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第10章 运动与健康的生理学基础(2)

(二)影响肌肉力量、耐力练习效果的若干因素负重抗阻练习是增强肌肉力量的基本手段,而肌肉力量练习的效果又与训练中的多种因 素有关。

1.最高重复次数(RM)和组数(SET)

A.最高重复次数(RM)是:表示能重复的最高次数,即进行某一重量的练习时,用一 次连续练习的最大次数来衡量负荷的大小,重量大,重复练习的次数少;重量小,重复练习 的次数多,可见,RM仅能代表最大重复次数的重量,而不反映重量的绝对值。

B.SET:指一次无间歇的最高重复多次的练习,称为一组。如练习者对某一重量只能连 续举10次,那么,10次就算一组。组数的多少受各种因素的影响,目的不同,组数可有差异 。根据渐增阻力原则,随着力量的增大,对某一重量的重复次数增多。

2.每组练习的间隔

力量练习的间隔时间,一般以肌肉能完全恢复为准。肌肉在练习后的3~5秒时已恢复50 %,2分钟时完全恢复。如练习的目的是为了增强肌肉力量,练习的间隔应控制在1分钟左右 。如果为了增加耐力,练习的间隔应从2分钟逐渐减少到30秒。

3.每次练习的间隔时间

如果是进行全身的肌肉练习,每隔一天进行练习会获得最佳锻炼效果。若休息时间过短 ,身体不能完全恢复,锻炼效果也会较差。如每天练习,则应轮换练习不同的肌肉群,但应 注意恢复时间不能过长,否则,练习获得的力量与耐力就会消退。

四、肌肉训练的原则

(一)超负荷原则

所谓超负荷原则是指肌肉对抗超过平常遇到的负荷。值得保注意的是,超负荷并不是超 过本人最大负荷能力,而是指这种负荷超过平时一般的负荷阻力,或超过过去已经适应的负 荷。

(二)渐进阻力原则

在力量训练过程中,超负荷可使肌肉力量增加,使原来的超负荷变成了已经适应的低负 荷。这时如果不增加训练负荷,使之成为新的超负荷,就不能使力量继续增加。因此,在力 量训练中,必须在适应的基础上逐渐增加负荷。

(三)由大到小原则

所谓由大到小原则是指在负重抗阻力练习中,先进行主要由大肌肉群参与的练习,然后 进行小肌肉群参与的练习。在训练中还必须要考虑不要在两个相继的练习中使用同一肌肉群 ,以保证肌肉在每次负重后有必要的恢复时间。

(四)专门性原则

力量训练的专门性原则,包括进行力量练习的身体部位的专门性及练习动作的专门性。 换言之,进行负重抗阻练习时,应包含直接用来完成动作的肌肉群,并尽可能地模拟其实际 的动作结构及动作的节奏和速度。

(五)系统性原则

力量训练必须有全年的、阶段的系统训练安排,以确保增长的力量不消退。

五、肌肉训练的构成

(一)等张训练

等张训练又称动力性训练或向心训练。等张训练是肌肉收缩与放松交替进行的抗阻练习 。所对抗的阻力可以是自身体重或外部阻力,而其训练效果受训练负荷、训练的组数、重数 次数、训练的频率等因素的影响。

(二)等长训练

等长训练又称静力性训练,进行等长训练时,可使神经细胞保持较长时间的兴奋,有助 于提高神经细胞的工作能力。进行等长训练时,由于局部肌肉持续紧张,对局部毛细血管压 力增加,使血液循环受阻,从而造成局部缺氧。

其训练效果受训练的强度、次数和关节角度等因素的影响。

(三)等动训练

等动训练是控制肌肉收缩速度的力量练习。等动训练是在专门的等动训练器上进行的。 这种练习在关节运动的各个角度均可使肌肉达到最大张力。力量增加效果更明显,且更符合 运动实际的要求。

(四)超等长练习

超等长练习是在肌肉被拉长的情况下进行向心收缩。如纵跳、多级跳等均属于超等长练 习。

六、肌纤维类型与训练

依据骨骼肌肉形态、结构、功能和代谢特点,将骨骼肌纤维分成Ⅰ型(慢肌)和Ⅱ型( 快肌)及多个亚型。目前的研究认为,骨骼肌纤维的百分构成主要受遗传的影响,在运动员 选材时,应充分考虑这一因素。此外,运动训练可使运动员骨骼肌产生应对性变化,即耐力 性训练主要影响慢肌,速度性训练主要影响快肌。

七、体育锻炼对运动系统的生理学价值

经常从事适宜的运动,能使骨骼承受较大的负荷,这种机械性的刺激加剧了骨骼的代谢 过程,因而引起管状骨变粗,骨密质增厚,骨表面的肌肉、韧带附着处增大,骨小梁的排列 更加整齐而有规律。骨骼这些形态、结构和机能上的变化,提高了骨骼的抗压、抗扭和抗折 性能。身材的高矮是由骨骼发育生长决定的(骨骺到成年后停止生长)。由于运动加速了血 液循环,使骺软骨增生和骨化所需要的营养物质得到改善,因而有利于骨骼的生长。同时运 动能够刺激生长激素的分泌,可以加速骨骼生长。

人体的任何运动都表现为肌肉活动,肌肉的重要功能是收缩,是人体实现各种运动和身 体活动的动力。肌肉的发展,对于提高劳动和运动能力极为重要,而且发达的肌肉不仅是人 体健康的表现,也是健美体型的重要条件。体育锻炼对肌肉的发展有着十分显著的作用,运 动时肌肉工作加强,肌肉内毛细血管数量大量开放(比安静时扩大20~50倍)血液供应增加 ,氧气及蛋白质等营养物质的吸收与储存能力增强,因而使肌纤维增粗,肌肉体积增大,肌 力增强。一般成年男性全身肌肉重量约占体重的40%,女性约占35%,而经过系统体育训练 的人可达50%以上。运动还可提高神经系统对肌肉的控制能力,同时肌肉对神经刺激所产生 的反应也会更加迅速、准确和协调,肌肉工作时能量消耗下降,运动效率提高。

第二课 运动对呼吸功能的影响

一、呼吸概述

机体在新陈代谢过程中,需要不断地从外界环境中摄取氧气,并排出CO(2下标)。这 种机体与环境之间的气体交换称呼吸。呼吸全过程包括三个相互联系的环节,即外呼吸、气 体在血液的运输和内呼吸。

1.外呼吸:指外界环境与血液在肺部实现气体交换。它包括肺通气(肺与外界环境的 气体交换)和肺换气(肺泡与肺毛细血管之间的气体交换)。

2.气体在血液中的运输:指吸入的O(2下标)通过血液循环系统输送到组织和组织排 出的CO(2下标)由血液循环系统输送到肺泡。

3.内呼吸:指血液与组织细胞之间的气体交换。

4.循环系统如何行使其功能

血液内含有供应全身组织的氧气和养料,它通过复杂的血管网运送到全身各处,构成所 谓的循环系统。血管主要有三类类型:将血液送出心脏的动脉;将血液运输到心脏的静脉以 及遍布全身组织并且连接动脉和静脉的毛细血管。

血液循环的路径:人体血液循环主要沿两条路径,一是心脏与肺部之间的循环,它使血 液获得氧气;另一个是心脏和全身组织之间的循环,它将氧气和养料输送到全身组织。

二、有关呼吸的基本知识

(一)肺通气的动力与阻力

1.肺通气的动力:肺通气是由胸廓运动引起的,而胸廓运动则主要是呼吸肌在神经系 统调节下进行有节律地收缩与舒张造成的。因此,呼吸肌的舒缩运动构成了肺通气的动力。

2.肺通气的阻力:肺通气的阻力可分为弹性阻力和非弹性阻力。弹性阻力包括胸廓和 肺的弹性阻力,而非弹性阻力则包括气道阻力和组织的粘滞性阻力。肺通气的原理就是不断 克服通气阻力的结果。

3.肺内压与胸内压

肺内压与胸内压是实现呼吸过程的重要因素。肺内压是指肺泡内的气体压力,当肺内压 低于大气压时,外界新鲜空气经呼吸道进入肺,实现了吸气过程。当肺内压与大气压相等时 ,呼气停止。当肺内压升高超过大气压时,气体经呼吸道出肺,实现呼气过程;胸内压指胸 膜腔的压力,一般情况下,胸内压低于大气压呈负压状态,它是肺的回缩力造成的,可以保 持肺的扩张状态,保持正常的呼吸。此外,胸内负压可使胸膜腔内壁薄且扩张性大的静脉和 胸导管扩张,从而促进血液和淋巴的回流。

(二)肺的容积与肺容量

1.肺容积:肺容积是由四个互不重叠的部分组成,即潮气量、补吸气量、补呼气量和 余气量。

A.潮气量:每次呼吸时,吸入和呼出的气体量称潮气量,平常成人平静呼吸时潮气量 为500ml。

B.补吸气量:平静吸气末,再尽力所能吸入的气体量为补吸气量,正常成人约为1500 ~2000ml。

C.补呼气量:平静呼气末,再尽力呼气所能呼出的气体量为补呼气量。正常成人约为 1900~1200ml。

D.余气量:最大呼气末,肺内所余留的气体量为余气量。正常成人约为1000~1500ml 。

2.肺容量:是肺的基本容积中两项或两项以上的联合气体量。

A.深吸气量:是潮气量与补吸气量的和,它是衡量最大通气量的一个重要指标,也反 映胸廓与吸气肌的发达程度。

B.功能余气量:平静呼气末,肺内所余的气体量为功能余气量,它是余气量与补呼气 量之和,平常成人约为2500ml。

3.肺活量:最大吸气后,尽力所能呼出的气体量为肺活量。它是潮气量、补吸气量和 补呼气量之和。有较大的个体差异,与年龄、性别、体表面积、体位和呼吸肌力量强弱有关 。正常成人男性约为3500ml,女性为2500ml。

肺活量反映了一次通气的最大能力。研究表明,长期锻炼,呼吸肌发达,胸围增大,肺 和胸廓弹性加强,肺活量就加大。

4.肺总量:是指肺所能余纳的最大气体量。即肺活量与余气量之和,正常成人男性约 为5000ml,女性为3500ml。

(三)肺通气量

1.每分通气量:每分钟吸入或呼出的气体量为每分通气量。等于潮气量与呼吸频率的 乘积。

2.最大通气量:每分钟所能吸人或呼出的最大气量为最大通气量。它是检查肺通气功 能的重要指标之一。我国成年男性可达100~120升/分,女性为70~80升/分。

3.肺泡通气:指每分钟吸入肺泡的新鲜空气总量。其计算公式为:

肺泡通气=(潮气量一无效腔)×呼吸频率(次/分)(四)气体交换

气体交换包括肺泡与血液之间以及血液与组织之间02和COz的交换。前者称肺换气,后 者称组织换气。

1.气体交换的动力与过程

气体分子在空间不断地进行高速而不规则运动,因而产生压力。我们把气体通过生物膜 两边各种气体的压力称为分压差。它构成了气体交换的动力。它可用混合气体的总压力乘以 各组成气体所占的容积百分比而得。

2.影响气体交换的因素

A.气体扩散的速度:气体分子扩散速度快,气体交换就快;反之则慢。而气体分子的 扩散速度与溶解度和分压差成正比,与相对分子的平方根成反比。CO(2下标)的扩散速度 是O(2下标)的两倍。所以,运动时O(2下标)和CO(2下标)的扩散速度取决于气体交换 部位的分压差。

B.呼吸膜的通透性和面积

安静时,毛细血管呼吸膜有许多处于关闭状态,参与换气的呼吸膜面积只有40㎡左右; 而运动时,肺毛细血管开放的数量增多,呼吸面积也可增至70㎡,明显提高气体交换的效率 。

C.通气/血流比值

肺泡通气量与肺血流量之间的比值,称通气/血流比值。正常人安静时为0.84,此时 通气量与血流量最匹配。而在运动时,机体一方面通过调节呼吸来增大肺通气量;另一方面 也加大心输出量,使通气/血流比值保持在相对稳定的状态。由此可见,增加心脏泵血功能 ,也可引起肺通气量的增多,以提高换气效率。

三、组织局部血流量

对于组织换气来讲,要从血液中更多地吸O(2下标),除了血液与组织的CO(2下标) 差外,组织更多的血流量也是一个重要因素。安静时,有些毛细血管处于关闭状态,要使组 织换气效率提高,就必须开放更多的毛细血管,增加局部血流量。

四、呼吸运动的调节

A.中枢调节

产生和调节呼吸运动的神经元称呼吸中枢,呼吸中枢的基本中枢在延髓。延髓的呼吸中 枢的神经元轴突下行至背髓,与背髓中支配呼吸肌的传出神经元形成突触,以调节呼吸运动 ,从而调节肺通气过程。

B.呼吸肌的本体感受反射

呼吸肌本体感受反射是指呼吸肌本体感受器传人冲动引起的反射性呼吸变化。实验证明 :当呼吸道阻力增加,呼吸运动加强,去除阻力,呼吸肌恢复原状,说明呼吸肌本体感受器 的传人冲动对维持正常呼吸起重要作用。

C.化学因素对呼吸的调节

化学因素是指动脉血或脑脊液中CO(2下标)、O(2下标)、H(+上标),这些成分的 变化都会刺激感受器,从而调节呼吸运动。如CO(2下标)浓度升高,呼吸加强,肺通气量 增多;H(+上标)浓度升高,呼吸加强,反之则减弱。

五、运动对呼吸机能的影响

(一)提高肺通气效率,降低呼吸肌耗氧量

训练导致呼吸深度增加,呼吸频率下降。运动时,运动员其呼吸频率要比无训练的人低 。即运动员肺通气的增长主要依赖于呼吸深度的增加。运动中较深的呼吸,将使肺泡通气量 和气体交换率增大,肺通气更加有效,同时,呼吸肌消耗的氧量也比没有经过训练的人少, 而到达工作肌的氧量却较多。这对长时间运动非常有利。

(二)氧通气当量下降

氧通气当量是指每分通气量与每分吸氧量的比值,是评价呼吸效率的重要指标。氧通气 当量小,说明氧的摄取效率高。正常人安静时氧通气量为24。安静时,氧通气当量不因训练 与否而改变。当运动时,在相同吸氧量情况下,运动员的通气量比无训练者要少;在相同肺 通气情况下,运动员的吸氧量要高于无训练者。研究表明,呼吸效率高者,能完成的运动强 度越大。

(三)提高最大每分通气量

训练导致人体亚极量运动时的每分通气量增加的幅度减少,但训练者能承担运动强度及 运动时能达到的每分通气量的上限较无训练者高。

六、运动中的氧耗与氧供

(一)运动中氧气的需求

需氧量指人体为维持某种生理活动所需的氧气量,称为需氧量,包括总需氧量和每分需 氧量,成年人安静时,约需250毫升/分钟。运动时,随着运动强度、运动持续时间的变化 ,需氧量也发生相应变化。运动强度大,持续时间短,虽然总需氧量少但每分需氧量却大。 相反,运动时间短,持续时间长,每分需氧量少,总需氧量却很大。

(二)运动中氧气的供应

1.吸氧量(Vo(2下标))

在肺换气过程中,由肺泡扩散人肺毛细血管,并供给人实际消耗或利用的氧量为吸氧量 。由于人体不能贮存氧,所以,吸氧量等于耗废量,吸氧量是以单位时间计算的,故称每分 吸氧量。

2.最大吸氧量(Vo(2下标)max)。

最大吸氧量是指人体在进行大量肌肉参加长时间剧烈运动时,心肺功能和肌肉利用氧的 能力达到极限水平,单位时间内吸取的氧量称最大吸氧量。它反映了机体氧运输系统的能力 ,也是评价人体有氧工作能力的重要指标。最大吸氧量与运动项目有关,它的大小与耐力训 练有关,也是评价心肺功能的重要指标。

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