項目一 健康體育的生理學基礎

了解一些基礎的運動生理學知識，才能更科學有效地增強體質。例如，如何做到鍛煉的科學化，避免盲目化；如何合理地量化運動，避免隨意性；如何根據自身的特點，如性別、年齡、體質等具體情況來確定鍛煉的內容、方法、運動量和運動強度等；如何在運動中避免傷病，以及在傷病后進行恢復性訓練等；這些都需要掌握一些基本的人體生理學知識。

一、肌肉組織與功能

人體運動靠運動系統來完成，運動系統由400多塊肌肉和206塊骨頭組成。骨骼通過關節連接起來構成人體的支架，人體的運動則是通過肌肉的收縮來實現人體的各種身體活動。人體的肌肉約占人體總重量的40%（女性約占35%）。

（一）影響肌肉收縮力量的因素

1．肌肉的體積

肌肉力量的大小與肌肉體積有關，肌肉體積越大，肌肉的力量也就越大。通過力量訓練實現的力量的增加，主要是由肌纖維的增粗引起肌肉橫斷面截面積增加造成的。負重練習有助于肌纖維的增粗及力量的增長。

2．肌肉的長度

肌肉的長度可以影響肌肉的收縮力量。比如，投擲標槍的引槍動作，就是讓肌肉處于預先的適宜的拉伸狀態，這樣才能釋放最大的投擲力量，肌肉過于收縮和過度拉長，都不能釋放最大的力量。

3．肌肉的收縮速度

肌肉的力量和肌肉的收縮速度存在一定的關系。比如，在一些需要爆發力強的運動項目中，如短跑、投擲、舉重、跳高等項目，那些移動快、爆發力強的人往往會取得較好的成績。

4．性別、年齡

成年女性的力量大概是成年男子的2/3；20～30歲的力量最大，之后會逐漸下降。

5．體重

一般來說，體重大的人比體重小的人力量要大。

（二）肌肉的類型

人體肌肉主要分為三類：心肌、平滑肌、骨骼肌。我們主要討論與運動功能密切相關的骨骼肌。骨骼肌依據人體肌纖維類型的不同占比組成而不同，主要分為以下兩類：

1．慢肌纖維（紅肌纖維）

慢肌纖維通常在耐力性運動中發揮重要的作用。慢肌纖維富含肌紅蛋白，呈紅色，故也稱紅肌纖維；慢肌纖維收縮較慢，爆發力不強，但運動持續時間較長。例如，馬拉松運動員的慢肌纖維比例較高。

2．快肌纖維（白肌纖維）

快肌纖維在運動時收縮的速度快而有力，爆發力強，但持久力較差，因為肌紅蛋白和細胞色素較少，所以又稱白肌纖維。如短跑、舉重、跳躍等運動時間短，強度比較大的運動項目，運動員的快肌纖維含量比較高。

每個人體內的快肌纖維和慢肌纖維的數量都是天生的，只是比例不同而已，這也就造成了每個人的體育運動天賦的不同。比如，有的人天生跑得快、跳得遠，但是耐力較差；反之有的人天生耐力好，善于長跑等長時間的運動項目。但是，兩類肌肉在不同性質的訓練中可以互相轉化。例如，長時間的耐力素質訓練，如長跑，可以使快肌纖維逐漸轉變為慢肌纖維。

二、運動與能量代謝

物質代謝是指人體與周圍環境之間不斷進行的物質交換以及物質在體內的轉變過程。而能量代謝則是指物質代謝過程中所伴隨的能量釋放、儲存、轉移與利用的過程。

在體育鍛煉時，體內代謝會大大增強，能量消耗也會加劇。鍛煉后，能量物質的恢復更充分，可達到比鍛煉前更高的水平，各器官系統功能增強，這是體育鍛煉增強體質的重要因素。同時，人體在從事運動時，能量的供應是保持充沛體力及良好運動成績的重要條件。運動時的能量供應有其一定的生理規律，認識這些規律，對正確選擇運動內容、方法及提高運動成績有一定的幫助。

（一）人體運動時的能量來源

人體運動時的直接能源物質是三磷酸腺苷（ATP），其在肌肉組織內含量很少，只能維持短時間的能量供應，運動時主要靠人體的三大供能物質（糖、脂肪、蛋白質）的分解產生的新的ATP來維持。

1．糖和脂肪的供能特點

糖和脂肪是運動中ATP合成的主要來源。糖在有氧和無氧運動中都可以分解提供能量；而脂肪只有在有氧的情況下才能分解提供能量。因此，根據運動時間和運動強度的不同，糖和脂肪的消耗比例也會不同。

（1）時間短、強度大的運動項目，主要靠糖的分解提供能量。例如，短跑、跳躍、投擲、舉重等項目。

（2）時間長、強度低的運動項目，主要靠脂肪的分解提供能量。例如，馬拉松、快走、健美操等。對想要減肥的人士來說，想要消耗掉體內多余的脂肪，就應該選擇一些強度較小、持續時間較長的有氧運動項目。

2．營養汲取

合理搭配、保證足量的飲食，可以保證體育鍛煉的正常進行和體質的不斷增強。例如，牛奶、魚、肉、蔬菜和糧食制品的攝入。在訓練或比賽之前食用含糖量略高的食物，有助于成績的提高和身體的恢復。

（二）運動前的飲食原則

為了保證運動的正常進行和身體的健康，在運動之前的飲食一定要注意以下幾點：

（1）不宜攝入過多的水分，保持正常水平就可以了；

（2）不要吃過于刺激的食物；

（3）不要吃過于油膩的高脂類食品；

（4）不宜吃得過飽，七到八分飽即可；

（5）適量飲用茶和咖啡，有助于脂肪的分解。

三、運動對人體的積極作用

科學的體育鍛煉可以有效地改善人的身體素質。

（一）運動對心臟功能的改善

研究表明，經常參加體育鍛煉的人，心臟的重量和體積都比一般人大，心臟的功能也更為強大。主要表現在以下幾個方面：

（1）重量大：正常人的心臟是300g左右，而經常鍛煉的人心臟的重量可以達到400～500g。

（2）心容積增大：一般人的心容積大概是750mL，而經常鍛煉的人的心容積可以達到1000mL以上。

（3）心臟搏動有力：一般人的心率是70～75次/分鐘，經常鍛煉的人的心率可以達到50～60次/分鐘，甚至更低，因此每搏輸出量要高出正常人很多，心臟更加強健有力。

（4）增加血管壁的良好彈性，減少心血管疾病的發生。

（二）對神經系統的良好調節作用

任何一項運動，都離不開神經系統的統一協調控制。運動鍛煉可以有效地改善神經系統對人體運動系統的控制。

（1）改善大腦皮層的興奮度：適宜的大腦興奮程度是學好運動技能的基礎，過高或過低都不利于條件反射的建立。因此，調整好自己的情緒，使大腦處于較好的積極狀態是非常關鍵的。

（2）培養思維能力：人與動物的不同之處就是人除了和動物一樣具有的對聲、光、嗅等信號有反應之外，還具有對語言和文字的大腦反應，即抽象思維能力。在對運動和技能的學習過程中，積極思考，總結已有的技能和知識，有利于運動能力的提高和思維能力的提升。

四、運動疲勞的產生與恢復

運動疲勞的產生與人體的能源物質消耗過多、恢復不足以及缺氧、血液酸度增加等因素有關。疲勞最先發生的部位是大腦皮層，而肌肉的疲勞發生較晚。肌肉疲勞時，收縮力量就降低，放松不完全。人體運動到一定時間后，就會出現工作能力暫時降低的疲勞狀態；經過適當的休息，人體的各種機能和工作能力又會恢復到或在一定時間內稍高于訓練前的水平，這一段機能變化稱為恢復過程。訓練時只有達到一定的疲勞，才能獲得相應的訓練效果。因此，疲勞是在運動過程中出現的一種正常生理現象，適度的運動性疲勞在施以科學的恢復手段后，可以促進人體機能的不斷提高；但是過度的運動性疲勞不僅收不到鍛煉的效果，甚至還會造成各種運動損傷，不利于身體健康。

（一）運動疲勞產生的機制

1．能量的大量消耗

運動過程中會消耗大量的能源物質，在得不到有效的補充的情況下，會引起體內血糖含量降低、糖原含量下降；代謝產物的大量堆積影響代謝的正常進行，如乳酸的大量堆積等都會造成各個器官功能的降低，運動能力的下降。

2．精神疲勞

當身體的疲勞達到一定的程度后就會引起精神上的疲勞，同時精神上的疲勞也會加深身體的疲勞感覺，從而造成運動能力的下降。而精神疲勞往往是主觀上的感覺，并不一定是機體真正的狀態，因此，保持高昂的精神狀態可以有效地抑制和推遲疲勞的產生。

（二）推遲疲勞出現的有效措施

合理的運動措施和安排可以有效地抑制和推遲疲勞的出現，延長運動的時間，提高運動的效果。

1．養成經常鍛煉的好習慣

經常進行體育鍛煉可以有效地提高個人身體素質，增強運動機能。

2．合理安排運動內容

運動訓練的內容多樣化，力爭讓身體的各個部位都得到適量的鍛煉，避免因為運動訓練內容過于單一，造成身體的局部部位因負擔過重而引發局部疲勞。

3．注重有氧能力和無氧能力的提高

不同的運動有不同的功能特點，根據所從事的運動項目的特點采用不同的訓練方法，可以有效地推遲疲勞的出現。

4．合理的膳食營養

及時補充營養物質，可以有效地消除和緩解疲勞。

（三）恢復過程的一般規律

在身體訓練的過程中，人體的能量消耗、恢復過程可簡要地分為三個階段。第一階段：訓練時能源物質被消耗，體內能源物質逐漸減少，各器官系統功能逐漸下降。第二階段：訓練停止后消耗過程減少，恢復過程占優勢，能源物質和各器官系統的功能逐漸恢復到原來水平。第三階段：訓練中消耗的能源物質在運動后的一段時間內不僅恢復到原來水平甚至超過原來水平，即“超量恢復”或“超量代償”，保持一段時間后又恢復到原來水平。

“超量恢復”是客觀存在的規律。“超量恢復”的程度和時間取決于消耗的程度，在一定范圍內肌肉活動量越大，消耗過程越劇烈，“超量恢復”也越明顯。如果活動量過大，超過了生理范圍，恢復過程就會延緩。

（四）消除疲勞的措施

在運動后，采取適當的措施可以有效地消除疲勞，恢復充沛的體能，以保證鍛煉的連續性和正常的學習生活。

消除疲勞的措施包括以下幾種放松整理活動：

（1）慢跑、靜力性的拉伸、肌肉放松性的練習等活動；

（2）睡眠；

（3）沐浴；

（4）合理補充營養；

（5）心理調節。

五、女性身體特點與體育鍛煉

（一）解剖學方面

女性的身體重心較低，穩定性較好，有利于做下肢支撐的平衡動作，但對跳高、跳遠等動作不利。女性的骨盆較寬，下肢負重訓練易發生應力性骨折。女性的膝外翻角較大，容易出現髕骨關節疼痛及磨損。女性的腰部柔韌性優于男性，四肢關節靈活，活動幅度大，但易因韌帶松弛而引起多種形式的損傷。女性的肌肉重量比男性約低5%，影響運動時的做功能力。

（二）生理學方面

與男性相比，女性的心臟重量輕10%～15%，體積約小18%，容量小150～200mL，故女性劇烈運動時的供血能力不如男性。女性的胸廓較小，呼吸肌力量較弱，故呼吸功能較男性低。女性的血容量約占體重的7%，比男性約低1%，故女性機體運輸氧氣的能力較男性差。男性在發育期由于雄性激素的分泌，促進了肌肉的增強，使肌纖維長得粗壯，而女性由于雌性激素的分泌，對肌肉的增長有一定的抑制作用，使脂肪與肌肉同時增長，肌肉表現得軟弱無力。運動中女性機體的散熱能力受到較厚的皮下脂肪的影響，且因汗腺少于男性而排汗較男性少，故耐熱性不如男性。

（三）心理學方面

由于女性的生理特點以及自幼參加體育活動的熱情和機會不如男性，故在體育運動中機體對外部環境的適應能力較差。面對陌生的體能訓練科目和器械，女性容易產生恐懼心理，對自己的運動能力表示懷疑，對取得優異成績缺乏自信心。女性易動感情，精神易緊張，情緒易波動，容易導致動作變形或失敗。在運動中，女性常常將成功歸因于運氣等外部因素，而將失敗歸因于自身的運動能力不夠。

（四）月經周期

運動項目對月經周期的影響也常常困擾女性。盡管大多數運動項目對女性的月經周期并無影響，但大強度、長時間的劇烈運動則可引起月經失調，表現為周期延長或縮短，月經過多或過少，甚至閉經。但現代研究結果表明，這種運動性月經失調是可逆的，當停止鍛煉后月經周期將恢復正常，且不會影響生育功能。

總之，女性受解剖、生理、心理等特點的影響，其運動能力在總體上低于男性。一般男性比女性強壯約20%，反應時間比女性快約25%，心臟功能亦擁有25%～50%的優勢，這些性別差異意味著男性擁有更高的能量、更強的力量、更快的速度、更靈敏的反應，對運動的適應能力通常也高于女性。