許多學者對於每平方厘米生理橫斷麵肌纖維的收縮力作過研究,如德國生理學家菲克在研究中測出的是6-10kg/cm2.美國的莫利斯研究發現:男性肌力是9.26-10kg/cm2,女性是7.16-10kg/cm2.
2.肌肉的長度 一根普通的肌纖維能夠縮短它安靜時長度的一半,同樣也能伸長它安靜時長度的一半。肌纖維最大長度與最小長度之差,就是它的收縮幅度。比如一塊長20cm的肌肉,可被預先拉長到30cm,再用力收縮,可縮短到10cm。那麼,這塊肌肉的作用幅度就是20cm。
肌肉收縮前的長度叫初長度。在生理範圍內使肌肉的初長度拉長,除能增加肌肉收縮的速度和幅度外,還能增加肌肉的收縮力量。例如,預先拉長小腿三頭肌(使足背屈到60°)時則收縮力量能從384kg增至598kg。
3.年齡和性別的影響 一個人肌力的大小,與年齡和性別有一定的關係,圖表中可以看到,人在30歲左右肌力達到最高峰。我國戰國時期寫成的《內經》中,論述了年齡和肌肉力量的關係:“女子……四七筋骨堅”,“丈夫……三八腎氣平均、筋骨勁強。……四八筋骨隆盛”。這種認識,與現代科學的研究成果是一致的。女子肌力一般小於男子。
4.肌肉起止點位置 肌肉起止點的位置決定了肌肉在身體上的位置,也決定了肌肉在骨杠杆上的作用點。實踐證明,止點離關節中心遠的肌肉,容易啟動骨杠杆。但在控製骨杠杆轉動的速度和幅度方麵則較差。止點離關節中心近的肌肉,則使骨杠杆的運動速度快、幅度大。此規律隻適用於起動角度小於180°的條件下。以肘關節屈的肌肉肱二頭肌和肱橈肌為例,由於肱橈肌止點離肘關節中心遠,在近固定屈肘的開始階段作用明顯,但是在整個屈肘過程中,起主要作用的則是止點較近的肱二頭肌(和肱肌)。但是當起動角大於180°時,情況正好相反,止點較近的肌肉則易於啟動骨杠杆,如岡上肌比三角肌容易啟動上臂外展。而三角肌則使上臂外展的速度和幅度增大。
5.肌拉力角 從肌肉的動點(肌肉在運動骨上的附著點)到關節中心(轉動支點)連一直線,該直線與肌拉力線之間的夾角,叫肌拉力角。肌拉力角大,則力臂就大。力臂增大,肌肉的做功效率就高。
在進化過程中,一些大塊肌肉通過突起的骨結構,如結節、粗隆、脊等來增大肌拉力角。尤其是籽骨,更為顯著。這樣就增大了肌肉做功的效率,即增大了轉動力矩。
(九)肌肉力量性練習和伸展性練習的解剖學依據
1.肌肉伸展性練習的解剖學依據
(1)影響伸展性的因素
①關節的骨性結構 對關節伸展性有直接影響的因素有兩個:一是兩個關節麵之間的麵積差和弧度差,差別越小,關節的靈活性(伸展性)越差;二是關節窩周圍的骨突,對關節的活動有限製作用。
②關節周圍軟組織的影響 關節周圍的軟組織主要有關節囊、韌帶、肌腱、筋膜和肌肉等。這些軟組織的伸展性,對關節的伸展性素質有較大的影響,但它們是可以改變的因素,具有可塑性。
③其他因素 年齡、性別、脂肪的厚度和溫度等對機體的伸展性都有影響。其中溫度和脂肪厚度是可變因素。
(2)發展伸展性的訓練方法
發展伸展性可按照超負荷原理,采用拉伸方法進行訓練。拉伸的方法分為兩類,一類為靜力拉伸法;另一類為動力拉伸法。靜力拉伸法是一種緩慢持續的拉伸,如耗腿等。動力拉伸法是一種節奏較快並多次重複的練習,如連續踢腿等。
目前,國外多采用超負荷靜力拉伸法,其方法是訓練者在拉伸軟組織時,迫使被拉伸的軟組織達到“酸、脹、痛”的位置並略微超過一些,停留約10秒鍾,每天重複15次左右,可分數次進行。靜力拉伸法有四個優點:第一,能量消耗少。第二,軟組織不會因突然受力或用力過猛而發生拉傷。第三,不會激發牽張反射,就是不會引起肌肉被動收縮。第四,拉伸效果比較理想。
(3)伸展性訓練的原則
①伸展性訓練必須在熱身練習後進行,切不可用力過猛 因為肌肉韌帶筋膜等軟組織是黏滯體,具有黏滯性。黏滯性與溫度有密切關係,溫度越高,黏滯性越小,靈活性就大。在黏滯性小的情況下拉伸效果好,而且不易受傷。但在疲勞的情況下練柔韌要慎重從事,以免損傷。
②伸展性訓練必須按照循序漸進的原則進行 循序漸進包括兩方麵的含義:一是堅持長期的和階段性訓練;二是在每一次訓練中,應按先易後難、逐漸加碼的方法進行訓練。方法要柔和、用力緩慢,切忌暴力,因為肌腱、韌帶、筋膜和關節囊等致密結締組織的主要成分為膠原纖維,其抗拉性很強,彈性差,需長期訓練。
③按照以靜力拉伸為主,動靜結合的原則訓練 例如訓練股後軟組織的柔韌性,可采用壓腿和耗腿兩種方法,兩者可交替進行,但以後者為主。這樣既可提高伸展性,又可提高軟組織的彈性。因為柔韌性包含著伸展性和彈性兩種素質。
④伸展性訓練必須與力量性訓練相結合,交替進行 由於單純的力量性訓練會降低柔韌性,而單純的柔韌性訓練,又會影響關節的穩固性。因此,兩種訓練要有機地結合穿插進行,不可偏廢。
⑤利用多關節肌的“被動不足”提高訓練效果 使被訓練的肌肉已在某個關節處被拉伸的情況下,利用其他關節的運動來進一步拉伸它。例如,在訓練股直肌的伸展性時,可采用跪撐後倒的方法。使股直肌先在膝關節處被拉長,再利用伸髖關節的動作進一步做拉長練習,效果較好。例如,在訓練股後肌群時,采用膝關節伸直時的壓腿或踢腿練習,要比屈膝時效果好。
2.肌肉力量性練習的解剖學依據
(1)紅肌纖維和白肌纖維 骨骼肌中存在著紅肌纖維和白肌纖維,兩種肌纖維在形態結構和功能方麵都有明顯的差異。白肌纖維和紅肌纖維在人體中是混合分布的,不同的人兩種肌纖維所占的比例是不同的。從事速度性項目的運動員,肌肉中的快縮肌(白肌)占優勢。例如世界優秀運動員的小腿肌和短距離遊泳運動員的三角肌中,快縮肌占70%……90%。而從事耐力性項目的運動員則慢縮肌(紅肌)占優勢。
(2)發展肌肉力量素質的訓練原則和方法 發展肌肉的力量素質,對提高運動成績有重大作用,應作為身體素質訓練的重點對待。進行力量訓練應注意以下幾條原則和方法:
①根據運動項目的不同,采用不同的訓練方法 實驗證明,用小於最大負荷的四分之一進行訓練時,參與活動的主要是慢縮肌纖維;用最大負荷的四分之一到二分之一進行訓練時,則主要是快縮肌在進行工作。因此,應根據不同項目采用不同的訓練方法。例如要發展耐力,可采用小強度多重複的訓練原則;如要發展力量和速度素質,則采用大強度和快速運動的原則,以提高肌肉的爆發力。通過係統的、小負荷、多重複的訓練會使紅肌纖維明顯增粗,體積增大。大強度訓練可使白肌纖維明顯增粗,體積增大。中等量訓練,兩者均有發展。
②采用增大阻力臂的方法來提高訓練難度 在阻力不變的情況下,增大阻力臂就會使阻力矩增大,而阻力矩增大,就必須要增大力矩。大家知道,肌拉力線的力臂是不能隨意改變的,所以要增大力矩,就必須要增大肌肉的收縮力。例如,用仰臥起坐來訓練腹肌的力量,可采用三種姿勢:一是上肢放在體側;二是上肢放在胸前;三是上肢放在頭部。由於上肢的上移,使上體的重心也隨之向上移,阻力臂也就逐漸延長,阻力矩增大,以第三種姿勢阻力矩為最大,發展肌力的效果最好。同樣,用仰臥舉腿動作訓練髂腰肌時,直腿的阻力臂大於屈腿的阻力臂,所以直腿的效果就好。利用三角啞鈴訓練,也是為了增大阻力臂。
③在進行力量訓練時,既要采用近固定練習,也要采用遠固定練習 在一些大關節的肌肉配布上有這樣一個特點,就是在功能相同的肌群中,有的止點離關節中心近,有的止點離關節中心遠。例如,使髖關節屈的肌群中,髂腰肌的止點離關節中心近,而股直肌的止點則離關節中心遠。實驗證明,在作近固定屈髖時(如正確踢腿),髂腰肌的作用遠遠超過股直肌;而在作遠固定屈髖時(如仰臥起坐),則股直肌的作用就顯著的加強了。因此,在訓練肌肉力量時,既要采用近固定練習,也要采用遠固定練習。
④利用多關節肌的“主動不足”來訓練肌肉力量 在訓練手的握力時,可采用屈腕的情況下用力抓握,使指淺屈肌、指深屈肌和拇長屈肌處於主動不足的條件下強力收縮,用以提高訓練難度。
⑤等動訓練法是借助一種等動練習器來進行力量訓練的方法 等動練習器是在一種離心製動器上連一條拉繩而成,拉動越快,離心製動器所產生的製動阻力就越大。反之,製動阻力就越小。總之,器械所產生的阻力總是與用力的大小相適應,在關節活動的全部範圍內都能給肌肉相應的阻力,使肌肉能符合運動實際的需要。
⑥力量訓練同樣要注意循序漸進的原則 同樣要在熱身運動以後進行,以免造成損傷。力量訓練後一定要進行放鬆活動,防止肌肉僵硬,可采用抖動或按摩等方法。
(十)體育鍛煉對骨骼肌的影響
係統的體育鍛煉對骨骼肌形態結構的影響尤為明顯,主要表現在以下幾個方麵:
1.肌肉體積增大 通過體育鍛煉和訓練,肌肉體積明顯增大。不同的運動項目對各部位肌肉的影響不同。肌肉體積的增大是由於肌纖維增粗的結果。肌纖維增粗的主要原因是肌纖維內部結構發生了變化。如肌纖維內的肌原纖維增粗,肌球蛋白增加,收縮物性增多,同時,肌漿網發達,肌紅蛋白及營養物質都有所增加。力量性訓練對骨骼肌體積的影響,明顯地超過耐力性訓練。
2.肌纖維中線粒體數目增多、體積增大 線粒體是肌纖維的供能中心,是形成ATP的器官。ATP主要是靠有氧代謝形成的,因此,耐力性項目的運動員通過訓練,肌纖維中線粒體增多增大明顯。
3.肌肉中的脂肪減少 在骨骼肌表麵和肌纖維之間都有脂肪存在。脂肪多、對肌纖維的收縮會形成阻力,降低了肌肉工作效率。通過訓練,尤其是耐力性訓練,可減少脂肪。
4.肌肉內結締組織增多 力量性訓練可使肌肉結締組織明顯增加,主要表現在肌內膜和肌束膜均增厚,肌腱和韌帶也明顯增粗。上述變化都提高了肌肉的抗拉力性能。
5.肌肉內化學成分的變化 經長期鍛煉,肌肉中一些化學成分會明顯增加,如肌紅蛋白、三磷酸腺苷(ATP),磷酸肌酸(CP)和肌糖原都有較明顯增加。肌紅蛋白的結構和功能與血紅蛋白相似,但肌紅蛋白與氧的親和力比血紅蛋白強,攜帶氧的能力強,能貯存較多的氧。ATP是肌纖維收縮的主要能源。CP也是肌肉活動的能源之一,CP的供能與ATP不同,它是供應肌肉快速、爆發性收縮(如短跑、舉重等)的能源物質。
6.肌原纖維增粗 肌原纖維有收縮功能,增粗的肌原纖維,收縮能力大增。肌原纖維增粗是由於其內部的肌球蛋白微絲和肌動蛋白微絲增多的結果。肌球蛋白和肌動蛋白是肌纖維收縮的物質基礎。不同的運動項目對收縮物質的影響不同,力量性訓練效果較明顯。這也是力量性訓練能夠顯著增大肌肉體積的主要原因之一。
7.肌肉中毛細血管增多 毛細血管很細,管壁很薄,是血管中唯一能進行物質交換的部位。係統的訓練可以使肌肉中毛細血管的數量明顯的增多,同時管徑也有所擴張,這就進一步增加了肌肉的血液供應,改善了營養狀況,提高了肌肉的工能力。
“基本概念”
1.骨骺:長骨的兩端膨大。
2.骨小梁:骨鬆質中的杆狀或片狀骨結構。
3.骨齡:骨骺和小骨骨化中心出現的年齡及幹骺愈合的年齡,它常用來確定生物年齡。
4.無腔隙連結:骨與骨間以結締組織相連,中間沒有間斷和縫隙,運動範圍很小或完全不能活動。
5.有腔隙連結:骨與骨連接麵上出現腔隙並失去連續性。此種連結的活動性較大,是肢體運動的樞紐,又稱關節。
6.屈、伸運動:運動環節繞額狀軸在矢狀麵所進行的運動。向前運動為屈,向後運動為伸(膝關節和踝關節相反)。
7.收、展運動:運動環節繞矢狀軸在額狀麵內所進行的運動。環節末端遠離正中麵為外展,靠近正中麵為內收。
8.回旋運動:運動環節繞其本身的長軸或垂直軸在水平麵內所進行的運動。由前向內的旋轉為內旋;由前向外的旋轉為外旋,在前臂則稱為旋前和旋後。
9.環轉運動:環節的遠端繞某個基本軸連續做圓周運動稱環轉。
10.單軸關節:隻能繞一個運動軸在一個平麵內運動的關節。包括滑車關節和圓柱關節。
11.雙軸關節:有兩個運動軸,能繞兩個相互垂直的軸在兩個平麵上運動的關節。包括橢圓關節和鞍狀關節。
12.多軸關節:能繞三個相互垂直的軸在三個平麵上運動的關節。包括球窩關節和杵臼關節。
13.單關節:由兩塊骨組成的關節,即包括一個關節頭和關節窩。
14.複關節:由兩個以上的關節麵組成多個單關節,被一個關節囊所包裹,其中每個單關節都能獨立活動的關節。
15.單動關節:能單獨進行活動的關節。
16.聯合關節:兩個或兩個以上的獨立關節,同時進行活動,共同完成一個動作。又稱為聯合關節。
17.肌肉的伸展性:肌肉在外力作用下可被拉長的特性。
18.肌肉的彈性:在外力作用下被拉長的肌肉,當外力解除後,被拉長肌肉又可恢複原狀的特性。
19.肌肉的粘滯性:肌肉收縮時,其內部膠體物質所造成的特性。
20.肌肉的起點和止點:肌肉的附著點。起點通常指靠近身體正中麵的肌肉附著點;止點通常是指遠離身體正中麵的肌肉附著點。
21.近固定和遠固定:肌肉收縮時起點相對固定,稱為近固定;而止點相對固定則稱為遠固定。
22.上固定和下固定:對於軀幹腹側和背側的一些肌肉,當胸廓相對固定而骨盆相對運動時,稱為上固定;而當骨盆相對固定,胸廓相對運動時則稱為下固定。
23.無固定:兩端的附著骨當肌肉收縮時都運動則稱為無固定。
24.肌肉的運動單位:一個運動神經元以及它所支配的肌纖維構成一個運動單位。
25.肌肉初長度:肌肉收縮前的長度叫肌肉的初長度。
26.肌拉力角:從肌肉的動點(肌肉在運動骨上的附著點)到關節中心(轉動支點)連一條直線,該直線與肌拉力線的夾角就叫肌拉力角。
27.肌肉生理橫斷麵:橫切一塊肌肉所有肌纖維橫斷麵的總和稱為肌肉的生理橫斷麵。
28.肌肉拉力作用線:肌肉拉力的合力作用線。
“重點難點”
1.骨的構造、化學成分與物理特性的關係及骨的功能。
2.骨齡的概念、影響骨生長的因素及體育鍛煉對骨的良好影響。
3.關節的主要結構、輔助結構和關節運動術語的概念及關節的分類與運動的關係(重點是按運動軸的數目和形狀分類)。
4.影響關節運動幅度的因素和改善的途徑及體育鍛煉對關節的良好影響。
5.骨骼肌的結構和輔助結構及骨骼肌的物理特性和肌肉工作術語的概念。
6.運動單位的概念及其構成。
7.骨骼肌功能的解剖學分析法、骨骼肌的配布規律和影響肌力大小的解剖學因素。
8.肌肉力量性練習和伸展性練習的解剖學依據及發展伸展性和肌肉力量素質的訓練方法。
9.體育鍛煉對骨骼肌的良好影響。
“複習思考題”
1.試述活體骨的構造。
2.兒童、少年和老年人骨的特性如何?體育運動中應注意些什麼?長骨為什麼能長粗?
3.一般人在25周歲以後身高不再增長,原因何在?
4.全身206塊骨是如何連接的?
5.構成關節的主要結構有哪些?試詳述之。
6.影響關節運動幅度的主要因素有哪些?哪些因素通過訓練可以改變其特性?
7.體操中的前滾翻、側手翻、站立旋轉360°是繞何種基本軸、在何種基本切麵內進行?
8.試述肌肉的大體結構。
9.骨骼肌有哪些物理特性?對體育實踐有何意義?
10.肌肉在身體上的配布規律是怎樣的?
11.肌拉力線與關節運動軸的關係如何?
12.影響肌力大小的解剖學因素有哪些?試詳述之。
13.試述肌肉力量性練習和伸展性練習的解剖學依據及發展伸展性和力量素質的訓練方法。
14.試述體育運動對骨骼肌形態結構有何良好的影響。