肌肉的主要生物力学特征

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肌肉的主要生物力学特征范文第1篇

摘 要 采用文献资料法、归纳分析对目前举重科研中使用的运动生物力学方法进行综述，为丰富发展举重教学和科研提供参考价值。

关键词 举重 运动学 动力学 生物学

在中国知网上以举重、挺举、生物力学为关键词，查阅了国内外文献资料并进行归纳总结。本研究试图从举重的运动学研究、举重的动力学研究、举重的生物学研究，三个方面对举重中涉及到的生物力学科研进行综述，为更好的进行举重运动生物力学科研提供参考价值。

一、举重的运动学研究

国外学者[1]认为在过渡阶段和下蹲支撑阶段女子和男子相比，屈膝幅度明显较小，动作也慢。此外，男子在第一发力阶段施加在杠铃上的功明显要大于第二发力阶段。相反，女子在两个动作阶段表现出近似的机械功。约翰·加汉姆尔[2]提出了抓举技术“杠心”（杠铃横杠中心点，即杠铃重心所在位置）的最佳轨迹成明显的“S”形轨迹。张跃[3]通过分析我国优秀运动员抓举技术在不同动作阶段“两心”在矢状面和水平面上的偏移，结合“杠心”最佳轨迹的特点，揭示动作技术的稳定性。刘宗友[4]发现优秀男子举重运动员的杠心轨迹穿越重心轨迹，杠心几乎贴着人体重心向上运行，表现出发力“近”的特点。单信海[5]等通过研究崔文华抓举200.5公斤超世界记录的技术分析，也发现杠心轨迹穿越重心轨迹的特点。而WolfgangBaumann[6]等通过研究发现运动员的杠铃轨迹均没有穿越垂直参考线，而是表现为杠铃向身体的后方运动，最终导致运动员在发力后的后跳。而这被Vorobyev[7]认为是动作技术不稳定的表现。从杠铃的轨迹及膝关节角的变化上看，抓举动作存在两次最大伸膝过程和一次屈膝过程[8]。Enoka，R.M指出[9]，举重的屈膝过程在确定身体姿势，使杠铃的运动轨迹更靠近髋关节和背部肌有一定意义，允许在一个更加适宜的阶段充分利用膝关节伸肌的力量。Garhammer，J[10]指出抓举技术的优秀运动员在过渡阶段仍能保持杠铃垂直速度的继续上升。Tadao Isaka[11]、杨斌胜[12]、张跃[13]、Raoul F [14]研究结果证实了上述观点，指出：在过渡阶段，膝关节回屈的同时，为了保持杠铃垂直速度的继续增加，应积极快速地伸髋。

二、举重的动力学研究

国外学者[15]通过摄像和测力台同步测试对10名男子举重运动员的抓举技术的60%和70%强度进行了测试，结果表明在抓举60%和70%的强度时，受试者在第二发力阶段的地面反作用力明显大于第一发力阶段和失重阶段。艾康伟[16]通过应用逆向动力学的分析方法对抓举的技术动作各关节的受力和净矩进行计算分析，他们对抓举动作髋关节净力矩分析表明，对于抓举，髋关节最大净力矩与对应此时刻的髋关节角度呈负相关。刘平等[17]指出抓举技术失败动作分为杠铃前掉和后掉，前掉主要和发力效果因子及接铃调整因子有关，后掉主要是接铃调整失败。杠铃最大速度、惯性上升高度和发力最大力量是监控发力效果的主要指标，接铃Fy力变化、跳步距离、引膝Fy力变化是监控接铃的主要指标。跳步是影响动作成败的关键因素，它与杠铃的横向运动趋向、接铃成败高度相关，引膝Fy力、发力弹杠时杠铃前向运动和发力杠铃后向运动是决定跳步距离的主要因素。Yung-Hui Lee等[18]得出在抓举过程中的两种典型的地面反作用力曲线：两种曲线在杠铃离地前0.2秒到杠铃离地瞬间这段时间都呈现稳定的增长趋势。Carlock[19]等通过统计学分析发现运动员的纵跳能力和举重表现呈高度相关。K.Funato[26]发现高水平运动员与一般运动员相比，在抓举时的地面反作用力有两个明显特征：1.失重时间较短，能够更好的利用肌肉收缩弹性能；2.在失重期间表现出更大的向前的水平力，说明更好的利用了伸髋肌群的力量。

三、举重的生物学研究

陆爱云等[20]认为从肌肉的活动顺序上来看，股直肌、竖直肌、胫骨前肌是较早动员的肌肉，尔后才是肱三头肌、三角肌、前臂屈肌及肱二头肌等，反映出举重项目是大肌肉先活动再带动小肌肉的特点。卢德明[21]使用八导遥测肌电仪测试了股四头肌（内、外、直肌），臀大肌、股二头肌、小腿三头肌、骶棘肌和背阔肌等8块肌肉的肌电图。各动作阶段肌电图曲线的电压值以校准信号的电压值为标准进行测量、计算得到，各动作阶段肌电的振动频率由该动作阶段的时间与振动次数求得。孙砺等[22]选取8块在抓举过程中具有代表性的浅层骨骼肌做同步肌电测量。运用相关软件得出8名运动员在3个不同重量的抓举全过程中8块骨骼肌活动的先后顺序（时序）。庞军等[23]研究使用Motionanalysis三维分析系统及Norexon 16道肌电仪，对一般水平的运动员在不同重量下进行挺举的动作进行了生物力学方面的浏试。通过运动学和肌电图分析，得出一般运动员在捉举不同重蚤杠铃时具有不同的生物力学特征。

四、小结与展望

综上所述，我们发现：目前对于举重项目的研究，以抓举为主，挺举相对较少。特别对于挺举的运动学研究文献相对匮乏，其中还以女子挺举为主，对于优秀男子举重运动员的挺举研究不多。同时运动学、动力学及肌电学敏感数据之间相关性研究尚未发现，未来以期为突破口，这将丰富和发展运动生物力学在举重科研中的理论。

参考文献：

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肌肉的主要生物力学特征范文第2篇

关键词 运动生物力学 易损伤部位 体操

中图分类号：G832 文献标识码：A

0前言

体操是我国传统优势运动项目，举国体制使得竞技体操得到快速发展。从历次奥运会中国获得奖牌来看，竞技体操获得的奖牌所占总奖牌的比重在四分之一波动。然而荣耀的背后有鲜为人知的痛苦，由于体操项目具有难、新、力、美、稳的特征，运动损伤现象日趋严重，导致现在运动员过早退役，使运动员的运动生涯提前结束。训练的非科学性造成我国体操运动员严重的运动损伤，影响其进入优秀体操运动员的行列，这不仅给国家带来极大的人才浪费，而且影响我国竞技体操整体水平的提高。因此，分析体操运动过程中容易损伤部位损伤机制，为预防和减少运动损伤、设计专项训练方法等有指导意义。

1运动损伤

1.1运动损伤的概况

运动损伤可分为两类，即慢性劳损性伤和急性一次致伤。前者主要是训练过度、教学组织不当的结果。此类损伤主要有手腕、踝关节的各种慢性创伤性腱鞘炎等；后者最常见的是落地或失手时姿势失常而致伤，此类损伤主要有骨折、摔伤等。研究表明，慢性损伤多于急性损伤。

体操是指练习者在地面上、持轻器械或在器械上，完成依据人体生理、解剖特征及人体运动生物力学原理设计的各种不同难度动作，在空间上展示身体技艺，表现力量、健康、美丽、智慧的一种实践活动。J.E.Taunton提到由于竞技体操竞争较激烈，过去十年竞技体操的队伍不断壮大，由于青少年的骨骼发育不完全，没有针对性的科学的训练方法，足踝、腕骨关节、腰等极易受到损伤。

1.2运动损伤导致运动员过早退役

随着竞技体操动作难度的不断发展和竞争越来越激烈，运动损伤已成为我国体操运动员退役的主要原因。何晓敏以国家队和专业队现役和退役的运动员为研究对象，指出历届奥运女子体操冠军的最佳年龄平均为21岁左右，甚至还有高龄而我国运动员在18岁以前就退役了，潜力还未得到完全发挥，主要原因就是运动性损伤。

2易受伤部位损伤机制

2.1腕部骨关节损伤部位机制分析

体操运动员腕部骨、关节的变异和损伤较常见，学者调查了50名体操运动员，X线征象分析发现体操长期训练导致的损伤主要表现在桡骨远端骨骺骨折、尺骨茎突骨折和舟骨骨折。被调查对象均处于青春期或青春前期，他们的骨骺较周围纤维软骨脆弱，致使其可塑性较强容易损伤。支撑动作对舟、月骨、桡骨远端骨骺关节面施加力量不平衡，则可以形成扭错应力，当这个应力超过了骨骺所能承受的最大限度，骨骺就会破裂。

肌腱是一种索条状没有弹力的组织，当肌肉收缩时肌腱紧张并拉成直线。人体的活动是依靠肌肉的收缩与肌腱的牵引实现的。因此，当肌腱绕过关节或骨骼的隆起部位时，为避免紧张的肌腱滑脱深筋膜就在这些部位增厚成环状或宽平的支持带将肌腱固定，如手腕部位的腕背侧韧带等。

2.2腰部受力特点及损伤的力学分析

腰椎是脊柱的主要承载部分，也是运动损伤的多发部位。所以对于力量型的运动员来说，腰椎的损伤往往意味着运动生涯的结束即过早的退役。采用生物力学的方法研究腰椎运动的力学性质，了解其承载的机制，不仅可以掌握科学的发力动作，充分发挥运动潜能，还可以避免损伤并延长运动寿命。外国学者指出自由体操中空翻、下桥等甩腰动作的多次反复练习，长期的疲劳导致腰椎损伤，腰部是运动链中的核心部位，核心部位的损伤直接影响动作技术的提高。

3损伤的康复和预防

任何运动都要遵循人体生物学、解剖学和力学上的规律，利用所学知识指导训练预防和避免一些损伤，还可以有助提高训练的效果。训练负荷不宜太大，合理安排运动量是防止运动损伤高发生率的有效措施。加强核心力量训练。竞技体操中，身体始终处于非平衡状态的位移之中，核心部位是人体动力链的中间环节，如果核心力量弱则身体的平衡能力、稳定性则弱。体操运动员落地时通过两脚踝、膝、髋关节等合理弯曲来减缓压力负荷对人体的伤害并控制平衡。所以，体操运动员经常要控腰来维持平衡，通过腰部核心部位肌肉力量的整体协调用力保证落地稳定性避免损伤。

4小结

体操运动员运动损伤一般为疲劳积累成的慢性劳损。关于我国体操运动损伤的研究越来越广泛，运动损伤的年轻化趋势令人担忧。运动损伤的预防就显得尤为重要，结合运动生物力学更科学地组织训练，加强核心力量训练，有效地提高运动技术并预防运动损伤的发生。预防运动性损伤的一套科学理论体系以及国家相关部门对国家运动员因伤退役的安抚措施有待健全和完善。

参考文献

[1] 李文慧.我国少年艺术体操运动损伤现状及训练学致因探讨[D].北京体育大学，2001.

肌肉的主要生物力学特征范文第3篇

关键词：地方病；生物力学；腰椎压力

中图分类号：TP39；R682.3；R135文献标识号：A文章编号：2095-2163（2015）04-

0引言

氟中毒[1]是一种地方性疾病，轻度的体现为儿童氟斑牙，重度的体现为成人氟骨症。氟斑牙的调查对象一般为8～12岁儿童，诊断时医生通常需弯腰低头进行。由于一次性调查人数较多（碘缺乏病中检查甲状腺的情况与之类似），所以尽管劳动强度不大，但医生腰酸背痛在所难免，还可能引发慢性腰痛等脊椎病[2-4]。为此，若把领奖台特征的阶梯式站台（“领奖台”）应用到儿童氟斑牙诊断中，让待诊儿童按个头大小分组站于“领奖台”接受诊断，则有利于减轻医生腰部疲劳。医生腰椎压力等数据通过法国达索公司的虚拟样机软件CATIA工效学模块[5]进行“检测”。

1构建CATIA模型

1.1人体生物力学

生物学中，人体处于站姿或坐姿时，身体由脊椎、髋骨、腿和脚支撑，主要靠腰椎和髋骨支撑上身体重。其中人体脊椎由7节颈椎、12节胸椎和5节腰椎构成，平时靠肌肉维持其“S”形，腰椎粗大且硬，几乎承受着人体上身的全部重量，并实现前曲后仰、侧曲、扭转等运动，第三、第四腰椎为整个脊椎骨中受力最大的部位。腰椎的不良力学行为（如长时间压缩等）[3]将加重腰椎负担，产生疲劳，甚至引发腰椎间盘损伤等脊椎病[4]。CATIA软件的工效学设计与分析模块，应用L4～L5[6]非线性三维有限元模型，能够对腰椎压力等生物力学参数进行描述。

1.2人体模型

CATIAV5R20中有美、加、法、日、韩、德、中（台）共7个国家的人体模型。儿童氟斑牙的现场调查中，站姿是医生诊断病情的主要姿势。本例采用中国人模型，男性医生身高1.75m，待诊儿童身高取样1.35m、1.50m和1.65m，如图1所示。

（a）1.35m（b）1.50m（c）1.65m

2生物力学分析及改善措施

2.1生物力学分析（BSAA）

BSAA指生物力学单一动作评价，针对给定姿态下人体的腰椎、关节等处受力（或力矩）等进行测量。以图1（a）为例，通过“[开始][工效学设计与分析][HumanActivityAnalysis][分析][BiomechanicSingleActionAnalysis…]”即得分析结果，见图2。其中L4-L5腰椎压力由身体负荷压力、轴扭曲力和弯曲力三部分组成。

可见，1.75m身高医生诊断1.35m、1.50m和1.65m（1.80m仅为分析对照而设）身高儿童氟斑牙时医生L4-L5腰椎压力分别为2369N、2069N、1679N（医生正常站姿时1165N）。随着接受诊断儿童的身高增大，医生工作时的L4-L5腰椎压力骤减（弯曲力“贡献”最大）。

2.2改善措施

设想儿童在接受诊断时分组站于“领奖台”（见图4），其嘴巴部位跟医生眼睛高度基本平齐（相当于医生自然站姿），则医生L4-L5压力分别比原来减少50.8%、43.7%和30.6%，如图3所示。

“领奖台”作为儿童接受诊断的地点，可使医生能以正常站姿工作。该“领奖台”可如下设计：

（1）尺寸。三个台面的长度、宽度均分别为0.6m、0.30m，高度依次为0.30m、0.45m、0.15m；

（2）材质及使用方法。可采用三个小木匣拼接，便于携带（可盛装工作用品）。

肌肉的主要生物力学特征范文第4篇

关键词：竞技健美操；直角支撑；运动生物力学

中图分类号：G831.3文献标识码：A文章编号：1007-3612(2007)06-0863-03

Sports Biomechanics Analysis of Lsupport Double Turn in Competitive Aerobic Gymnastics

HAN Chunying1, HAN Jia2

(1. Aerobic Gymnastics Section, Physical Education College, Xinjiang Normal University, Urumqi 830053, Xinjiang, China;

2. Physical Education Department, Shanghai University of Sports, Shanghai 200438, China)

Abstract:By means of threedimensional highspeed shooting and digitization and electromyography, the experiment researched the technique of Lsupport double turn and obtained sports biomechanics parameters of Chinese elite aerobic gymnastic athletes, in order to definite the technical structure and characteristics of the movement at this difficulty level, find out athletes' unreasonable techniques, provide referential information for better training, and provide academic and practical references for gymnasts to execute this movement in high performance in international tournaments.

Key words: competitive aerobic gymnastics; Lsupport; sports biomechanics

难度动作是竞技健美操一个重要组成部分，对难度动作的研究必然是健美操研究中的一项重要课题，而用运动生物力学的方法对难度动作进行研究，对于明确难度动作的技术结构、特征，发现运动员完成动作过程中不合理的动作技术，为运动员和教练员提出技术改进的参考性意见等方面都能起到重要的作用。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象 别蓁蓁，连续3年全国健美操锦标赛、冠军赛、精英赛女子单人操冠军，健美操世界锦标赛女子单人操第22名，国家级运动健将。

1.2 研究方法

1.2.1 影片解析系统图像解析法 使用两台JVC9800高速摄像机，主光轴正交，以100帧/秒的拍摄频率，拍摄图像资料，并用TJ-MOTION三维图像解析系统进行图像解析，获得有关运动学的参数。

1.2.2 肌电测试 使用芬兰产ME3000 P4肌电测试仪，以1000HZ的采样频率，采集各组难度动作选定分析的各块肌肉的肌电活动信号，并用MEGAWIN2.0软件对原始肌电信号进行处理、分析。

2 结果与分析

2.1 直角支撑转体720°的力学结构特征 直角支撑转体720°是一个以两只手交替为圆心（支撑点），以脚尖到支撑点的距离为半径的周期性圆周运动。各运动周期规律相似，研究其中一个周期的力学技术特点，就能近似的知道整个运动过程的技术规律。明确直角支撑转体720°的力学结构特征，对于分析该动作的技术特点以及肌肉用力工作情况，有着重要的意义。

图1所示L为转动半径，转动半径越大，转动惯量也随之变大，转动就越困难。在腿长一定的时候，如果想要减小转动半径，唯一的方法就是臀部后撤，使折体角θ减小。其后果是含胸、弓背，导致减分，这种情况在很多运动员身上发生。高质量完成这个动作则要求运动员应保持上体正直，髋部前送，使身体和支撑手臂在一个平面内，同时折体角θ控制在90°。图5是直角支撑从准备阶段到转动开始力的分析示意图。我们可以将推动瞬间的力分解为与转动方向相切的力F1，和沿着推动手臂的力F2，F2又可以被分解成指向圆心的力C1，和与地面垂直的力C。对于这个动作，关键参数是切向力F1和法向力C1。

根据牛顿运动定律F=ma，如果知道手在推离地面瞬间的加速度，带入相应的环节质量，F1就能清楚的反应出来。推离手一旦离开地面以后，整个人体就可以看作是围绕以支撑点为圆心的圆周运动，根据F=mv2/R，向心力C1也能求得出。其中F1的大小决定着转动是否能顺利完成，而C1大小决定是否有足够的力能使身体重心移至以另外一只手为圆心的支撑面内。这两个力对于动作的完成至关重要，知道这两个力的大小，就可以诊断运动员不能完成这个动作是力量不够或是其他原因，对于指导运动员的训练有着非常重要的意义。

2.2 直角支撑转体720°的运动学分析 从表1，运动员完成这个动作共耗时3.0 s，第一个180°转体耗时0.76 s，转动角速度为4.08 r/s，第二个转体180°耗时0.72 s，转动角速度为4.30 r/s，第三个180°转体耗时0.69 s，转动角速度为4.55 r/s，第四个180°转体耗时0.81 s，转动角速度为3.88 r/s。可见整个转体过程是先加速、后减速的运动，在第三个180°转体时达到最大的角速度，通过最后的一个180°转体完成减速过程。

图3 直角支撑转体720°的重心位移曲线图图3表明：直角支撑转体过程中，身体重心在0.27 m和0.30 m之间小范围内变化。随着时间推移，重心上下波动的情况加剧，有可能是因为体力下降，技术发挥不够稳定造成的。

对于直角支撑转体720°，判断其完成质量优劣的最关键的一个因素就是折体角的大小。刚才已经分析过，完成质量好的选手，折体角应该很接近90°。而通过运动学解析得到的运动员折体角度为图4所示：

从图4中可以看出：运动员在完成这个难度的过程中，折体角在45.33°和79.67°之间变化，说明运动员完成动作的质量还并不高。折体角还不够稳定，也还没有达到90°的标准，还出现“臀部后缩”的现象，会被减分，提示我们在训练中还要加强运动员身体姿态的控制练习，不能只求难度，不求质量。

2.3 直角支撑转体720°的动力学分析 在整个动作的平均肌电图中，作三个标记点：1代表动作开始，2为转体180°时刻，3是转体360°时刻，4为转体540°时刻，5为动作结束（图8）。图5中第一道（绿色）为左腹直肌肌电信号，第二道（红色）为左股直肌肌电信号，第三道（蓝色）是右腹直肌肌电信号，第四道（紫色）为右股直肌肌电信号。

我们对四个阶段分别进行肌电活动基本结果的运算，并将得到的平均肌电水平数据绘制成图表，见图6：

从图6我们可以看出以下4个现象

1) 虽然各阶段、各块肌肉的平均肌电水平都有差异，但是整体的表现和大小顺序还是比较固定的：左腹直肌平均肌电最小，主要集中在82～123uv之间，其次是右腹直肌，主要集中在89～136uv之间，再次是左股直肌，集中在165～246uv的范围内，最大的是右股直肌，大都在340uv以上。

2) 股直肌的平均肌电水平高于腹直肌，尤其是右侧，有时股直肌的平均肌电水平达到腹直肌的四倍以上。这与我们平常认为“做直角支撑的时候应该是腹直肌用力比较多”的观念相悖。产生这种情况可能有以下几个原因：

①腹部脂肪比大腿要厚一些，这会对表面肌电信号的采集造成一定的影响；

②从各块肌肉功能来看，腹直肌主要是使躯干和大腿产生相向运动。当做直角支撑的时候，要使腿部抬离地面，腹直肌用力是必然的，但是参与这个动作的还有髂腰肌和股直肌。尤其是股直肌，除了完成这个任务以外，它还有另外一项最主要的功能就是让膝关节伸直，不能接触地面，而且整个过程肌肉都要保持紧张。

③也是最有可能的一点，是因为在做这个动作的时候，运动员由于腹肌力量不足，而产生了臀部后缩的动作变形，导致本来应该由腹直肌承担的负荷转移到了股直肌上的现象。

3) 同类型的肌肉，右侧要比左侧的平均肌电水平高。导致这种结果可能有以下三种情况：

①与运动员平常的训练有关。如果在平常的训练当中经常做右腿股直肌的练习，或者有右腿难度动作习惯的运动员，这个部位的肌纤维就相对比较粗，力量也比较强，肌电水平也高。

②与该难度动作技术特点有关。直角支撑转体720°是一个向左转动的动作。右手主动发力推地面，使身体重心落在左手的支撑面内，身体各环节围绕以左手和左肩关节连线为轴的圆周运动。当右手在推进过程中，右侧的相关肌群会有一个协同用力的动作，致使右侧肌肉的放电水平增高。

③也是最有可能的一点是和运动员不良运动技术有关。运动员因为左侧肌肉力量太差，但是为了完成这个动作，往往投机取巧，把左脚搭靠在右脚上，把左腿的重力人为地分配在右腿上。有时这样的小动作，很难被发现，但是肌电信号很明显的反映出右侧肌电水平比较高的现象。

4) 根据图表1中的线性趋势线，我们发现随着动作的进行，股直肌的肌电水平表现出下降的趋势，而腹直肌的肌电水平却有小幅度升高的趋势。

从图7我们很容易看出四块肌肉的积分肌电值，左腹直肌最小为336uvs，右股直肌最大为1118uvs，占整个过程的46%。同时我们也看到两块股直肌是主要用力的肌群，他们的积分肌电在总的肌电值中，占71%。

图8显示左右侧肌群的荷载分布情况，右侧积分肌电值为1495uvs，占总体的60.9%，其贡献率最大。

3 结论与建议

通过肌电信号的处理和分析以及运动学解析，我们发现对于直角支撑转体720°，运动员在完成这个动作共耗时3.0 s，整个转体过程是先加速、后减速的运动;身体重心在0.27 m和0.30 m之间小范围内变化，随着时间推移，重心上下波动的情况加剧，说明运动员在技术发挥和肌肉的耐久性方面还有待提高。直角支撑转体720°要求整个过程中保持上体正直，躯干和大腿的夹角应该稳定在90°。而运动员完成动作的质量、身体姿态都距离规则上要求的标准还相差一定的距离。尤其是折体角在45.33°至79.67°之间变化，差值达34.34°，波动很大，出现了“臀部后缩”的现象，导致本来应该由腹直肌承担的荷载转移到右股直肌承担，表现在肌电图中的情况为：股直肌平均肌电值很高（平均为260uv），而腹直肌平均肌电水平较低（平均为108uv）的现象。提示我们在训练中应该对运动员身体姿态提出较高的要求，同时加强运动员腹直肌的练习，以提高这个动作的完成质量。

同时，对于直角支撑转体720°这个应该左右肢平衡用力的动作，应双腿并拢，两条腿均衡用力完成动作。但是肌电图表现明显的左右侧不对称的现象，说明运动员很可能已经出现了左右侧肌肉力量训练不均衡的情况，或者运动员在完成动作时，出现了例如把左脚搭在右脚上才能完成动作的不良动作习惯，这样势必对运动员身体素质的全面发展，和准确掌握动作技术造成不良影响，应该予以及时的纠正。

参考文献：

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肌肉的主要生物力学特征范文第5篇

关键词：生理学基础；解剖学基础；生物化学基础；生物力学基础

力量素质是肌肉力量的综合反应，无论是绝对力量还是相对力量，都离不开人体神经肌肉系统完全被激活时所释放出的力量，而肌肉全部力量的总和在实践中又称为最大力量，最大力量的激发，是生理、解剖学、生物化学和生物力学共同作用的结果。

1.肌肉力量训练的生理学基础

肌肉力量是机体依靠肌肉收缩克服和对抗阻力来完成运动的能力。从生理学角度来看，肌肉力量的大小取决于肌纤维的类型、肌肉的体积、肌肉的长度和收缩速度三方面。

1.1肌纤维的类型

肌纤维通常由慢肌和快肌组成，也称为Ⅰ型和Ⅱ型，其中快肌又分为快缩无氧糖解肌纤维即Ⅱa型和快缩有氧糖解肌纤维即Ⅱb型两个亚型。这两类肌纤维具有完全不同的形态、结构和机能特征，主要特征见表1。对处于自然生长发育中的青少年来说，肌纤维类型所占的百分比处于动态的发展，男性的Ⅰ型纤维从出生到35岁呈倒“U”型变化，9岁前Ⅰ型纤维的百分率显著增加，19岁后则显著减少；青春期男性的Ⅰ型纤维百分率比青春期女性的高，青春期女性的Ⅱ型纤维百分率比青春期男性的高，但20-29岁年龄段女性的Ⅰ型纤维百分率比男性高，Ⅱ型纤维在青春期后期达到成年人的百分率。

表1 肌纤维类型的主要特征

1.2肌肉的体积

肌肉的绝对力量与该肌肉的生理横断面积呈正相关，而肌肉的生理横断面积由肌纤维的数量和大小决定。肌纤维数量的增加是指肌纤维在运动训练中表现出的肌纤维分裂或生成现象，增加的是肌肉中的蛋白质，主要表现为肌凝蛋白的增加，其含量的增加可以使肌肉收缩的力量和速度得到提高；肌纤维的大小表现为肌纤维的增粗，当运动时，通过肌肉不断收缩与放松，促使毛细血管增加，结缔组织变厚，能量储备增加，横断面也随之增大。

对于青少年来说，肌纤维的大小从童年早期到青春期是呈线性、连续增加的。男性的平均肌纤维面积一直增长到25岁，男女肌纤维直径在16岁时达到峰值。青春期男性的平均肌纤维面积和增长速度比女性大，女性平均增长约3.5倍，男性平均增长约4.5倍，且男性的Ⅱ型纤维尤其是Ⅱb型纤维的大小增加更多。下肢肌纤维面积增长约20倍，而上肢肌纤维面积在同时期增加7-12倍。

1.3肌肉长度和收缩速度

肌肉在收缩时的初长度与肌纤维中每个肌节的长度有关，肌肉收缩产生的张力大小很大程度上取决于活化的横桥数目。肌肉收缩前初长度的增加可以通过运动训练来达到。在训练中通过增加用力距离来改进技术动作并积极发展身体各部位关节的柔韧性来增加肌肉收缩前的初长度，使粗肌丝和细肌丝处于最佳叠加状态，使得肌凝蛋白丝和肌纤蛋白丝发生横桥数目最多，致使肌肉的张力最大。

肌肉收缩速度与肌肉力量存在一定的关系，当肌肉做向心收缩的速度线性增加的时，肌肉力量表现出非线性下降，而肌肉做离心收缩的速度线性增加时，肌肉力量表现出相应的增加。

2.肌肉神经系统的解剖学基础

肌肉力量并不完全由肌肉的性质决定，神经控制能力也起着很大的关系，神经肌肉系统的抑制机能及自生抑制可以有效的阻止肌肉力量超出骨骼和关联组织的承受范围，力量训练反过来又可以减低或抵消机体的自生抑制机制以保证肌肉能够产生更大的力量。而神经肌肉系统对肌肉力量的影响主要表现在牵张反射、腱梭、中枢神经系统的机能状态和肌肉工作的协调能力四个方面。

力量训练可使运动中枢产生强而集中的兴奋过程，发放高频率兴奋冲动，募集更多的运动单位参与工作。运动单位的招募形式分为两类，一是由激发频率作为归类向度，通过增加激活频率，把多次牵拉叠加以产生较大的力量；另一种是由运动单位被激活的数量作为归类向度，募集的运动单位越多，则产生的力量越大。当动员的运动单位数量不变时，中枢神经系统发出的神经冲动越高，肌肉收缩力量越大。因此，肌肉收缩的最佳效果是由神经冲动的合理频率的提高，即运动兴奋性提高，而引起调动肌肉工作能力的较多肾上腺素、去甲肾上腺素、乙酰胆碱及其生理活性物质的释放，使力量增大的。因此，中枢神经系统的功能状态可以直接影响肌肉的力量，并对力量素质的发展和发挥起着极为重要的作用。

3.肌肉力量训练的生物化学基础

ATP是一种存在于细胞内（胞浆和核浆内）、由自身合成并课迅速分解被直接利用的一种自由存在的化学能形式，提供肌肉收缩的能量而产生人体动作。ATP在人体中的贮量极其有限，远不能满足身体活动的需要。所以，必须边分解、边合成，才能不断的供应肌肉活动的需要。ATP再合成所需的能量来自三条途径：（1）磷酸原系统； （2）糖酵解系统 （3）有氧系统。见图1

5.小结

生理学是肌肉量训练的微观理论基础，可以较深层次的认识肌肉的内部构造、类型和特点；肌肉神经系统的解剖学将应激反射性原理引入肌肉力量训练，解释了肌肉运动的神经机制原理；生物化学的能量学理论基础结合能量低些的特点解释了肌肉在不同强度下共作的机理；生物力学则将数学和物理学的知识引入肌肉力量训练中，便于数学化、精确化、科学化的解析肌肉动作技术，探寻最合理、最有效的动作方法。

参考文献

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