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体育教学和训练的生理学分析 第十四章体育教学训练原则和方法的生理学分析体育运动与应激学说应激 stress 一词源于工程学术语 由加拿大内分泌学家HansSelye引入生物学和医学概念 并广义地定义为 应激是机体应付任何需要时的非特异性反应 在1936年创立了关于全身性适应综合症 generaladaptationsyndrome 的理论 应激以其刺激强度和作用时间引起机体产生非特异的全身反应 适应或失去适应能力而陷入病理状态 应激过程包括机体对应激源的直接和代偿反应 适应 恢复三个阶段 体育运动被认为是一种可定量的和可重复的应激源 第一节教学训练原则的生理学分析一 可训练性原则生理基础 机体对应激源产生适应的能力 各器官系统的表现 遗传因素与后天可训练性的关系 体质指标中变异性由大到小依次为 身体素质和运动能力指标 身体组成成分指标 生理机能指标 生化血气指标 形态指标 二 全面身体训练原则促进生长发育和全面增强各器官机能的任务 不同类型的练习对身体的影响有不同特点 各项身体素质之间的联系等 早期专项训练及其医学问题 早期专项训练 其实质是把专项训练的开始年龄合理地提前 使运动员取得更加优秀的运动成绩 当今儿童少年发育成熟期提前 运动训练手段日趋科学化 使儿童少年早期专项训练的年龄有提前的趋势 早期专项训练应在严密的医务监督观察下 通过全面的身体训练和专项素质训练取得最好的运动成绩 而不影响身体的正常发育和发生伤害事故 早衰 儿童在早期专项训练中片面追求单项训练 强调早出运动成绩 忽略身体发育特点 训练强度过大 比赛过多 致使身体不能适应而产生多种伤病 使运动寿命缩短 过早终止运动训练 原因 没有根据儿童少年的解剖生理特点进行全面训练 影响各系统器官的正常发育 选材不当 如只看形态而忽视机能素质 只顾专项成绩忽视身体全面发展 早期专项训练最易出现的伤病 骨骺损伤 如骨骺早期愈合 骺板分离和骨折 骨软骨炎等 运动性贫血和血压偏高等 一般方法 早期专项训练开始年龄 达到最好运动成绩的年龄 为达到最好运动成绩所需的训练年限 一般分类 速度和灵敏为主的项目 体操 游泳 技巧等 为10 11岁 足 篮 排等项目为12 13岁 体力和力量为主的项目 举重 长跑等 14 16岁 三 可逆性原则 训练终止后 已经获得的适应会逐步消失 因此 作为体育教育工作者 应该设法促进儿童少年参加各种方式的体育活动 并培养他们对体育运动的积极态度 四 适宜负荷原则 生理适应范围内的超负荷 超量恢复的原理 五 专门性原则 训练特点应和专项相适应 运动技能之间的相互影响 第二节教学训练负荷阈一 负荷阈的组成负荷阈 体育锻炼或运动训练时 运动负荷对机体的刺激应在适宜的强度范围内 以达到使机体的各器官系统产生良好的适应性变化的目的 该强度范围的上限和下限称之 影响负荷阈的因素 运动强度 指运动时单位时间内所做的功 周期性练习通常以运动中或运动后即刻的心率表示 非周期性练习则以负荷量或重复次数表示 最大心率 通常以220 年龄 最大心率 次 分 估算 最大每搏量 在运动强度达到VO2max的40 左右 心率约120 140次 每搏量达到最大 并不再随运动强度的增加而增长 运动强度与心率的换算 以VO2max 表示 VO2max的50 70 是一般体育锻炼合适的范围 70 的持续运动血乳酸不增高 血中肾上腺素和去甲肾上腺素保持在较低水平 80 VO2max以上的运动是有危险的 运动密度 运动持续时间 运动产生的效应是强度和时间的乘积 运动练习的数量 分别可以用练习的负重 次数 距离等来衡量 生理负荷与心理负荷用RPE ratingofperceivedexertion 自觉劳累分级 规定运动强度 RPE与吸氧量 心率 通气量和血乳酸水平等高度相关 可以评定耐力训练的运动强度 Borg的分级表中12 13相当于最大心率的60 16相当于最大心率的90 二 中学体育教学负荷阈心搏峰理论和最佳心率范围理论 心搏峰 即最大每搏量 一般为90 100ml左右 优秀运动员可达200ml 限制因素为心室容积和回心血量 最佳心率范围 心率达180次以上时每搏量下降 心输出量不再增加 是形成VO2max的因素之一 在体育教学中的运用 安排负荷二者兼顾 三 中学业余训练负荷阈严密医务监督下的超负荷原则 应用最佳心率范围 应注意的几个方面 略 第三节训练方法的生理学分析人体运动是在一定环境条件下完成有目的的肌肉工作 使能量消耗 内环境改变 引发局部组织 呼吸 循环及调节系统的机能改变 包括了运动时和恢复期机体在局部和整体的一系列变化 称为人体对运动的反应 运动训练有别于一次性的运动练习 它是在一个期间将运动练习有计划多次重复的过程 使人体在形态和机能上出现一系列暂时性的不可逆改变 使得对与以前同样强度的运动刺激反应降低 出现机能节省化 完成工作的效率提高 称为人体对运动的适应 一 间歇训练法定义及目的 大强度练习和间歇休息交替进行的训练方法 对机体施加较大的刺激 引起较强的反应和适应 同时延缓疲劳发生 生理基础 使心输出量始终处于高水平 生理效应 有氧能力的改善 呼吸 循环等系统机能的提高 无氧能力的改善 无氧供能能力和乳酸清除能力的提高等 具体应用 根据不同目的合理安排强度和时间 提高磷酸原系统供能能力 短时最大强度练习 间歇时间宜为磷酸原恢复至半量的30秒 发展乳酸能系统供能能力 多采用1分钟左右超极量强度跑 间隔时间4分钟左右 注意使练习时间适当增加 休息时间适当缩短 发展有氧供能能力 较低强度 80 VO2max 较长时间 3 5min 的练习 30秒 60秒最大用力肌肉ATP CP 肌糖原和乳酸的变化 计量单位为mmol kg干肌 依Mclellan等 1989 血乳酸 mmol l 1分钟5次极量间歇运动后血乳酸的水平 Hermansen 1971 二 持续训练法定义和目的 低强度长时间持续练习 主要发展有氧能力 提高心肺机能 几种强度阈 Copper阈 Karvonen阈 无氧阈 无氧阈心率的简略计算 通过乳酸阈量化耐力训练 标准乳酸阈训练 乳酸阈强度练习30 45分钟 广泛性耐力训练 用低于乳酸阈10 15 的强度练习30m以上 恢复性耐力训练 用低于乳酸阈20 25 的强度练习30m以上 Mcardle感受带 即不同年龄者发展有氧能力的有效心率范围 三 重复训练法 与间歇训练同属间断性练习 特点在于练习间期能够达到完全休息 生理效应 条件反射的重复强化有利于运动技能的掌握 具有较强的生理负荷 有效发展身体素质和各器官的功能水平 应用 参见间歇训练 四 循环训练法 练习内容多样 运动对心血管的影响 持续数秒钟以上的运动即引起人体复杂的心血管功能调节 其幅度取决于运动的强度 作用在于满足运动肌肉的氧和能源物质的需要 以及代谢产物的清除 维持正常的肌肉做功环境 做功肌肉摄氧能力的调节 通过增加肌肉血流量和提高动静脉氧差来完成 运动中的循环调节 心输出量 增加量和运动强度有关 极量运动中最大约增加8倍 而总摄氧量和肺通气量可增加24倍 心率和每搏量 心率的增加依靠神经内分泌调节 心搏量的增加主要影响因素有心室收缩力 回心血量和心流出道阻力 以心室收缩力的增加最重要 静息 心率增加 心率及收缩力增加 LVEDV 150ml LEVSV 75ml LEVSV 75ml LVEDV 125ml LVEDV 125ml LEVSV 50ml 运动中心室舒张期因心率加快而缩短 心室充盈时间不足 但每搏量所以不减少反而会增加增加 主要是由于增强了心肌收缩力而使心室收缩末容积 LEVSV 减小 依曲绵域等 实用运动医学 1996 血压 循环血管阻力和静脉回流 血压是心排血量和外周阻力的乘积 由于运动时心肌收缩力和外周血管的变化 运动后血压变化总的趋势是收缩压升高 舒张压不变或有所降低 运动时骨骼肌血管扩张 大量血流灌注 肌肉活动对静脉产生挤压作用 以及深呼吸使胸内负压增加的效应等因素使回心血量增加 运动训练可使上述机理更加协调完善 使安静时心率减慢 血压平稳 定量运动中以相应较低的心率 排血量和血压反应相适应 从而增加心脏的储备能力 适应剧烈应激的需要 运动对呼吸系统的影响渐增负荷运动中的变化 随通气量增加而增加吸氧量 当超过无氧阈强度时 酸性代谢产物经血液缓冲作用产生CO2 呼吸商 RQ 增大 正常无氧阈约为VO2max的60 左右 在运动稳态时的变化 见表 受循环和肌肉系统的协同影响 当运动时间长于10分钟时 运动能力的限制因素即为VO2max VO2max受年龄 性别 体型以及健康因素的影响 运动训练可提高VO2max10 20 健康人大运动量时的呼吸反应 第十五章身体对运动的反应和适应 第一节从事某些运动项目锻炼时的生理反应特点一 田径 短距离跑 如100 200 400米跑 中枢神经系统 提高神经兴奋和抑制过程的灵活性 其中兴奋过程占优势 易疲劳 运动系统 肌肉兴奋性和机能活动性提高 呼吸系统 需氧量大 但运动中摄取氧量并不多 呼吸商最高 运动中呼吸机能变化不大 但运动后升高明显 循环系统 运动中机能变化不明显 运动后显著增强 能量代谢 理论上10秒内的运动以磷酸原系统供应 但糖酵解亦有所参与 100米跑后即刻血乳酸可达8 10mmol L 中距离跑 如800 1500米至3000米跑等 中枢神经系统 同时具有较高的灵活性和机能稳定性 易产生疲劳 循环系统 需克服内脏器官的惰性 因此在接近终点时机能变化最大 多项生理指标达到最高水平 可出现运动员心脏 呼吸系统 机能变化与循环系统类似 呼吸商在运动时升高 恢复期由于恢复碱储备的需要而下降 能量代谢 糖酵解系统供能为主 血乳酸水平显著升高可达20mmol L以上 因而乳酸耐受能力对中跑成绩非常重要 训练可采用使血乳酸水平维持在12mmol L左右的间歇训练 可能出现极点和第二次呼吸现象 长距离跑 如5000 10000米跑 中枢神经系统 在长时间内保持高度的机能稳定性和协调性 并能够控制运动单位轮流工作 循环系统 心率 心输出量和搏出量均可达到最大 收缩压升高 舒张压明显下降 可出现运动性心脏增大 血液白细胞数量增加 碱储备和PH值下降 血糖含量降低 血乳酸逐步升高 呼吸系统 肺通气量可达最大 总需氧量高 运动过程中往往处于假稳定状态 能量代谢 有氧供能为主 发展有氧耐力 运动过程中出现极点和第二次呼吸 超长距离跑 20000米以上及马拉松等 中枢神经 神经过程均衡性高 强度和兴奋性提高不明显 循环系统 运动后心率 心输出量有所增加 血压以舒张压下降为明显 运动后血糖明显下降 血液胆固醇和游离脂肪酸含量增加 血乳酸增加不明显 RBC和白细胞数目增多 呼吸系统 总需氧量最大 肺通气量增加 运动过程中处于真稳定状态 能量代谢 总能耗极大 有氧代谢供能 脂肪分解 呼吸商下降 体温 运动后体温明显增高 为产热增加和内毒素血症等因素引起 体重 运动后体重下降 为大量泌汗导致急性失水所致 跳跃项目特点 混合性练习 有周期性阶段 助跑 有非周期性阶段 踏跳 腾空 落地等 是爆发力 速度 柔韧性等素质通过运动技能的综合体现 对中枢神经系统的作用 使神经过程的灵敏性得到发展 对感官机能的作用 通过对相应感受器的练习提高其稳定性和机能能力 本体感觉 其非周期性部分要求头部姿势正确 而头部的位置改变可刺激本体感受器 产生状态反射 保证动作完成 位置觉 刺激前庭感受器 引起翻正反射和着地反射 视觉 完成动作要依靠视觉对距离和空间位置的准确判断 内脏机能变化特点 对内脏器官机能影响不大 恢复较快 二 体操中枢神经机能变化特点 对神经肌肉协调性 感官机能 以及大脑皮质各中枢之间的综合协调能力要求很高 肌肉活动特点 肌肉放松与收缩的相互转换分明 各运动中枢对肌肉的控制能力增强 肌群间协调关系改善 并有效提高肌肉力量和静止耐力 能量代谢特点 属短时间大强度练习 以无氧代谢供能为主 心血管机能变化特点 某些特殊动作引起相应反应 使血液重新分配 长期训练使心血管机能提高 能有效克服离心力 重力等作用对血压和血流的影响 呼吸机能变化的特点 运动中有所加强 林加尔德 Lindgaard 现象 三 球类运动项目特点 属混合性练习 包含周期性和非周期性运动 是各种身体素质的综合 运动员伴有较强的情绪反应 对神经系统的影响 对中枢神经系统调节运动机能的能力 以及神经过程的强度 均衡性 灵活性都有良好训练作用 对感官机能的影响 需要运动员有精细感觉 准确判断 敏捷行动的能力 对视觉 本体感觉和精细触觉 位觉等机能都有提高和改善的作用 对心血管机能的影响 依项目和比赛时的位置分工而不同 代谢特点 不同项目能量消耗不同 其中足球最大 并受到比赛情绪的影响 第二节生理功能适应水平的评定一 评定的原则和方法综合安静和运动后生理指标的变化特点全面评价 量化原则 定性原则 综合评定原则 形态和机能相结合 动态分析 可比性问题和纵 横向的研究方法问题 选择测定指标的问题 注意指标的变异性 二 相对安静和定量负荷后适应水平的评定一般指标 晨脉 定量负荷后的血压和脉搏变化 列杜诺夫联合机能试验 包括三部分 1 30秒内做20次全蹲起 2 原地15秒快跑 要求以百米速度进行 3 原地慢跑3分钟 速度为180步 分钟 高抬腿进行 上述每种负荷后连续测脉搏和血压 一般在蹲起后测3分钟 15秒快跑后测4分钟 慢跑后测5分钟 结果 大致有以下类型正常反应 负荷后脉搏和收缩压适当增加 舒张压不变或轻度下降 恢复较快 紧张性增高反应 负荷后脉搏血压升高很多 恢复时间延长 多见于有高血压的运动员 梯形反应 负荷后收缩压在第二或第三分钟才达到最高值 呈现阶梯形上升的趋势 多认为是心血管机能不良的表现 见于运动员训练水平下降或过度训练早期 紧张性不全反应 特点是负荷后舒张压很低 甚至为0 见于两种截然不同的情况 一种是训练良好的运动员负荷后心率极快 心肌的力量强 另一种是血管张力显著降低 调节机能出现障碍 疲劳 酸性代谢产物的刺激等