一、體育的生理學基礎

體育是以身體練習為基本手段，以增強體質、增進健康，促進人的全面發展為目的的一種教育活動。身體活動性是體育鍛煉的基本特征，人們參與體育活動的過程就是機體各器官系統活動的過程，活動中人體內各器官系統將會發生適應性變化。通過神經系統、神經-體液調節系統的調節控制，各器官系統相互協調，共同完成各種運動，從而提高人體的運動能力。

（一）有機體的新陳代謝

（1）新陳代謝是生命中最一般、最顯著的現象，它主要表現在以下幾方面。

①機體的代謝是蛋白質的代謝，代謝反應的生物催化劑是酶，其本質是蛋白質。

②通過機體的代謝來促進有機體的繁殖和進化。

③機體的代謝一旦停止，生命也隨之停止，結果是蛋白質的解體。

（2）新陳代謝過程

①機體從外界環境中攝入物質，經過體內的轉化和合成，變為自身的組成物質，并儲存能量，即同化過程。

②機體將自身的組成物質分解，釋放能量，供機體需求，并將分解產物排出體外，即異化過程。

在新陳代謝中，物質代謝和能量代謝密切相關，在物質變化中必須伴有能量的轉移；在釋放能量的過程中，同時也必須存在物質的分解。體育的過程就是人有意識地促進機體新陳代謝的過程。從生物學觀點看，人的一生始終離不開新陳代謝過程，同化作用與異化作用并存。當新陳代謝積極、旺盛、同化過程大于異化過程時，機體處于生長發育、機能水平提高的過程；當新陳代謝處于遲滯、衰退、異化過程大于同化過程時，將會使機體衰老、各器官系統功能減退。體育鍛煉等身體活動是促進新陳代謝的一種刺激，能引起組織系統興奮，加速物質代謝和能量轉換。身體活動必然增加能量消耗，出現代謝的不平衡。科學家已經揭示：體育鍛煉能增強體質是由于身體活動引起能量物質的消耗，隨后便能引起同化作用的加強，加速恢復過程，可使體內組織細胞內部得到更多補充，合成新的物質，使有機體獲得更多的旺盛的活力，從而促使機體發展。體育鍛煉是經過科學處理的身體活動，可使機體向著完善的方向轉化，這就是體育鍛煉可以增強體質的生理過程和理論依據。

（二）運動負荷的價值閾理論

運動負荷價值閾，是指按一定的心率區間去確定運動負荷的計量標準，體育鍛煉要針對個人的不同特點安排運動負荷，不可能有一個最佳運動負荷價值閾的絕對標準，但正常人之間的差異較接近。所以，運動負荷價值閾對多數人來說，具有普遍的現實意義。

近年來，國內外學者普遍重視對運動負荷價值閾理論的探討和實際運用。有些國家采用電腦控制儀、心電圖記錄器和基礎體力測定器等裝置，為體育鍛煉提供健康變化的各種數據。

在體育鍛煉過程中，心搏量會逐漸上升，要達到心搏量的極限，需要有一段發動期。從心搏量急劇上升到心搏量極限，這段數據稱為心搏量極限區間。心搏量極限區間低值和高值之間，即為運動負荷的有效價值范圍。體育鍛煉在這個區間內波動，并達到鍛煉時間的2/3左右，可取得理想的鍛煉效果。

從有利于增強體質出發，一般人的體育鍛煉，應以有氧代謝為主，中等強度為宜。學術界曾提出如下結論：心率在110次/分以下時，機體的血壓、血液成分、尿蛋白和心電圖等都沒有明顯變化，健身的價值不大；心率在130次/分的運動負荷時，每搏輸出量接近和達到一般人的最佳狀態，健身效果明顯；心率在150次/分的運動負荷時，每搏輸出量開始出現緩慢下降；心率增加到160～170次/分時，雖無不良的異常反應，但亦未能呈現出更好的健身跡象。因此，通常把一般人健身效果的最佳區間定在120～140次/分之間。而每次保持在120～140次/分的時間，占一次鍛煉總時間的2/3左右為最佳。

生理學實驗證明：心率在120～140次/分時，每搏輸出量最大；心率在140～180次/分時，每分輸出量最大。因此，在體育鍛煉中安排強度較大、持續時間不長的無氧代謝，對提高負氧債能力的鍛煉也有一定的意義。

對上述結論的分析，還必須注意到由于年齡、體質的不同，其所承擔有氧代謝的運動負荷也應有所不同。國外運動負荷的計量標準有以下幾條：①卡沃南的公式，即接近極限負荷的脈搏次數，減去安靜時的脈搏次數，乘以70%，再加安靜時的脈搏次數；②以脈搏頻率150次/分以下（平均130次/分）的運動負荷為指標，謀求有氧代謝能力；③以180減去鍛煉者的年齡數，作為鍛煉者每分鐘的平均脈搏數。采用這三種方法所得出的數據與最佳價值閾值相近。但不論采用何種計量方法，都必須考慮到自我感覺要舒適，并以不影響正常的工作、學習和生活為準。

（三）超量恢復原理

人體在運動時，機體將發生一系列生理機能變化，機體對這些變化有一個適應過程，而這個過程總是按照工作階段（活動）——相對恢復階段（休息）——超量恢復階段——復原階段的規律在變化。人體在運動時，體內儲備的能源不斷被釋放，以供機體活動需要，能量的消耗使機體機能逐漸下降，引起疲勞。但經過休息，體內的能源物質和各種動能又逐漸恢復到工作前的水平，形成機體的相對恢復階段。再經合理的休息后，物質能量的儲備還可超過原來的水平，從而提高機體的工作能力，這就是超量恢復。機體發生的一系列機能變化，最重要的是看恢復過程。只有恢復過程獲得發展，才能獲得超量恢復。

1.恢復過程的階段性

恢復過程可分為三個階段。

第一階段：運動時能源物質的異化作用占優勢，同化作用小，能源物質逐漸減少，各器官系統功能逐漸下降。換言之，即機體一邊進行鍛煉消耗，一邊進行能量物質的補充，但由于運動中消耗多，此時的恢復跟不上消耗量，因此，能量物質儲備逐漸下降。

第二階段：運動停止后消耗過程減弱，同化作用占優勢，恢復過程不斷加強，運動中消耗的能量物質不斷得到補充，直至能源物質和各器官系統功能逐漸恢復到原有水平。

第三階段：超量恢復階段，運動中消耗的能源物質在運動后的一段時間里，不僅可以恢復到原來的水平，甚至超過原有儲備水平（即超量恢復），比鍛煉前的能量儲備還多，隨后能量物質的儲備又恢復到原有的水平。

超量恢復是客觀存在的，它與運動時能量消耗的多少和恢復的快慢、肌肉活動的劇烈程度有密切關系。生理學的大量實踐證明，在一定范圍內肌肉活動量越大，消耗過程越劇烈，超量恢復越顯著；但活動量過大，會使恢復過程延長；運動量過小，訓練效果不顯著。因此，國內外很多類似的實驗結果為合理安排大運動訓練提供了理論依據。不論是體育教學，還是運動隊伍的訓練，在安排運動負荷時，應使下一次的負荷正好落在超量恢復的基礎上，使學習技術、技能的效果正好落在上一次產生的痕跡效應上，從而達到增強體質、提高運動技術水平的目的。

2.機體能量儲備的恢復

運動時代謝過程加強，以不斷滿足運動時能量的需要，運動中及運動停止后，能量物質需要不斷進行補充與恢復。機體能量儲備的恢復如下。

（1）磷酸肌酸的恢復　磷酸肌酸的恢復很快，在劇烈運動后被消耗的磷酸肌酸在2～3分鐘可完全恢復。磷酸肌酸的恢復最終由有氧氧化系統供能。

（2）肌糖原儲備的恢復　影響肌糖原恢復速度的兩個主要因素：一是運動強度和運動持續的時間；二是膳食。積極性休息和營養食物的補充是肌糖原（蛋白質）儲備恢復的主要途徑。

（3）生理機能的恢復　體育鍛煉后，生理機能的恢復呈現出一定的規律性，它具有強度依賴性和不同時性的特點。工作強度越大，功能變化也越大，相應的恢復速度就越快。