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第十一章身体素质的生理学基础

第十一章身体素质的生理学基础


第十三章 身体素质的生理学基础
第一节 力量素质

第二节 速度素质
第三节 耐力素质

第四节 灵敏素质 第五节 柔韧素质

身体素质: ? 概念: ? 人体在肌肉活动中所表现出来的力量、 速度、耐力、协调、柔韧、灵敏及平衡 等机能能力 。

力量素质

你能想出与力量无关的生理运动吗? ? 力量素质具有普遍性。 ? 力量素质具有交叉性、渗透性 力量素质与速度素质 力量素质与耐力素质 力量素质与灵敏素质 ……
因此,力量素质的训练是所有素质训练的重中之重。

你认为谁会更具有power?

一、决定肌肉力量的生理学基础
(一)肌肉的横断面积 (体积) ? ①力量与肌肉横断面积 成正比。 ? ②实验: 力量训练100天,上臂 肌横面积↑23%,肌力 ↑92%。

③运动训练引起肌肉横断面积增加的原因:
? a.肌纤维增粗:主要因素 运动训练→激素和神经调节 →蛋白质的合成 ↑ (主要是肌凝蛋白↑) 实验条件 未经训练 “速度性”训练 “力量性”训练
肌凝蛋白含量(%)

4.70 6.00 6.88

?b.运动训练→肌肉结缔组织增厚、毛细血管增生、 内含物(肌红蛋白、ATP、CP、肌糖原) ↑

(二)神经调节机能
? 训练水平低和训练水平高的肌肉极度用力时肌 纤维的参与度有何不同?
水平低者:60%肌纤维参与活动 水平高者:90%肌纤维参与活动

相关运动中枢之间的协调
? ①协调各肌群活动 改善主动肌、协同肌、对抗肌间的协调关系,特别 是对抗肌放松能力,可显著地增加肌肉收缩的力量。 ? ②提高中枢兴奋程度 动员尽可能多的肌纤维参加工作

决定力量素质的大小归根结底取决于参与的肌纤维的多少!

二、力量训练原则
(一)超负荷原则 ? 要求:在练习时所采用 的符合要超过本人已经 适应的负荷。
最大负荷→适应→新最大负荷→适应

?机制:由于肌肉内各肌纤维的兴奋性不同,当负荷较小
时,中枢只能调动兴奋性高的肌纤维参加收缩,随着负荷 的加大,参与收缩的肌纤维逐渐增多。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)专门性原则 ? 概念:指所从事的肌肉力量练习应与相应 的运动项目相适应。 ? 运动技术的专门性有时显得更为重要,如 卓越的短跑运动员,往往不是优秀的马拉 松运动员。

(三)有序性原则
? 概念: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。 ? 原则:先练大肌肉、后练小肌肉 ? 机制:①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,练习过程对其他肌肉也有良性 刺激作用。②大肌肉相对不易疲劳,可延长练 习时间,而小肌肉练习容易疲劳,将影响大肌 肉练习动作的完成。

(四)合理训练间隔原则
? 概念: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累。 ? 较小的力量训练在第二天就会出现超量恢复, 中等强度的力量训练应隔天进行,而大强度力 竭训练一周进行1-2次即可。 ? 训练水平高者出现超量恢复的时间较早,超量 恢复的幅度较小,其训练间隔应较短; ? 同样进行力竭训练后,高水平者因完成的绝对 负荷量大,故其超量恢复较晚出现,超量恢复 的幅度较大,持续时间较长,训练间隔时间也 应稍长。

力量训练的练习方法 ? 动力性练习(isotonic/dynamic exercise) ? 静力性练习(isometric/static exercise) ? 等动练习(isokinetic exercise) ? 超等长练习(hyperisometric exercise) ? 电刺激(electrostimulation)

动力性练习

挺举

卧推

负重下蹲

除了以上,你还知道哪些是属于动力性练习的吗?

不同类型的动力性练习效果是否相同? ? 负荷大而重复次数少的练习(如挺举),可很 快提高力量,但肌肉增粗不明显 ? 负荷中等、重复次数较多的练习,可提高力量 (但不如前者明显),肌肉显著增粗 ? 负重极轻,重复次数极多的练习(如空中自行 车),对改进动作技能有好处,但对力量和肌 肉体积的增加无明显作用。

静力性练习

概念:提、拉、推、举力所不及的重物,虽然肌肉做强 烈收缩,但不能使负荷移动的练习都属于静力性练习。 作用:发展静力性力量,如十步支撑、马步等。

等动练习

等动练习器所产生的阻力总是和用力的大小相适应。用 力越大,产生的阻力越大。

超等长练习
肌肉的向心收缩(肌肉缩 短)紧跟在同一肌肉的离 心收缩(肌肉拉长) 有利于发展弹跳力量

电刺激法 ? 具体做法:
将电极置于肌肉的起止端,电流量以人体不感痛苦为 宜,隔天一次,开始通电10秒,间隔50秒,做10分钟, 40天为一疗程。

? 效果:
14次后,男子增加肌力30%~35%,女子增加25%。

? 机制:
肌纤维增粗,肌纤维的收缩力增强。

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。随着体重的增加, 绝对力量直线增加。当用相对力量表示总体力 量时,随着体重的增加,相对力量却下降。 ? 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。随着体重的增加, 绝对力量直线增加。当用相对力量表示总体力 量时,随着体重的增加,相对力量却下降。 ? 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。

年龄与性别
? 肌肉力量随年龄的增加而发生自然增长,通常在2030岁时达最大。 ? 青春发育期前:男肌力>女肌力(不显著) ? 青春发育期后:男肌力>女肌力(显著) ? 原因:①雄性激素 ②男子经常参加一些能发展力量 和爆发力的体育活动

成年男子和女子的绝对 与相对力量的比较

1、在下列身体素质中,哪种素质对其他素质产生普遍性影 响?( A) A 力量素质 B 灵敏素质 C 速度素质 D 耐力素质 2、训练水平高的肌肉和训练水平低的肌肉在极度勇气时调 动的肌纤维比重分别是( 90%)和( 60% ) 3、做屈肘动作时,肱二头肌( 收缩),肱三头肌( 舒张) 4、如果在短期内要参加比赛,此时较合适的动力性力量训 练类型是( A ) A 负荷大,重复次数少 B 负荷中等,重复次数较多 C 负荷极轻,重复次数很多 5、以下哪种属于静力性练习( C ) A 卧推 B 推举 C 推力所不及的重物

? 负荷大时肌肉调动的肌纤维数量较少( × ) ? 力量训练不分项目,无论什么项目全身肌肉都应 该得到充分锻炼( × ) ? 根据有序性原则,力量训练时应先锻炼大肌肉, 再锻炼小肌肉( √ ) ? 用电刺激法时,刺激强度越大,效果越佳( × )

三、影响训练效果的因素
(一)负重练习的重量(运动强度) ? 分类:绝对强度和相对强度。 ? 绝对强度:指机体所承受的物理负荷量(如做了 多少功等),所以又叫做物理负荷强度。 优点:简单明了 缺点:不能体现不同人之间的体能差异 ? 相对强度:根据个人最大摄氧量百分数或最大心 率百分值等生理指标来反映某一负荷量对身体的 刺激程度,所以叫生理负荷强度。 优点:能反映运动者的个人体能水平 ? 运动生理学中通常采用生理负荷强度衡量运动强 度 。

最大重复次数(RM) :
? 概念:指肌肉收缩所能克服某一负荷的最大次数。
?应用: 5RM→肌肉粗大、力量↑、速度↑ 10-15RM→力量↑、速度↑、耐力↑ 16-30RM →力量↑、速度↑、耐力↑ 举重、投掷 400和800米 中跑 6-10RM→肌肉粗大、力量↑、速度↑ 100米跑、跳跃

30RM→毛细血管↑、耐力↑

长跑

(二)练习次数和组数
? 研究表明:初次参加运动训练者,隔天训练的效果 比每天训练效果好。 每天训练10次,肌肉力量提高47% 隔天训练10次,肌肉力量提高77.6% ? 举重等以发展肌肉最大肌力为主要目的的运动,其 运动强度应足够大,一般接近或达到肌肉的最大负 荷能力,练习组数至少不低于3次,训练频度则可 适当减少,每周1-2次即可。 ? 以发展肌肉体积线条和爆发力为主要目的的运动如 健美,其运动强度应适当降低,但练习组数和频度 则相应地增多; ? 以发展肌肉耐力和提高内脏机能水平为主要目的的 运动,其运动强度更低,练习次数相应较多,练习 频度亦可有所增加。

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 ? 在一段时间如一周或一个月训练的运动总量 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

(三)间隔时间 ? 组间休息时间一般3~6min ? 力量练习的间隔时间取决于力量训练的 目的、运动员的力量水平和机体生理反 应、练习动作特点等因素。

(四)动作的速度 ? 动作的速度影响力量练习的效果。

(五)肌肉收缩形式 ? 等长收缩 ? 向心收缩 ? 离心收缩

第二节 速度素质 ? 概念:指人体进行快速运动的能力或在 最短时间完成某种运动的能力。

? 分类(按其在运动中的表现):
(一)反应速度

(二)动作速度
(三)周期性运动的位移速度

一、速度素质的生理基础
(一)反应速度 ? 概念:指人体对各种刺激发生反应的快慢。 ? 生理基础: 1.反应时↓→反应速度↑ 概念: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。

? 影响因素:①感受器的敏感程度 ②中枢延搁 ③效应器(肌组织)的兴奋性 其中,中枢延搁又是最重要的,反射活动越 复杂,历经的突触越多,反应时越长。

2.中枢神经系统的机能状态良好→反应速度↑ 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↑→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
? 概念:指完成单个动作时间的长短 ? 生理基础: 1.肌纤维类型 快肌纤维%高→动作速度↑ 2.肌肉力量 大→动作速度↑ 3.肌肉组织机能状态 兴奋性高→动作速度↑ 4.运动条件反射的巩固程度 高→动作速度↑ 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密切关 系。

(三)位移速度
? 概念:指周期性运动(如跑步和游泳等)中人 体在单位时间内通过的距离。 ? 生理基础:以跑为例

二、速度素质的训练
(一)提高动作速率的训练 改善和提高神经过程的灵活性: 变换各种信号让练习者迅速作出反应的练习 各种高频率动作的练习,如牵引跑、在转动跑 台上跑和顺风跑等 (二)发展磷酸原系统供能的能力 速度性练习是强度大、时间短的无氧训练, 主要依靠ATP-CP系统提供能量,因此,在发展 速度训练中,应着重发展磷酸原系统供能的能 力。一般常用的方法是重复训练法,如短跑运 动员常采用10秒以内的短距离反复疾跑来发展 磷酸原系统供能能力。

(三)提高肌肉的放松能力
? 肌肉放松能力的提高不仅可以减少快速收缩时 肌肉的阻力,而且有利于ATP的再合成,使肌 肉收缩速度和力量增加。 ? 实验研究结果:

(四)发展腿部力量及关节的柔韧性 ? 对短跑运动员来说,腿部力量对增加步 长是十分重要的,除负重训练外,可进 行一些超等长练习(如连续单腿跳、蛙跳 等练习)来发展腿部力量。

? 另外,改善关节柔韧性的练习也有利于 速度素质的提高。

第三节 有氧耐力

? 概念: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。 ? 分类: 按参加运动时能量供应的特点划分: 有氧耐力和无氧耐力

? 有氧耐力:机体依靠糖、脂肪和蛋白 质氧化分解供能进行长时间运动的能 力。

? 关键因素:充分的氧供应及糖和脂肪 的有氧氧化能力。

能量的转移
糖 脂肪 蛋白质 O2
能量

热能

CP
ATP 能量 ADP

生物合成 分泌 神经传导

肌肉收缩

外功

CO2+H2O

生理学基础: ? 氧运输系统 ? 肌肉组织利用氧的能力 ? 耐高温能力

1. 氧运输系统 ? 呼吸系统:肺通气、肺换气 ? 血液系统:血量、血红蛋白含量 ? 循环系统:心输出量

无效腔和肺泡通气量
生理无效腔 = 解剖无效腔 + 肺泡无效腔 肺泡通气量 =(潮气量-无效腔)×呼吸频率 平静呼吸: 肺泡通气量 =(500 – 150)× 12 = 4.2 (L/min) 深慢呼吸: 肺泡通气量 =(1000 – 150)× 6 = 5.1 (L/min) 浅快呼吸: 肺泡通气量 =(250 – 150)× 24 = 2.4 (L/min)

肺换气
? 深吸气导致呼吸膜变薄 ? 肺毛细血管大量开放 ? 肺泡与静脉间氧分压差增大 促进弥散过程

中性粒细胞

血浆
白细胞和 红细胞 血小板 血小板
淋巴细胞

血细胞
全血
离心后

红细胞

血液由血细胞和血浆两部分组成

? 血红蛋白是红细胞内 的主要成分,其缩写 为 Hb ,是一种结合蛋 白质。 每一血红蛋白分 子由一分子的珠蛋白 和四分子亚铁血红素 组成,珠蛋白约占 96%,血红素占4%, 红细胞携带02(氧)和 CO2(二氧化碳)这一机 能是靠红细胞内的Hb 来完成的。

心输出量

1.前负荷(异长调节) 搏出量 2.后负荷 3.心肌收缩能力 心 率
(等长调节)

(一) 搏出量的调节

1. 前负荷

心室舒张末期容积/压力

一定范围内,心舒末期压力(容积)↑ ↓ 搏出量↑

2 . 后负荷

动脉血压

动脉血压↑→ 后负荷↑→ 搏出量↓

3. 心肌收缩能力

心肌不依赖于前、后负荷而改变其力学活 动的一种内在特性 影响因素: ① 肾上腺素 →心肌收缩能力↑ ② 心衰→心肌收缩能力↓ ③ [Ca2+] i ④ ATP酶的活性

(二) 心率的调节

一定范围内,心率↑→ 心输出量↑ 心率>180/min → 心输出量↓ (舒张期过短) 心率<40/min → 心输出量↓ (心室充盈已达极限)

2.肌肉组织利用氧的能力

? 慢肌纤维具有丰富的毛细血管分布,肌 纤维中的线粒体数量多、体积大且氧化酶活 性高。 ? 运动强度和时间决定神经系统所要募集 的运动单位的类型及其数量。

3.耐高温能力 体温过高对肌肉功能影响 ? 肌细胞中有氧氧化酶活性下降 ? 皮肤血流量 肌肉血流量 ? 大量出汗 内环境平衡被破坏 机体有氧耐力

二、评价的生理学指标
? (一)最大摄氧量 ? VO2max (Maximal oxygen consumption) :人体 在心肺功能被充分动员的情况下,单位时间里 摄入并被机体利用的最大的氧气量。 ? 最大摄氧量常常用来反映运动员的有氧工作能 力,以及评定训练效果。 ? 最大摄氧量有两种表示方法,即绝对值和相对 值。绝对值表示为L/min;相对值表示为ml/kg 体重/min,即单位体重分得的每分最大摄氧量。 一般人最大摄氧量约2-3L/min(3040ml/kg.min),运动员可达4-6L/min(70-80 ml/kg.min)。

? 限制VO2max的因素:肺通气、肺换气的 能力,血液运输氧的能力,心输出量, 骨骼肌的用氧能力
? 限制VO2max的中枢因素:心输出量 ? 限制VO2max的外周因素:肌纤维类型及 其有氧代谢能力。

(二)乳酸阈 ? 乳酸阈(LT,lactate throshold)是指人 体在递增强度的运动中,由有氧代谢供 能转向大量动用无氧代谢供能的临界点 (转折点)。通常以4mmol/L血乳酸 (血乳酸拐点)对应的运动强度(无氧 阈强度,%O2max)或功率(无氧阈功 率)来表示。

LT与VO2max
? VO2max受遗传影响大,LT受训练影响大; ? VO2max是在极量运动时测得,而有氧代谢发生在亚 极量水平及以下; ? LT与肌肉的用氧能力关系更密切,VO2max与呼吸循环系统机能关系密切; ? LT反映了进行有氧代谢时,可利用的VO2max%, VO2max反映了有氧耐力的潜力; ? VO2max与LT受不同生理机制制约,但两者关系密 切,r=0.85-0.95; ? VO2max数值较大的人,有可能在更高摄氧量水平上 完成亚极量负荷,而不增加BLA。

(二)发展有氧耐力的训练 1.训练方法 训练方法 持续训练法 变速训练 匀速训练 间断训练法 间歇训练 重复训练

(不完全休息) (完全休息)

2.训练要素 (1)运动强度 ? 超过VO2 max50%强度的运动,有氧能力显著提 高。 ? 美国Cooper:发展心肺机能,心率应达150次/ 分; ? 荷兰的Karvonen提出适宜强度的公式为: 安静心率+(最高心率-安静心率)*60%,训练水 平较高者可乘以70%,训练水平较低者可乘以 50%。 ? 近十多年来,国内外学者普遍提出,个体乳酸 阈(ILAT)强度是发展有氧耐力训练的最佳强度。 (2)运动持续时间:最低限度时间为5分钟。

第四节 无氧耐力 ? 无氧耐力:指长时间依靠无氧代谢(糖酵 解)进行肌肉活动的能力。 ? 无氧耐力不是指身体缺氧时进行肌肉运动 的能力。 ? 原因:机体动员何种代谢途径为主提供能 量,取决于运动强度、持续时间和机能状 态。当运动时的能量需求超过有氧代谢的 代谢速率,必然动员无氧代谢以满足能量 需要,与供氧情况无关。

乳酸堆积的不利影响 ? 抑制酶活性,如PFK、PK和脂解酶活性; ? H+与Ca2+竞争结合原宁蛋白结合位点, 肌肉酸痛、僵硬; ? PH降低作用于脑组织:头晕、恶心。

(一)无氧耐力的生理基础 ? 1.肌纤维能力及其糖酵解能力 主要取决于肌糖原的含量及其无氧酵解酶的 活性。

2.缓冲乳酸的能力 ? 碱贮备与CA活性 ? 呼吸机能 ? 肾脏的排酸保碱功能

3.脑细胞对酸的耐受力
? 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 液的乳酸最大,血液的pH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,无疑也是影响无氧耐力 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提高。如 短跑和短泳运动员对静脉血CO2含量增多 的耐受力比长跑和长泳运动员增强,这也 是短跑和短泳运动员对长期无氧训练产生 的适应。

(二)提高无氧耐力的训练
? 1.间歇训练法 ? 发展无氧耐力最常用的训练方法。 ? 在发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。 ? 2.缺氧训练 ? 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,如利用低氧口咀、低氧面 罩、低氧屋等等。

第四节 灵敏和柔韧素质
一、灵敏素质 ? 灵敏素质是指人迅速改变体位和随机应 变的能力。 ? 具有明显的项目特点,如体操运动员的 灵敏主要表现为对身体姿势的控制和转 换动作的能力,球类运动员的灵敏则主 要表现为对外界环境变化能及时而准确 地转换动作以作出反应的能力。

(一)灵敏素质的生理基础
? 1.大脑皮层神经过程的灵活性及其分析综合能 力 灵敏素质重要的生理基础。 神经过程的灵活性好,兴奋与抑制转换得快, 才能使机体在内外环境条件发生变化时迅速地 作出判断和反应,并根据当时的情况及时调整 或修正动作,尤其在对抗性项目中,如球类、 击剑和摔跤等,随着运动形式的变化. ? 2.各感觉器官的机能状态 ? 3.掌握的运动技能及其他身体素质水平

二、柔韧素质 概念:指人体关节活动的幅度或范围的大小。
(一)柔韧素质的生理基础

(1)关节的结构和关节面的形状 (2)关节囊的厚薄与松紧度 (3)关节周围的骨结构 (4)关节韧带的多少、强弱,肌肉的体积和 伸展性 (5)年龄

(二)发展柔韧素质的训练 1.拉长肌肉和结缔组织的训练 2.提高肌肉的放松能力 3.柔韧性练习与为量训练相结合 4.柔韧练习与训练课的准备活动相结合 5.柔韧练习要注意年龄特征并要持之以恒

[思考题]
? 1.决定肌肉力量的主要因素有哪些?其中后天可训练程度 较大的因素有哪些? ? 2.什么是肌肉功能性肥大?肌肉功能性肥大的形式及其特 点是什么? ? 3.简述力量训练应遵循的原则。 ? 4.发展最大肌力与发展肌肉耐力所采用的训练有什么不同? ? 5.试述影响速度素质的生理因素,并结合实际谈谈速度训 练问题? ? 6.试述有氧耐力的生理基础及以发展有氧耐力的训练方法。 ? 7.试述无氧耐力的生理基础及发展无氧耐力的训练方法。 ? 8.简述灵敏及柔韧素质的生理基础。


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