第一节肌肉力量及影响因素 肌肉力量是肌肉在紧张或收缩时所表现出来的一种能力,或者说是肌肉收缩克服或抵抗阻力来完成运动的能力(Muscle strength)。 在许多运动项目中,力量是取得优异成绩的基础,因为人体所有的运动几乎都是对抗阻力而产生的,当进行跑、跳、投、体操和球类等运动时,身体各部分必须产生很大的力量,显然,在体育实践中,力量是取得较好成绩的基础。 一、肌肉力量的分类 (一)肌肉力量根据肌肉的收缩形式, 可分为静力性力量和动力性力量两种形式。 1、静力性力量 肌肉主要以等长形式收缩所产生的力量,称静力性力量。它使肢 体维持或固定于一定位置和姿势而无明显的位移运动。例如体操中的 支撑、悬垂、倒立等。 2、动力性力量 肌肉进行缩短收缩时所产生的力量,称动力性力量,它使肢体产生 明显的位移运动,并使人体或器械产生加速运动。例如,蹬离地面或投 掷器械等。 根据物理学上的力(F)等于质量(m)乘以加速度(a)的公式,即 F=ma,动力性力量可分为重量性力量和速度性力量。重量性力量的 大小主要由肌肉工作时所推动的器械的重量来衡量,动作的速度变化 较小。例如,举重时肌肉收缩产生的力量,就是典型的重量性力量。速 度性力量的大小,主要由器械运动的加速度来评定。此时器械的重量 是恒定的,它依靠肌肉的快速收缩来使器械获得加速度。例如,田径运 动中的投掷、跳跃和球类运动中的击球、踢球等运动产生的力量,均属 于此类力量。 (二)根据表达的准确程度 可以把肌肉收缩分为绝对肌力和相对肌力 (三)根据力量表现形式和运动特点 分为速度力量、耐力性力量、最大力量等。 二、影响肌肉力量的因素 (一)肌源性因素 1、肌肉生理横断面
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2、肌纤维类型 肌肉力量既与肌纤维横断面积相关,又和肌纤维类型相关。实验 证实,快肌纤维较慢肌纤维能产生更大的力量。因此,快肌纤维百分比 高者,产生的肌肉力量则大(其机制在第六章已述及)。 3、肌肉收缩前的初长度 肌肉收缩时产生的力量与肌肉收缩前的初长度有关。在一定的范 围内,肌肉收缩时的初长度愈长,收缩时的力量就愈大。根据这一原 理,在体育运动中往往要预先拉长某些肌肉,以获得较大的肌力。如投掷运动中的引臂动作。 4、关节角度
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(二)神经调节功能 在人整体中,肌肉收缩的信息来自皮层的运动中枢,同时,神经系 统对肌肉产生的力量大小具有调节功能,其主要表现在以下几个方面。 1.动员更多的肌纤维参加运动 研究表明,肌肉产生的张力与同 时参与收缩的肌纤维数目有关,如同时兴奋的运动单位越多,参与收缩 的纤维数目就越多,产生的力量也越大。据报道,人同时募集更多运动 单位的能力可随训练而提高,在极量用力时,无训练者肌肉中只有 60%的肌纤维能被募集,而有训练者的肌肉中,同时参加活动的肌纤维 可达80%一90%。 2.皮层神经过程的强度 肌肉的收缩力量虽然和肌纤维的数量 有关,但进一步研究表明,在一定范围内,皮层发出的冲动到达运动单位的频率愈高,强直收缩愈完全,肌肉产生的张力也愈大。观察表明,如用本人最大力量的20%——80%从事肌肉活动时,力量的增加是靠动 员新的运动单位;如果是动用自己最大力量的80%以上的力,则主要 靠神经中枢对运动神经增加发放冲动的频率来实现。另外,改善主动 肌与对抗肌间的协调关系以及提高对抗肌的放松能力等,也是影响力量的重要因素。
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(三)其它因素 1、激素的作用
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健康成年男性如果缺乏锌和镁(这种情况很常见),可能其体内睾丸素的分泌将不会维持在一个很好的水平.睾丸素是男性体内的一种很重要的合成代谢激素,而合成代谢激素对肌肉生长能力有直接的影响. 补充超能ZMA将会: - 促进睾丸素的正常分泌 - 保护细胞免受自由基损伤 - 加强免疫系统正常功能的发挥 1.什么是ZMA,它来自哪里? ZMA是一个科学设计的矿物质合成配方。它含有天门冬胺酸-单蛋胺酸锌、天门冬胺酸镁和维生素B6,是一个全天然的产品,临床证实可显著提高训练运动员的合成激素水平和肌肉力量。 量子纯天然黄体酮( Quantum Natural Gesterone Cream) 2.ZMA有什么作用 锌和镁是体内经常耗竭的物质,研究证明每天补充30mg的锌和450mg的镁可以提高睾酮水平达30%。 讨论最多的研究有以下一些。美国西华盛顿大学运动能力研究专家Lorrie Brilla博士最近报道,美国大学生体育协会(NCAA)的足球队员服用ZMA后,体内游离睾酮水平显著升高。这是他1999年6月2日在西雅图召开的46届美国运动医学学院(ACSM)年会上报告的,并刊登在美国运动医学学院的官方刊物——《体育运动医学与科学》1999年5月第5期(第31卷)上。 Brilla特别指出,一组NCAA竞技足球队员在8周的春训期间服用ZMA,其肌肉力量增加是安慰剂组的2.5倍(多出250%)。与训练前后用Biodex等动测力计测大腿力量,ZMA组的力量增加11.6%,而安慰剂组只增加4.6%。这意味着如果你不用ZMA可以在8周内增加10磅的卧推重量,而服用ZMA后则可增加25磅的卧推重量。Brilla进一步指出,ZMA组肌肉力量的增加可能是由于合成激素增加的结果。ZMA组的游离和总睾酮水平上升30%,而安慰剂组只上升10%,ZMA组的胰岛素样生长因子-1(IGF-1)也有轻微上升,而安慰剂组则下降20%。这个研究表明服用锌镁制剂结合力量训练可以增加合成激素和肌肉力量。 许多其他研究也表明同样的结果。难怪当今世界健美运动员训练水平都比从前好得多。而且,毫无疑问,ZMA的科学研究和实践功效将把它推到一个以前只有肌酸才能达到的水平。美国国家足球联盟(NFL)对此也给与了重视。 ZMA的另一个好处是改善睡眠。ZMA应在睡前30-60分钟服用。许多人发现他们服用后睡眠更快、更深了。服用ZMA期间能有一个甜美的美梦也就不足为奇了! 2、肌肉温度 在实验中发现,如果肌温下降,肌肉收缩力量以及肌肉收缩和舒张 的速度均下降;肌温增高时,肌肉的收缩力量和速度也增加。在温度较高时,神经冲动传导速度提高,柔韧性增加。希尔的研究指出,哺乳类 动物肌温升高2C,肌肉收缩速度可提高20%。这可能是由于组织温 度升高时,组织中酶活性增高、细胞代谢率提高与黏滞性下降所致。 研究还发现即使是一般性的准备活动,如跑步、做体操等,可使纵 跳、投掷等项目的成绩较没有进行这些准备活动者提高5%以上,如在 此基础上又结合项目的特点进行专门性的准备活动,其效果更为明显。 这可能是活动使较多相应的神经通路被激活,从而引起了更多的运动 单位参加活动的结果。 3、年龄与性别
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第二节 肌肉力量的检测 肌肉力量作为人体运动能力的最重要组成部分,其大小和变化对于增进人体健康和运动员创造优异成绩有着极为重要的作用,而如何检测与评价人体肌肉力量的大小、变化速度和幅度则是掌握肌肉力量现状、评价力量训练效果和发挥肌肉力量作用的关键环节。 通常,肌肉力量的检测主要根据其检测目的不同分为一般力量检测与专门力量检测两大类。一般力量检测主要是为了了解机体各主要部位肌肉力量的发展水平。而专门力量检测主要是针对不同项目运动员、神经肌肉系统疾病患者等特殊人群,采用特异性良好的检测手段实施的肌肉力量检测。然而,不论是一般力量检测,还是专门力量检测,其实验室检测内容通常主要包括等长肌力、等张肌力和等速肌力等。 一、等长肌力测试 等长肌力是肌肉力量的一种重要表现形式,在竞技运动训练、体育活动和日常生活的许多活动中如竞技体操的“十字支撑”和“直角支撑”、武术的“站桩”、日常生活中的“静坐”等发挥重要作用,是常用的肌肉力量评价方法和评价指标。 等长肌力的测定通常指的是最大等长肌力, 主要包括握力(Grip strength)、背力(back strength)、臂力(Arm strength)和腿部力量(1eg strength)等。 常用的测量手段主要有握力计、背力计等(图12—9),也可以采用自动化和集成化程度较高的专门的肌肉力量测试系统如等速肌力测试系统(关节运动速度设定为0)和力传感器(1oad Cell)实施测量。 等长肌力测定过程中一般进行2-3次,取最好成绩。该肌力检测的优点是方便、省时和不需昂贵设备,另外其检测结果与通过其他方法获得的检测结果也具有很好的一致性。但其缺点是检测结果易受关节角度的影响,检测方法难以标准化。
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二、等张肌力测试 等张肌力是动态肌力的一种表现形式,由等张收缩得名。严格地讲,人体肌肉对抗阻力收缩时,由于关节角度、收缩速度等因素的变化,在整个运动范围内,肌肉以相同的力量进行收缩是不可能的,即不存在严格意义上的等张收缩与等张肌力。然而,由于习惯,目前人们仍使用这一术语反映动态肌力。在竞技体育和康复医学的肌肉力量评价中,等张肌力检测通常包括最大等张肌力、肌耐力和肌肉功率(musclepower)检测三种不同类型。 最大等张肌力常用的检测形式包括卧推(bench press)、蹬腿(1egpress)、屈臂(ariacurl)和负重蹲起(squatpress)等,而其大小通常以能够一次成功完成的最大重量,即1次重复重量(one—repetition maximum,1—RM)来表示。
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检测过程中,不同肌群1—RM测量的起始重量通常略低于1—RM重量,在成功完成该负荷的测定后,休息2~3分钟,继续完成新的重量,直至1—RM重量。一般情况下,根据所测肌群的不同,每次增加重量的幅度不要超过1.2 kg或1.5 kg,以保证检测的精确性。 肌耐力检测一般以一定百分比(通常为70%)的1—RM为负荷重量,然后让受试者重复完成规定的练习,记录练习次数,用以表示肌肉耐力水平。也可以采用常用的俯卧撑、仰卧起坐和单杠引体向上等练习,了解不同部位肌群活动的肌耐力水平。 肌肉功率检测通常是指最大肌肉功率检测,常用的检测方法包括立定跳远、纵跳摸高、小球掷远等。也可以采用一些简单的仪器和设备进行检测,如通过自行车测功仪进行的Wingate无氧功率试验(Wingate anaerobic powertest)、通过快跑台阶进行的Margarita下肢功率试验(Margarita—Coalmen 1eepowertest)等。 等张肌力检测的优点是方便、省时、不需昂贵设备且测定过程和结果与动态肌肉活动有较好的兼容性。但其不足之处是测量过程中较易造成肌肉损伤;此外,测定结果并不能全部地反映肌肉收缩的张力—时间关系特征和爆发力特征。
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三、等速肌力
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等速肌力是1969年由Perrine等提出并建立的一种关节运动速度恒定而外加负荷阻力呈顺应性变化的动态运动概念和动态肌力评价方法。测试时等速肌力测试仪所产生的负荷阻力与肌肉收缩的实际力矩输出相匹配,从而使肌肉在整个关节活动范围内或处于各种不同角度时均能承受相应的最大阻力,产生相应的最大张力和力矩输出。
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与传统的等长、等张以及常见力量素质现场评价相比,等速肌力检测有效地克服了等长肌力评价存在的“关节角度效应”和肌肉力量现场测试存在的“运动技术效应”等影响肌力评价效度的因素,同时等速肌力测试还可以获得与肌肉做功功率和工作耐力有关的多种数据。因此,等速肌力检测已成为目前体育科学、康复医学和临床医学等学科肌肉力量检测与评价的重要方法,被广泛应用于肌肉功能评价和运动员选材等方面的研究。 (一)慢等速测试 慢等速测试是用等速测力系统以300/s--600/s关节运动角速度进行的动态肌肉力量测试,由于在此慢速运动条件下加载于肢体的负荷阻力较大,因此慢等速测试常被用于进行最大动态肌力检测与评价。主要检测指标包括: 峰力矩(peaktorque,Pr):力矩曲线最高点所代表的力矩值,单位为牛顿(N·m)。每千克体重的峰力矩称峰力矩体重比(peak%BW),此值可供横向比较,有高度特异性及敏感性,是最有价值的动态肌肉力量评价指数之一,对下肢肌肉的评定更有意义。 屈伸肌力矩比(flexion/extension):一般以慢速运动时的峰力矩计算,也 可在不同速度及特定角度时计算。此值主要反映主动肌与拮抗肌肌力平衡情 况,肌力平衡明显失调时可影响关节的稳定性,导致关节、肌肉和韧带损伤。 总做功量(totalwork,TW):指1次或一定次数运动所做功的总量。单位为焦耳(J),也可以其单位体重比值表示。 力矩加速能(torque acceleration energy,TAE):是指力矩产生开始1/8 s 内的做功量。用以代表肌肉活动的灵敏度或爆发力,也是最具特异性及敏感性的肌肉功能指标之一。 峰力矩角度(peak torqueande,PTA):峰力矩出现时关节所处的角度,即峰方矩角度,是关节的最佳用力角度。 (二)快等速测试 快等速测试常以1800/s以上的关节运动角速度进行,对运动员也可采用2400/s,或3000/s。由于此时加载于肢体的运动负荷阻力较小,关节运动速度 较快,因此常被用于检测和评价肌肉耐力等动态肌肉功能。 输出功率(poweroutput,PO):快等速测试通常比慢等速测试可更精确地反映肌肉的输出功率。肌肉的输出功率除了受峰力矩影响外,还受运动幅度及力矩曲线形态的影响,平均功率(averagepower,AP)能敏感地反映肌肉的实际工作能力,是最常用的动态肌肉功能指标之一。 肌肉耐力(muscularendurance):肌肉耐力等速测试方案较多,常用的有以下2种: (1)耐力比测定:例如,以1800/s关节运动角速度连续做最大收缩25次,计其末5次(或10次)与首5次(或10次)做功量之比,称耐力比。 (2)50%衰减试验:以1800/s或2400/s速度连续做最大收缩,到有2-5次不能达到最初5次运动平均峰力矩的50%时为止,以完成的运动次数作为肌肉耐力评价的参数。 (三)其他等速向心肌力测试 力矩曲线分析:当存在关节病变时,慢等速测试的力矩曲线可发生相应的形态变化,如运动中发生疼痛,使肌肉收缩反射性抑制,以及关节不稳、关节面不规则等,可使力矩曲线出现切迹、波动、低平、不对称或其他变形;关节活动度受限,可使曲线中断或缩短。 力量控制精度测验(force control accuracy test):完成重复的次最大收缩运 动若干次,观察力矩曲线的匀称性,可作为运动协调性的评价指标。峰功率测试(peaktorquetest):进行多次测试,测试速度以300/s的间隔递增,可找出产生最大峰功率的运动速度。此速度与肌肉的肌纤维构成有关,如一块以慢肌纤维为主的肌肉的峰功率常见于1200/s—1500/s,而一块以快肌纤维为主的肌肉则常见于2100/s—2400/s。 (四)等速离心肌力测试 等速离心肌力测试是利用有动力的等速测试仪,使关节主动运动方向与仪器轴运动方向相反,可作肌肉离心收缩功能测试。肌肉的离心收缩力矩值常较向心力矩值大,其实际意义尚在探索研究之中。等速肌力测试的主要优点是测试时产生的阻力可随被测试者施加力量的大小而改变,故如果被测试者在受伤、虚弱无力等条件下进行测试,产生的阻力将随施加力量的减小而减小,从而测试过程更加安全和有效。此外,等速肌力测试还有重复性好、自动化程度高等优点。等速肌力测试的缺点是测试设备价格昂贵、耗时且需专业操作人员进行。 以上肌肉力量的各种静态和动态检测方法虽然不同,但检测结果彼此相关程度较高。根据目前生理学研究,通常最大等长肌力与最大离心肌力的相关系数介0.80—0.95之间,最大等长肌力与最大动态向心肌力的相关系数约为0.85(运动员可高达0.90—0.95)。显然,不论以何种方法检测最大肌力,其检测结果均具有一定的代表性。等速肌力测试与等长、等张肌力测试的比较见表12—2。
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第三节 力量的训练
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通常认为,力量就是肌肉抵抗阻力的能力。因此,负重抗阻练习是增大肌肉力量的基本手段,但力量的发展应该和有关训练项目相适应,比如,投掷、举重所需要的力量和长跑运动所需要的力量不同,球类、跳跃等的力量也可能各具有特点(图11—1),因而肌肉力量的训练效果与很多因素有关。
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一、力量训练的若干生理学原则 (一)超负荷原则 超负荷并非指超过本人的负荷能力,而是指这种阻抗负荷应超过平时所遇到的负荷阻力。这种较平常为大的阻力能刺 激肌肉产生相应的生理学适应,从而导致肌肉力量的增加。日本的洼田登给超负荷提出了一个量的概念,他认为最好给予超过本人最大肌 肉力量2/3的负荷,但在实际应用时,还需要考虑运动项目的特点及训练目的。 (二)特异性原则 根据运动项目不同,采取不同的力量训练方法 (三)渐增阻力原则 负重抗阻练习在重复多次练习中,由于肌肉力 量的增加,使原来的超负荷就慢慢地变为“低负荷”了。为使肌肉力量 继续增加,就必须增加阻抗负荷,即要确定新的“超负荷”。如某人做杠 铃负重半蹲练习,开始用60kg的负荷,最多只能重复8次(即8RM), 经训练后同样为60kg可重复12次(12RM),这时应调整负荷,使新负荷又只能重复8次。这就是所谓“负荷到8,训练到12。研究指出,开始训练或力量较弱者,可负荷到10,训练到15,或负荷到15,训练到 20;用于发展绝对力量,可负荷到1,训练到5;静力训练可负荷到5, 训练到10等。 3.合理顺序原则 在负重抗阻训练中,为了取得更好的生理学效果,练习的安排应由大肌肉群至小肌肉群,即大肌肉群练习在前,小肌 肉群练习在后。其生理机制是:第一,当一块肌肉受到训练而力量增长 时,与其动作结构有关的其他肌肉也会在一定程度上有所增长。因此, 锻炼的肌肉越大,则对其他肌肉的影响效果也相应较明显;第二,小肌 肉群比大肌肉群更易疲劳,而一块肌肉的疲劳,一定程度上也可能对其 他肌肉工作能力有影响。练习顺序的安排可参见福克斯提出的训练 顺序模式(图11—2)
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4.合理阶段与专门性原则 发展肌肉力量的负重抗阻练习,应重点安排直接 完成该动作的肌群的练习,并尽可能地模拟实际样式,这就是练习部位 的专门性及动作的专门性。其生理依据是活动部位不同、动作结构不 同,对中枢神经系统协调调节能力与“记忆痕迹”以及对局部肌肉的代 谢特征的影响也不同。
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5.训练间隔原则 据研究,训练间隔的长短非常重要,每天训练一次和训练多次有同样效果,有人证明,运动新手隔天训练1次的效果 比每天1次的好。研究表明,每天训练,共训练20周,力量可提高 100%,力量增长后若坚持每周训练1次,则能基本保持增长后的水平, 若每隔6周训练1次,则能延缓消退速度;若以后不再训练,则过30周 就完全消退。 (二)PIRTS方案 美国罗伯特·沃德指出,在科学发展肌肉抗阻能力时,应考虑到如下5个因素(即PIRTS方案)。 1.P(percent)——最大负荷百分比 力量练习的负荷是否科学合理,直接影响力量的增强。最大负荷百分比的确定,应根据训练目的、训练程度、身体状态及运动项目等特点而定。 表示负重抗阻力练习的负荷大小,可以采用“最高重复次数”(简称 RM)这个概念来确定。RM是指某一肌肉或肌群在疲劳前能举起某一次数时的最大负荷,亦即以该负荷练习时一次连续完成的最大重复次数。如某个重量,练习者只能举起3次,则写作3RM;如果负荷较轻,练习者可以将此负荷连续举起12次,则写作12RM。应该指出RM仅代表该负荷可能的最高重复次数,而不是指负荷本身的绝对值。如同样用6RM的负荷,各人所承受的绝对值就可能不同。 如何测定本人的最大负荷值及某一RM值,伯杰作了研究,并认为可以从举起某一负荷的最大重复次数来测最大力量(如表11—1),但指出举起最多次数必须小于26次,这样两者的相关系数就高于0.90。例如,举起80kg负荷的最大重复次数为10次(即10RM),那么,先在“最大重复次数”栏中找10的位置,找出“除数”,即0.80,然后用80ks除以0.80等于100kg,这100kg即为最大力量或1RM。反之,知道了1RM,也可知道某一RM的重量。重达上面例子,如某人之 1RM为100kg,求他5RM时的相对重量,则只要在“最大重复次数”栏中找到5的位置,其对应除数为0.90,然后用100kg乘以0.90等于 90kg。研究表明,不同的RM对机体所产生的生理生化效应不同,5RM的负荷能使肌纤维增粗,发展力量及速度,适宜于投掷和举重等运动;6~10RM的负荷能使肌纤维增粗,力量速度提高,但耐力增长不明显,适宜于100m跑、跳跃等项目10~15RM负荷对肌纤维增粗不明显,但力量速度和耐力均有所增加,适宜于400~800 m跑等项目;而 30RM的负荷效果则使肌肉毛细管增多,耐久力提高,但对力量和速度提高不明显,适宜于长跑运动的训练。
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2.I(interval)——每两组练习之间的间隔 各组力量练习间隔时间的多少,一般以肌肉能完全恢复为度。早在20世纪40年代,德洛姆就提出,组间间歇以2—3min为宜。近年来的研究报道,认为组间间歇应视负荷大小、训练水平高低及体质状况等情况而定。可在80s~5 min之间选择。 3.R(repetition)——一组练习的重复次数 德洛姆指出:每组练习重复次数以RM的最高次数为准。以10RM为例可安排如下: 1/210RMXl0;3/410RMXl0;10RMXl0。这样安排也体现了渐进性原则。其他RM负荷可参照这一方案来制订,也可酌情增减。 4.T(time)——完成重复练习时间 对骨骼肌的分子细胞水平的研究表明,完成练习速度的快慢对骨骼肌生理生化变化的影响不同,因而被认为是十分重要的问题。有人主张,一次重复练习应在5~15 s内完成,耐久性的高RM的练习可适当延长至20~50s内完成。 5.S(set)——组数 不同的练习目的,组数应有所差异。一般认为一次练习可在3~6组之间。 (三)力量训练的常用方法 1.动力性力量练习 该练习是指肌肉收缩与放松交替进行的抗阻练习。包括克服身体重量和外加阻力,如挺推杠铃、负重下蹬起、负重快跑、引体向上、俯卧撑及多级跳、蛙跳等。 动力性力量练习的作用特点是:重复次数少而负荷大的练习,可很快提高力量;重复次数多而负荷中或小的练习,可增加肌肉耐力(初期也可增加力量);可在增长力量的同时又提高神经肌肉的协调性等。 2.静力性力量练习 该练习是指肌肉紧张用力时长度不发生变化的力量练习。如在各类器械上各种支撑、倒立,或不同位置举起一定重量并持续一定时间的练习等。 静力性力量练习能有效提高力量,还能锻炼到动力性力量训练不易达到及力量落后的肌群,但它有易使肌肉疲劳、影响爆发力提高及血液回流等不利特点,故儿童少年不宜多采用。 3.等动练习 该练习是在“等动练习器”上进行力量训练的一类练习。其特点是器械所产生的阻力总是和用力的大小相适应的。在游泳、田径等许多项目中已广泛地采用了这种练习方法。
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