第五篇 體育教學(xué)和訓(xùn)練的生理學(xué)分析

第五篇體育教學(xué)和訓(xùn)練的生理學(xué)分析第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四第十四章體育教學(xué)訓(xùn)練原則和方法的生理學(xué)分析體育運動與應(yīng)激學(xué)說

應(yīng)激（stress）一詞源于工程學(xué)術(shù)語，由加拿大內(nèi)分泌學(xué)家HansSelye引入生物學(xué)和醫(yī)學(xué)概念。并廣義地定義為“應(yīng)激是機體應(yīng)付任何需要時的非特異性反應(yīng)”。在1936年創(chuàng)立了關(guān)于全身性適應(yīng)綜合癥（generaladaptationsyndrome）的理論。

應(yīng)激以其刺激強度和作用時間引起機體產(chǎn)生非特異的全身反應(yīng)——適應(yīng)或失去適應(yīng)能力而陷入病理狀態(tài)。應(yīng)激過程包括機體對應(yīng)激源的直接和代償反應(yīng)；適應(yīng)；恢復(fù)三個階段。體育運動被認(rèn)為是一種可定量的和可重復(fù)的應(yīng)激源。第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)教學(xué)訓(xùn)練原則的生理學(xué)分析一、可訓(xùn)練性原則生理基礎(chǔ)：機體對應(yīng)激源產(chǎn)生適應(yīng)的能力。各器官系統(tǒng)的表現(xiàn)：遺傳因素與后天可訓(xùn)練性的關(guān)系：體質(zhì)指標(biāo)中變異性由大到小依次為：身體素質(zhì)和運動能力指標(biāo)，身體組成成分指標(biāo)，生理機能指標(biāo)，生化血氣指標(biāo)，形態(tài)指標(biāo)。二、全面身體訓(xùn)練原則促進生長發(fā)育和全面增強各器官機能的任務(wù)；不同類型的練習(xí)對身體的影響有不同特點；各項身體素質(zhì)之間的聯(lián)系等。早期專項訓(xùn)練及其醫(yī)學(xué)問題：第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四早期專項訓(xùn)練：其實質(zhì)是把專項訓(xùn)練的開始年齡合理地提前，使運動員取得更加優(yōu)秀的運動成績。當(dāng)今兒童少年發(fā)育成熟期提前，運動訓(xùn)練手段日趨科學(xué)化，使兒童少年早期專項訓(xùn)練的年齡有提前的趨勢。早期專項訓(xùn)練應(yīng)在嚴(yán)密的醫(yī)務(wù)監(jiān)督觀察下，通過全面的身體訓(xùn)練和專項素質(zhì)訓(xùn)練取得最好的運動成績，而不影響身體的正常發(fā)育和發(fā)生傷害事故。第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四早衰：兒童在早期專項訓(xùn)練中片面追求單項訓(xùn)練，強調(diào)早出運動成績，忽略身體發(fā)育特點，訓(xùn)練強度過大，比賽過多，致使身體不能適應(yīng)而產(chǎn)生多種傷病，使運動壽命縮短，過早終止運動訓(xùn)練。原因：沒有根據(jù)兒童少年的解剖生理特點進行全面訓(xùn)練，影響各系統(tǒng)器官的正常發(fā)育。選材不當(dāng)。如只看形態(tài)而忽視機能素質(zhì)，只顧專項成績忽視身體全面發(fā)展。早期專項訓(xùn)練最易出現(xiàn)的傷病：骨骺損傷。如骨骺早期愈合，骺板分離和骨折，骨軟骨炎等。運動性貧血和血壓偏高等。第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四一般方法：早期專項訓(xùn)練開始年齡=達到最好運動成績的年齡-為達到最好運動成績所需的訓(xùn)練年限。一般分類：速度和靈敏為主的項目（體操、游泳、技巧等）為

10-11歲。足、籃、排等項目為12-13歲。體力和力量為主的項目（舉重、長跑等）14-16歲。第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四三、可逆性原則：訓(xùn)練終止后，已經(jīng)獲得的適應(yīng)會逐步消失。因此，作為體育教育工作者，應(yīng)該設(shè)法促進兒童少年參加各種方式的體育活動，并培養(yǎng)他們對體育運動的積極態(tài)度。四、適宜負(fù)荷原則：生理適應(yīng)范圍內(nèi)的超負(fù)荷。超量恢復(fù)的原理。五、專門性原則：訓(xùn)練特點應(yīng)和專項相適應(yīng)。運動技能之間的相互影響。第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)教學(xué)訓(xùn)練負(fù)荷閾一、負(fù)荷閾的組成

負(fù)荷閾：體育鍛煉或運動訓(xùn)練時，運動負(fù)荷對機體的刺激應(yīng)在適宜的強度范圍內(nèi)，以達到使機體的各器官系統(tǒng)產(chǎn)生良好的適應(yīng)性變化的目的。該強度范圍的上限和下限稱之。

影響負(fù)荷閾的因素：

運動強度：指運動時單位時間內(nèi)所做的功。周期性練習(xí)通常以運動中或運動后即刻的心率表示。非周期性練習(xí)則以負(fù)荷量或重復(fù)次數(shù)表示。

最大心率:通常以220-年齡=最大心率（次/分）估算。

最大每搏量：在運動強度達到VO2max的40%左右（心率約120-140次）每搏量達到最大，并不再隨運動強度的增加而增長。第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四

運動強度與心率的換算（以VO2max）表示VO2max的50%-70%是一般體育鍛煉合適的范圍，<70%的持續(xù)運動血乳酸不增高，血中腎上腺素和去甲腎上腺素保持在較低水平；80%VO2max以上的運動是有危險的。第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四

運動密度：

運動持續(xù)時間：運動產(chǎn)生的效應(yīng)是強度和時間的乘積。

運動練習(xí)的數(shù)量：分別可以用練習(xí)的負(fù)重，次數(shù)，距離等來衡量。

生理負(fù)荷與心理負(fù)荷

用RPE（ratingofperceivedexertion，自覺勞累分級）規(guī)定運動強度。RPE與吸氧量、心率、通氣量和血乳酸水平等高度相關(guān)，可以評定耐力訓(xùn)練的運動強度。

Borg的分級表中12-13相當(dāng)于最大心率的60%，16相當(dāng)于最大心率的90%。第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四二、中學(xué)體育教學(xué)負(fù)荷閾

心搏峰理論和最佳心率范圍理論。心搏峰：即最大每搏量。一般為90-100ml左右，優(yōu)秀運動員可達200ml。限制因素為心室容積和回心血量。最佳心率范圍：心率達180次以上時每搏量下降，心輸出量不再增加。是形成VO2max的因素之一。在體育教學(xué)中的運用：安排負(fù)荷二者兼顧。三、中學(xué)業(yè)余訓(xùn)練負(fù)荷閾嚴(yán)密醫(yī)務(wù)監(jiān)督下的超負(fù)荷原則；應(yīng)用最佳心率范圍。應(yīng)注意的幾個方面（略）。第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)訓(xùn)練方法的生理學(xué)分析人體運動是在一定環(huán)境條件下完成有目的的肌肉工作，使能量消耗，內(nèi)環(huán)境改變，引發(fā)局部組織、呼吸、循環(huán)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機能改變。包括了運動時和恢復(fù)期機體在局部和整體的一系列變化，稱為人體對運動的反應(yīng)。運動訓(xùn)練有別于一次性的運動練習(xí)，它是在一個期間將運動練習(xí)有計劃多次重復(fù)的過程。使人體在形態(tài)和機能上出現(xiàn)一系列暫時性的不可逆改變，使得對與以前同樣強度的運動刺激反應(yīng)降低，出現(xiàn)機能節(jié)省化，完成工作的效率提高，稱為人體對運動的適應(yīng)。第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四一、間歇訓(xùn)練法定義及目的：大強度練習(xí)和間歇休息交替進行的訓(xùn)練方法。對機體施加較大的刺激，引起較強的反應(yīng)和適應(yīng)；同時延緩疲勞發(fā)生。生理基礎(chǔ)：使心輸出量始終處于高水平。生理效應(yīng)：有氧能力的改善：呼吸、循環(huán)等系統(tǒng)機能的提高。無氧能力的改善：無氧供能能力和乳酸清除能力的提高等。第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四具體應(yīng)用：根據(jù)不同目的合理安排強度和時間。提高磷酸原系統(tǒng)供能能力：短時最大強度練習(xí)；間歇時間宜為磷酸原恢復(fù)至半量的30秒。發(fā)展乳酸能系統(tǒng)供能能力：多采用1分鐘左右超極量強度跑，間隔時間4分鐘左右，注意使練習(xí)時間適當(dāng)增加，休息時間適當(dāng)縮短。發(fā)展有氧供能能力：較低強度（80%VO2max）,較長時間（3-5min）的練習(xí)。第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四30秒、60秒最大用力肌肉ATP、CP、肌糖原和乳酸的變化30秒45秒前后前后ATP22.020.923.120.5CP80.650.986.444.2糖原275.3271.7345.9314.5乳酸7.627.18.834.6（計量單位為mmol/kg干肌，依Mclellan等，1989）第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四血乳酸（mmol/l）1分鐘5次極量間歇運動后血乳酸的水平（Hermansen，1971）第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四二、持續(xù)訓(xùn)練法定義和目的：低強度長時間持續(xù)練習(xí)，主要發(fā)展有氧能力，提高心肺機能。幾種強度閾：

Copper閾：

Karvonen閾：無氧閾：無氧閾心率的簡略計算。通過乳酸閾量化耐力訓(xùn)練：

標(biāo)準(zhǔn)乳酸閾訓(xùn)練：乳酸閾強度練習(xí)30-45分鐘。

廣泛性耐力訓(xùn)練：用低于乳酸閾10-15%的強度練習(xí)30m以上。

恢復(fù)性耐力訓(xùn)練：用低于乳酸閾20-25%的強度練習(xí)30m以上第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四

Mcardle感受帶：即不同年齡者發(fā)展有氧能力的有效心率范圍。三、重復(fù)訓(xùn)練法：

與間歇訓(xùn)練同屬間斷性練習(xí)，特點在于練習(xí)間期能夠達到完全休息。生理效應(yīng)：條件反射的重復(fù)強化有利于運動技能的掌握；具有較強的生理負(fù)荷，有效發(fā)展身體素質(zhì)和各器官的功能水平。應(yīng)用：參見間歇訓(xùn)練。四、循環(huán)訓(xùn)練法：練習(xí)內(nèi)容多樣。

第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四運動對心血管的影響：持續(xù)數(shù)秒鐘以上的運動即引起人體復(fù)雜的心血管功能調(diào)節(jié)，其幅度取決于運動的強度，作用在于滿足運動肌肉的氧和能源物質(zhì)的需要，以及代謝產(chǎn)物的清除，維持正常的肌肉做功環(huán)境。做功肌肉攝氧能力的調(diào)節(jié)：通過增加肌肉血流量和提高動靜脈氧差來完成。運動中的循環(huán)調(diào)節(jié)：心輸出量：增加量和運動強度有關(guān)。極量運動中最大約增加8倍，而總攝氧量和肺通氣量可增加24倍。心率和每搏量：心率的增加依靠神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)；心搏量的增加主要影響因素有心室收縮力、回心血量和心流出道阻力。以心室收縮力的增加最重要。第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四靜息心率增加心率及收縮力增加LVEDV（150ml）LEVSV（75ml）LEVSV（75ml）LVEDV（125ml）LVEDV（125ml）LEVSV（50ml）運動中心室舒張期因心率加快而縮短，心室充盈時間不足，但每搏量所以不減少反而會增加增加，主要是由于增強了心肌收縮力而使心室收縮末容積（LEVSV）減小。(依曲綿域等，實用運動醫(yī)學(xué)，1996)第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四血壓、循環(huán)血管阻力和靜脈回流：血壓是心排血量和外周阻力的乘積，由于運動時心肌收縮力和外周血管的變化,運動后血壓變化總的趨勢是收縮壓升高,舒張壓不變或有所降低。運動時骨骼肌血管擴張,大量血流灌注；肌肉活動對靜脈產(chǎn)生擠壓作用，以及深呼吸使胸內(nèi)負(fù)壓增加的效應(yīng)等因素使回心血量增加。運動訓(xùn)練可使上述機理更加協(xié)調(diào)完善，使安靜時心率減慢、血壓平穩(wěn)；定量運動中以相應(yīng)較低的心率、排血量和血壓反應(yīng)相適應(yīng)。從而增加心臟的儲備能力，適應(yīng)劇烈應(yīng)激的需要。第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四運動對呼吸系統(tǒng)的影響漸增負(fù)荷運動中的變化：隨通氣量增加而增加吸氧量。當(dāng)超過無氧閾強度時，酸性代謝產(chǎn)物經(jīng)血液緩沖作用產(chǎn)生CO2，呼吸商（RQ）增大。正常無氧閾約為VO2max的60%左右。在運動穩(wěn)態(tài)時的變化（見表）受循環(huán)和肌肉系統(tǒng)的協(xié)同影響，當(dāng)運動時間長于10分鐘時，運動能力的限制因素即為VO2max。VO2max受年齡、性別、體型以及健康因素的影響，運動訓(xùn)練可提高VO2max10-20%。第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四健康人大運動量時的呼吸反應(yīng)安靜運動呼吸頻率10次/分50次/分潮氣量（VT）0.6L3.2L每分通氣量(VE)6L160L攝氧量0.25L/min4.57L/minCO2排出量0.20L/min5.52L/min呼吸商0.791.21通氣氧耗值6ml/L*min120ml/L*min肺血流量4L/min26L/min平均肺A壓1.87kPa(14mmHg)3.60kPa(27mmHg)第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四第十五章身體對運動的反應(yīng)和適應(yīng)第一節(jié)從事某些運動項目鍛煉時的生理反應(yīng)特點一、田徑：短距離跑：如100，200，400米跑。中樞神經(jīng)系統(tǒng)：提高神經(jīng)興奮和抑制過程的靈活性；其中興奮過程占優(yōu)勢；易疲勞。運動系統(tǒng)：肌肉興奮性和機能活動性提高。呼吸系統(tǒng)：需氧量大，但運動中攝取氧量并不多；呼吸商最高；運動中呼吸機能變化不大，但運動后升高明顯。循環(huán)系統(tǒng)：運動中機能變化不明顯，運動后顯著增強。能量代謝：理論上10秒內(nèi)的運動以磷酸原系統(tǒng)供應(yīng)，但糖酵解亦有所參與，100米跑后即刻血乳酸可達8-10mmol/L。第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四中距離跑：如800，1500米至3000米跑等。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)：同時具有較高的靈活性和機能穩(wěn)定性；易產(chǎn)生疲勞。

循環(huán)系統(tǒng)：需克服內(nèi)臟器官的惰性，因此在接近終點時機能變化最大；多項生理指標(biāo)達到最高水平；可出現(xiàn)運動員心臟。

呼吸系統(tǒng)：機能變化與循環(huán)系統(tǒng)類似；呼吸商在運動時升高，恢復(fù)期由于恢復(fù)堿儲備的需要而下降。

能量代謝：糖酵解系統(tǒng)供能為主，血乳酸水平顯著升高可達20mmol/L以上，因而乳酸耐受能力對中跑成績非常重要。訓(xùn)練可采用使血乳酸水平維持在12mmol/L左右的間歇訓(xùn)練。

可能出現(xiàn)極點和第二次呼吸現(xiàn)象。第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四長距離跑：如5000，10000米跑。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)：在長時間內(nèi)保持高度的機能穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性；并能夠控制運動單位輪流工作。

循環(huán)系統(tǒng)：心率、心輸出量和搏出量均可達到最大，收縮壓升高，舒張壓明顯下降?？沙霈F(xiàn)運動性心臟增大。血液白細(xì)胞數(shù)量增加，堿儲備和PH值下降，血糖含量降低，血乳酸逐步升高。

呼吸系統(tǒng)：肺通氣量可達最大，總需氧量高，運動過程中往往處于假穩(wěn)定狀態(tài)。

能量代謝：有氧供能為主，發(fā)展有氧耐力。

運動過程中出現(xiàn)極點和第二次呼吸。第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四超長距離跑：20000米以上及馬拉松等。

中樞神經(jīng)：神經(jīng)過程均衡性高，強度和興奮性提高不明顯。

循環(huán)系統(tǒng)：運動后心率、心輸出量有所增加；血壓以舒張壓下降為明顯；運動后血糖明顯下降，血液膽固醇和游離脂肪酸含量增加，血乳酸增加不明顯，RBC和白細(xì)胞數(shù)目增多。

呼吸系統(tǒng)：總需氧量最大；肺通氣量增加；運動過程中處于真穩(wěn)定狀態(tài)。

能量代謝：總能耗極大，有氧代謝供能，脂肪分解，呼吸商下降。

體溫：運動后體溫明顯增高，為產(chǎn)熱增加和內(nèi)毒素血癥等因素引起。

體重：運動后體重下降，為大量泌汗導(dǎo)致急性失水所致。第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四跳躍

項目特點：混合性練習(xí)，有周期性階段（助跑），有非周期性階段（踏跳、騰空、落地等）。是爆發(fā)力、速度、柔韌性等素質(zhì)通過運動技能的綜合體現(xiàn)。

對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用：使神經(jīng)過程的靈敏性得到發(fā)展。

對感官機能的作用：通過對相應(yīng)感受器的練習(xí)提高其穩(wěn)定性和機能能力。

本體感覺：其非周期性部分要求頭部姿勢正確。而頭部的位置改變可刺激本體感受器，產(chǎn)生狀態(tài)反射，保證動作完成。

位置覺：刺激前庭感受器，引起翻正反射和著地反射。

視覺：完成動作要依靠視覺對距離和空間位置的準(zhǔn)確判斷。

內(nèi)臟機能變化特點：對內(nèi)臟器官機能影響不大?；謴?fù)較快。第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四二、體操中樞神經(jīng)機能變化特點：對神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)性、感官機能、以及大腦皮質(zhì)各中樞之間的綜合協(xié)調(diào)能力要求很高。肌肉活動特點：肌肉放松與收縮的相互轉(zhuǎn)換分明，各運動中樞對肌肉的控制能力增強，肌群間協(xié)調(diào)關(guān)系改善。并有效提高肌肉力量和靜止耐力。能量代謝特點：屬短時間大強度練習(xí)，以無氧代謝供能為主。心血管機能變化特點：某些特殊動作引起相應(yīng)反應(yīng)，使血液重新分配。長期訓(xùn)練使心血管機能提高，能有效克服離心力、重力等作用對血壓和血流的影響。呼吸機能變化的特點：運動中有所加強。林加爾德（Lindgaard）現(xiàn)象。第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四三、球類運動項目特點：屬混合性練習(xí)，包含周期性和非周期性運動；是各種身體素質(zhì)的綜合；運動員伴有較強的情緒反應(yīng)。對神經(jīng)系統(tǒng)的影響：對中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)運動機能的能力，以及神經(jīng)過程的強度、均衡性、靈活性都有良好訓(xùn)練作用。對感官機能的影響：需要運動員有精細(xì)感覺、準(zhǔn)確判斷、敏捷行動的能力。對視覺、本體感覺和精細(xì)觸覺、位覺等機能都有提高和改善的作用。對心血管機能的影響：依項目和比賽時的位置分工而不同。代謝特點：不同項目能量消耗不同。其中足球最大。并受到比賽情緒的影響。第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)生理功能適應(yīng)水平的評定一、評定的原則和方法綜合安靜和運動后生理指標(biāo)的變化特點全面評價。量化原則：定性原則：綜合評定原則：形態(tài)和機能相結(jié)合，動態(tài)分析?？杀刃詥栴}和縱、橫向的研究方法問題：選擇測定指標(biāo)的問題：注意指標(biāo)的變異性。第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四二、相對安靜和定量負(fù)荷后適應(yīng)水平的評定一般指標(biāo)：晨脈：定量負(fù)荷后的血壓和脈搏變化：列杜諾夫聯(lián)合機能試驗：包括三部分：1）30秒內(nèi)做20次全蹲起；2）原地15秒快跑，要求以百米速度進行；3）原地慢跑3分鐘，速度為180步/分鐘，高抬腿進行。上述每種負(fù)荷后連續(xù)測脈搏和血壓，一般在蹲起后測3分鐘；15秒快跑后測4分鐘；慢跑后測5分鐘。第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四結(jié)果：大致有以下類型正常反應(yīng)：負(fù)荷后脈搏和收縮壓適當(dāng)增加，舒張壓不變或輕度下降，恢復(fù)較快。緊張性增高反應(yīng)：負(fù)荷后脈搏血壓升高很多，恢復(fù)時間延長。多見于有高血壓的運動員。梯形反應(yīng)：負(fù)荷后收縮壓在第二或第三分鐘才達到最高值，呈現(xiàn)階梯形上升的趨勢，多認(rèn)為是心血管機能不良的表現(xiàn)，見于運動員訓(xùn)練水平下降或過度訓(xùn)練早期。緊張性不全反應(yīng)：特點是負(fù)荷后舒張壓很低，甚至為0，見于兩種截然不同的情況：一種是訓(xùn)練良好的運動員負(fù)荷后心率極快，心肌的力量強；另一種是血管張力顯著降低，調(diào)節(jié)機能出現(xiàn)障礙（疲勞、酸性代謝產(chǎn)物的刺激等）。無力性反應(yīng)：脈搏顯著加快，血壓變化較小。表明心臟收縮力減弱，見于疲勞情況下的運動員。第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期四中樞神經(jīng)系統(tǒng)：安靜時：按照訓(xùn)練項目