調(diào)性要好，表現(xiàn)為在大量傳入沖動作用下不易轉(zhuǎn)入抑制狀態(tài)，從而能長時間地保持興奮與抑制有節(jié)律地轉(zhuǎn)換。

4．能量供應特點：耐力性項目運動持續(xù)時間長，強度較小，其能量絕大部分由有氧代謝供給，所以，機體的有氧代謝能力與有氧耐力素質(zhì)密切相關。系統(tǒng)的耐力訓練，可以提高肌肉有氧氧化過程的效率和各種氧化酶的活性以及機體動用脂肪供能的能力。在長時間耐力練習中隨著運動時間的延長，脂肪供能的比例逐漸增大。人體動員脂肪供能的能力可以從血漿中自由脂肪酸的含量來判斷。二、無氧耐力及其訓練

（一）無氧耐力的生理基礎

無氧耐力是指機體在氧供不足的情況下較長時間進行肌肉活動的能力。在長時間缺氧情況下，體內(nèi)主要依靠糖無氧酵解提供能量，因此，無氧耐力的高低，主要取決于肌肉內(nèi)糖無氧酵解供能的能力、緩沖乳酸的能力以及腦細胞對血液pH值變化的耐受力。

1．肌肉內(nèi)無氧酵解供能的能力

肌肉無氧酵解的能力，主要取決于肌糖元的含量及其無氧酵解酶的活性?？滤沟贍枺–ostill）等（1976）發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀賽跑運動員腿肌中乳酸脫氫酶活性和磷酸化酶活性短跑運動員最高、中跑居中、長跑最低。表明肌肉無氧酵解能力與無氧耐力素質(zhì)密切相關。

2．緩沖乳酸的能力

肌肉無氧酵解過程產(chǎn)生的乳酸進入血液后，將對血液pH值造成影響。但由于緩沖系統(tǒng)的緩沖作用，使血液的pH值不至于發(fā)生太大的變化。機體緩沖乳酸能力的強弱，主要取決于血液中碳酸氫鈉的含量及碳酸酐酶的活性。一些研究表明，經(jīng)常進行無氧耐力訓練，可以提高碳酸酐酶的活性，表明血液緩沖乳酸的能力得到加強。

3．腦細胞對血液pH值變化的耐受力

盡管機體有緩沖物質(zhì)，能中和一部分進入血液的乳酸，減弱其強度，但由于進入血液的乳酸量大，血液的pH值還會向酸性方向發(fā)展，加上因氧供不足而導致代謝產(chǎn)物的堆積，都將會影響腦細胞的工作能力，促進疲勞的發(fā)展。因此，腦細胞對這些不利因素的耐受能力，也是影響無氧耐力的重要因素。經(jīng)常進行無氧耐力訓練的運動員，腦細胞對血液中代謝產(chǎn)物堆積的耐受力得到提高。（二）無氧耐力的訓練

1．間歇訓練

間歇訓練是發(fā)展無氧耐力最常用的訓練方法。作為發(fā)展無氧耐力而進行的間歇訓練中，要考慮練習強度、練習時間和間歇時間的組合與匹配，要以運動中能產(chǎn)生高濃度的乳酸為依據(jù)。因此，練習強度和密度較大，間歇時間較短，練習時間一般應長于30s，以1～2min為宜。以這種練習強度和時間及間歇時間的組合，能最大限度地動用糖酵解系統(tǒng)供能的能力，從而有效地提高無氧耐力。2．缺氧訓練

缺氧訓練是指在憋氣或減少吸氣的條件下進行練習的方法，其目的是造成體內(nèi)缺氧以提高無氧耐力。缺氧訓練不僅可以在高原自然環(huán)境中進行，而且在平原特定環(huán)境條件下模擬高原訓練，同樣可以獲得一定的訓練效果，如低壓艙（或減壓艙）等。第四節(jié)

靈敏和柔韌素質(zhì)一、靈敏素質(zhì)

靈敏素質(zhì)是指人體迅速改變體位、轉(zhuǎn)換動作和隨機應變的能力。它是多種運動技能和身體素質(zhì)在運動中的綜合表現(xiàn)，是一種較為復雜的素質(zhì)，尤其在某些需要迅速改變體位的運動項目中顯得十分重要。如球類、體操等項目中的急起、急停和快速改變方向等動作，都需要運動員具有良好的靈敏素質(zhì)。

（一）靈敏素質(zhì)的生理基礎

1．大腦皮層神經(jīng)過程的靈活性及其分析綜合能力

2．各感覺器官的機能

3．掌握的運動技能及其它身體素質(zhì)的水平

此外，靈敏素質(zhì)還受年齡、性別、體重和疲勞等因素的影響。一般認為，少年時期靈敏素質(zhì)發(fā)展最快；男孩較女孩靈活，尤其在青春期后，男孩的靈敏性更好；體重過重會影響靈敏素質(zhì)的發(fā)展；身體疲勞時，靈敏素質(zhì)也會顯著下降。

（二）發(fā)展靈敏素質(zhì)的訓練

通過讓運動員隨各種信號改變動作的訓練，可以提高大腦皮層神經(jīng)過程的靈活性，并通過各種手段（如利用聲、光等信號刺激）提高各種感覺器官的機能和加強其它身體素質(zhì)的訓練，熟練掌握多方面的運動技能，以促進靈敏素質(zhì)的發(fā)展。二、柔韌素質(zhì)

柔韌素質(zhì)是指用力做動作時擴大動作幅度的能力。關節(jié)運動幅度的增大，對于提高動作質(zhì)量十分重要，往往柔韌性愈好，動作就愈舒展、優(yōu)美和協(xié)調(diào)，并且有助于減少運動損傷。（一）柔韌素質(zhì)的生理基礎

1．關節(jié)的構造及其周圍組織的伸展性

關節(jié)活動幅度的大小，與關節(jié)的解剖結構特點、關節(jié)周圍組織的體積以及跨關節(jié)的韌帶、肌腱、肌肉和皮膚的伸展性等生理狀況有關。

2．