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第14章运动过程中人体机能状态的变化 1 教学目的与要求 1 掌握运动过程中人体机能状态变化的规律和各阶段的特点及其生理机制 2 了解机体对运动负荷刺激反应与适应特征和运动训练的生理本质 3 掌握运动训练效果的生理学评定方法并能应用于运动训练实践 2 在运动过程中 人体将发生一系列的规律性机能变化 机能变化的各个阶段的规律和特点如下图 运动过程中的六种状态 依杨锡让 1962年 1赛前状态2准备活动3进入工作状态4稳定状态5疲劳6恢复 运动过程中人体机能状态变化的规律 3 一 赛前状态的生理变化与调整人体参加比赛或训练前 身体的某些器官和系统会产生的一系列条件反射性变化 这种特有的机能变化和生理过程称为赛前状态 1 赛前状态的生理变化赛前状态的生理变化主要表现在神经系统兴奋性提高 物质代谢加强 体温上升 内脏器官活动增加 第一节赛前状态 4 赛前反应的大小 与比赛性质 运动员的比赛经验和心理状态有关 比赛规模越大 离比赛时间越近 赛前反应越明显 运动员情绪紧张 训练水平低 比赛经验不足也会使赛前反应增强 赛前动脉血压 赛前脉搏 5 赛前状态产生的机理 场地 器材 观众 音响 比赛或运动时肌肉活动的生理变化条件反射由于这些生理变化是在比赛或训练的自然环境下形成的 所以其生理机理属自然条件反射 6 2 赛前状态对运动能力的影响及调整 1 赛前状态对运动能力的影响 良好的赛前状态 中枢神经兴奋性适度提高 内脏器官惰性有所克服 呼吸循环系统预先提高 有利于发挥机体工作能力和运动成绩的提高 常见 优秀运动员 不良的赛前状态起赛热症型与起赛冷淡型 7 起赛热症型 特点 中枢神经系统的兴奋性过高 表现为过度紧张 常有寝食不安 四肢无力 全身微微颤抖 喉咙发堵等不良生理反应 工作能力和运动成绩下降 常见 初次参加比赛的年轻选手 参加特别重大的比赛 运动员过分重视比赛结果 起赛冷淡型 特点 赛前兴奋性过低 引起超限抑制 表现为对比赛淡漠 浑身无力 不能在比赛时充分发挥机体工作能力 通常是起赛热症型的继发反应 8 2 赛前状态的调整 1 要求运动员不断提高心理素质 正确对待比赛 2 组织运动员多参加比赛 增加比赛经验 3 进行适当形式和强度的准备活动 如果运动员兴奋性过低 可做些强度大的练习 如果运动员兴奋性过高 准备活动的强度可小些 安排一些轻松的和转移注意力的练习和活动 9 二 准备活动 概念 指在比赛 训练和体育课的基本部分之前进行的身体练习 为即将来临的剧烈运动或比赛做好准备 1 准备活动的生理作用 1 中枢神经系统兴奋性适度提高 2 克服内脏器官生理惰性 心血管系统和呼吸系统的机能水平 肺通气量及心输出量 心肌和骨骼肌的毛细血管网扩张 工作肌获氧 10 3 提高机体的代谢水平 使体温升高 warm up 体温升高可降低肌肉粘滞性 提高肌肉收缩和舒张速度 血红蛋白和肌红蛋白可释放更多的氧 增加肌肉的氧供应 增加体内酶的活性 物质代谢水平提高 4 增强皮肤的血流量有利于散热 防止正式比赛时体温过高 5 调节不良的赛前状态 11 2 准备活动作用的生理机理 准备活动后 神经中枢产生兴奋性提高的痕迹 正式比赛时中枢神经系统的兴奋性处于最适宜水平 调节功能得到改善 内脏器官的机能惰性得到克服 新陈代谢加快 有利于机体发挥最佳机能水平 准备活动后间隔45分钟 其痕迹效应将全部消失 另外 在每次训练或比赛前做准备活动 也会形成条件反射 所以 准备活动所产生的生理效应也有条件反射的作用 12 表1三种不同情况下跑100米及400米成绩的比较 13 二 影响准备活动的生理效应的因素 1 强度 45 VO2max强度 心率达100 120次 分2 时间 10 30分钟3 间隔时间 一般不超过15分钟 在一般性教学课中2 3分钟 4 还应根据项目特点 个人习惯 训练水平和季节气候等因素适当加以调整 通常以微微出汗及自我感觉已活动开为宜 14 一 进入工作状态概念 在进行体育运动时 人的机能能力逐渐提高的生理过程和机能状态叫进入工作状态 一 产生进入工作状态的机理1 反射时2 内脏器官的生理惰性 第二节进入工作状态及稳定状态 15 1 反射时 动作越复杂 有关中枢之间传递延搁时间就越长 进入工作状态需要时间也就越长 16 2 内脏器官的生理惰性 植物性神经机能惰性比躯体性神经大 传导速度慢 突触联系较多 研究表明 在不做准备活动的情况下跑1500米 呼吸循环系统的活动需要在运动开始后2 3分钟才能达到最高水平 而骨骼肌在20 30秒内就可发挥出最大工作效率 17 二 影响进入工作状态的因素 影响因素 工作性质 个人特点 训练水平 工作强度及当时机体的机能状态 1 肌肉活动越复杂 进入工作状态的时间越长 2 训练程度低 进入工作状态的时间长 3 训练水平提高 进入工作状态的时间短 4 工作强度越高 进入工作状态的时间就越短 5 儿童少年进入工作状态的时间比成人短 6 场地条件好 气候温暖适宜以及良好的赛前状态和充分的准备活动均能缩短进入工作状态的时间 18 三 极点 与 第二次呼吸 1 极点 及产生原因概念 在进行剧烈运动开始阶段 内脏器官的活动满足不了运动器官的需要 出现一系列暂时性生理机能低下综合症 呼吸困难 胸闷 肌肉酸软无力 动作迟缓不协调 心率剧增及精神低落等症状 这种机能状态称为 极点 原因 内脏器官的机能惰性与肌肉活动不相称 运动开始时供氧不足 大量乳酸积累使血液pH值朝酸性方向偏移 导致神经肌肉的兴奋性下降 呼吸和循环系统活动紊乱 大脑皮质运动动力定型暂时遭到破坏 19 2 第二次呼吸 及产生的原因 概念 极点 出现后 植物性神经与躯体神经系统机能水平达到了新的动态平衡 生理机能低下综合症症状明显减轻或消失 这时 人体的动作变得轻松有力 呼吸变得均匀自如 这种机能变化过程和状态称为 第二次呼吸 原因 运动中内脏器官惰性逐步得到克服 氧供应增加 乳酸得到逐步清除 运动速度暂时下降 使运动时每分需氧量下降 以减少乳酸的产生 机体的内环境得到改善 被破坏了的动力定型得到恢复 20 3 影响 极点 与 第二次呼吸 的因素 影响因素 运动项目 运动强度和训练水平 准备活动 赛前状态及呼吸方式等 中长跑项目反应较明显 运动强度越大 训练水平越低 极点 出现得越早 反应也越强烈 第二次呼吸 出现得也愈迟 减轻 极点 反应的主要措施 继续坚持运动 适当降低运动强度 调整呼吸节奏 尤其要注意加大呼吸深度 21 二 稳定状态 定义 在运动过程中 进入工作状态结束后 人体的机能水平和工作效率在一段时间内处于一种动态平衡或相对稳定状态 分为 一 真稳定工作状态 二 假稳定工作状态 22 一 真稳定工作状态指在进行强度较小 时间较长的运动时 进入工作状态结束后 机体吸氧量和需氧量保持动态平衡的状态 表现为 肺通气量 心率 心输出量 血压及其他生理指标保持相对稳定 运动中的能量供应以有氧供能为主 乳酸堆积较少 血液中酸碱平衡不致受到扰乱 运动的持续时间较长 可达几十分钟或几小时 23 二 假稳定工作状态当进行强度大 持续时间较长的运动时 进入工作状态结束后 吸氧量已达到并稳定在最大吸氧量水平 但仍不能满足机体对氧的需要 这种机能状态为假稳定工作状态 表现 乳酸的产生率大于清除率 使血乳酸增加 pH值下降 心率 血压 肺通气量和呼吸频率等生理功能基本达到极限 24 第三节 一 运动负荷的本质运动负荷 以身体练习为基本手段对有机体施加的训练刺激 机体对这种刺激的反应表现在心理和生理两个方面 通常所说的运动负荷是生理负荷 生理方面的负荷量大小可以用生理或生化指标来度量 运动负荷越大 各项生理指标的变化也越明显 25 二 机体对运动负荷的反应特征 当运动负荷刺激施加于人体时 人体各器官系统将发生一系列反应 主要表现为 耐受超量恢复疲劳恢复消退 26 三 机体对运动负荷的适应与训练效果 一 机体对运动负荷的适应性应激性和适应性是生物体具有的基本特征 长期系统的运动训练使机体各器官系统的形态 结构 生理机能以及生物化学等方面将发生一系列的适应性改变 27 二 训练效果运动训练的本质就是通过反复的身体练习给予机体各器官系统一系列的生理负荷刺激 使人体在形态结构 生理功能和生物生化等方面发生一系列适应性变化 结构重建 从而提高运动能力 机能重建 三 运动负荷阈指体育课或训练课中适宜生理负荷的低限至高限的范围 基本因素 练习强度 持续时间 练习密度和数量 负荷大小可用生理和生化指标来度量 心率 血乳酸值 最大摄氧量值等 28 第三节运动训练效果的生理学评定 一 有训练者安静状态下的生物学适应特征在长期运动负荷刺激的作用和影响下 与运动密切相关的各器官系统如运动系统 血液循环系统 呼吸系统和神经系统所表现的良好适应性最为明显 29 一 运动系统1 骨骼的特征运动训练对骨骼的影响主要表现在骨密度等方面的变化 适宜的运动可以有效地增加峰值骨量 减缓随年龄增长而发生的骨质疏松 2 骨骼肌的特征运动训练对骨骼肌的影响主要表现在肌肉的体积增大 横断面增大 肌肉力量增加 3 运动训练对机体抗抗氧化能力有明显的影响 30 二 氧运输系统1 呼吸机能的特征 呼吸肌力量大 耐力好 肺活量大 气体交换率高 2 血液的特征 耐力性项目运动员红细胞和血红蛋白数量增多3 循环机能的特征 心率节省化 心肌肥厚 心容积增大 三 神经系统优秀的短跑运动员神经过程的灵活性高 反应时短 长跑运动员神经过程的稳定性较高 31 二 有训练者在运动时和恢复期的生物学特征 一 有训练者对定量负荷的反应特征有训练者在完成定量负荷时具有机能动员得快 生理反应较小 运动后恢复快的特征 1 肌肉活动高度协调肌电图显示 肌电振幅和积分值较低 放电节律清晰 安静时动作电位几乎消失 2 心肺机能变化较小 32 二 有训练者对极限负荷的反应特征 在完成极限负荷时 要求机体充分发掘自身最大潜力 一般常选择极限运动时的生理指标如下指标 1 最大摄氧量 无训练者2 3L min优秀运动员5 6L min2 氧脉搏 每搏输出量所含氧量可达23ml3 最大氧亏积累 极量运动时 短跑运动员理论需氧量与实际耗氧量之差明显高于无训练者 4 最大做功量 优秀运动员在递增负荷运动达极量时所完成的功明显高于无训练者 33 小结 1 运动训练必然会引起机体各器官系统