工效学(第3章)
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1、生理因素 2、环境因素 3、工作条件和性质 4、锻炼和熟练效应
物流管理工程系
Southeast University
第五节
23/45
作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
作业疲劳的概念及其分类
疲劳的四种类型 （1）个别器官疲劳 （2）全身疲劳 （3）智力疲劳 （4）技术性疲劳
物流管理工程系
糖原，产生的乳酸有致疲劳性
有限 短期重及很重劳动
几乎不受限制 长期轻及中等劳动
劳动类型 任何劳动，包括短暂的极重劳动
物流管理工程系
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第一节 体力劳动时的能量消耗
9/45
第 三 章
氧
作业时人体氧消耗动态
稳定 状态 A A=B B 状态 休息 B 状态 休息 时间 氧 A A—氧债 B—补偿氧债
southeast University
第 三 章
1/45
第三章
劳动强度与疲劳
劳 动 强 度 与 疲 劳
物流管理工程系
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2/54
本章内容
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
体力劳动时的能量消耗 体力劳动时人体的调节与适应 劳动强度等级的划分 作业能力的动态分析 作业疲劳及其测定 疲劳对人体与工作的影响 提高作业能力和降低疲劳的措施
物流管理工程系
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第四节
21/45
作业能力的动态分析
作业能力的动态变化规律
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
物流管理工程系
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第四节
22/45
作业能力的动态分析
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
影响作业能力的主要因素
物流管理工程系
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第三节
17/45
劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
平均劳动时间率、能量代谢率 和劳动强度指数的计 算方法
表A1 劳动时间测定记录表
开始时间 (时、分) 耗费工时(分) 主要内容(如物体重量、动作频 率、行走距离、劳动体位等)
物流管理工程系
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第三节
13/45
劳动强度等级的划分
第 三 章
劳 动 强 度 与 疲 劳
１．２能量代谢率 将某工种一个劳动日内各种活 动与休息加以归类，测定各类活动与休 息的能量 消耗值，并分别乘以从事各该类活动与休息的总 时间，合计求得 全工作日总能量消耗，再除以工 作日总时间，以千焦耳／分平方米来表示。 １．３劳动强度指数 是区分体力劳动强度等级的 指标。由各该工种的平均劳动时间率，乘 以系数 ３，加平均能量代谢率乘以系数７求得。指数大 反映劳动强度大， 指数小反映劳动强度小。
作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
2、体力劳动时骨骼肌疲劳的原因 （1）ATP耗竭； （2）pH降低； （3）糖原耗竭； （4）最大氧流量受限； （5）骨骼肌量不足。
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第五节
27/45
作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
第一节 体力劳动时的能量消耗
6/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
人体能量的产生机理
3、乳酸能系统 在大强度劳动时，能量需求速度较快， 相应的ATP的分解也必须加快，但受到 供氧能力的限制，主要靠无氧糖酵解产 生乳酸的方式提供能量，即 葡萄糖（糖原） ATP+乳酸
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第三节
19/45
劳动强度等级的划分
工种: 姓名: 体重: 公斤 1 采气时间: 分 2 采气量(气量计的终读数减去气量计的初读数) 升 气量计的终读数升 气量计的初读数升 3 量气时气温℃气压帕斯卡 4 标准状态下干燥气体换算系数由标准状态下 干燥气体体积换算表查得 5 换算标准状态呼气量:采气量乘标准状态下干燥气体 换算系数升 6 换算每分钟呼气量: 标准状态呼气量/采气时间升／分 7 换算每平方米体表面积,每分钟呼气量;每分钟呼气量: 每分钟呼气量／体表面积升／分米 8 计算能量代谢率(千焦耳/分米 ): logYe = 0.0945x－1.15984 ……..(1) log (13.26－4.1868Ye)= 1.1648－0.0125x…..(2)
劳 动 强 度 与 疲 劳
B〉A
作业
恢复
作业
恢复
时间
氧债及其补偿
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第一节 体力劳动时的能量消耗
10/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
作业时人体氧消耗动态
氧需要和消耗/（L/min）
需要
消耗
恢复 安静 作业 时间/min
氧债及其补偿
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第五节
25/45
作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
体力劳动时疲劳发生机理（体力或肌肉疲劳）
1、四种学说 （1）能源物质耗竭学说 （2）疲劳物质累积学说 （3）中枢神经系统变化学说 （4）机体内环境稳定性失调学说
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第五节
26/45
物流管理工程系
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第三节
14/45
劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
２ 体力劳动强度分级 体力劳动强度按劳动强度指数大小分为四级。 体力劳动强度级别劳动强度指数 Ⅰ＜15 Ⅱ ～20 Ⅲ ～25 Ⅳ＞25
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第一节 体力劳动时的能量消耗
5/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
人体能量的产生机理
2、有氧氧化系统 在中等劳动强度下，ATP以中等速度分 解，又通过糖和脂肪的氧化磷酸化合成 予以补充，即
葡萄糖（或脂肪）Hale Waihona Puke BaiduO2
ATP
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第一节 体力劳动时的能量消耗
7/45
肌纤维
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
血 循 磷酸肌酸 环
ADP+Pi ATP酶 能 （供肌肉活动用）
肌酸 糖原
ATP
脂肪 葡萄糖 氧 葡萄糖 糖酵解 乳酸 氧化磷酸化 蛋白质
肌肉活动时能量的来源示意图
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第一节 体力劳动时的能量消耗
4/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
人体能量的产生机理
1、磷酸原系统 在要求能量释放速度很快的情况下，肌 细胞中的三磷酸腺苷（ATP）由磷酸肌 酸（CP）与二磷酸腺苷合成予以补充， 即 CP+ADP Cr+ATP
物流管理工程系
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第一节 体力劳动时的能量消耗
3/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
人体能量的产生机理
肌肉活动时，肌细胞中的三磷酸腺苷 （ATP）与水结合，生成二磷酸腺苷 （ADP）和磷酸根（Pi），并释放 29.3KJ的能量，即 ATP+H2O ADP+Pi+29.3kJ/mol 补充ATP的过程称为产能。
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第五节
24/45
作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
疲劳的发生可分三个阶段 （1）轻微疲劳感，作业能力不受影响； （2）作业能力下降明显，并涉及生产质量，但 对产量的影响不大； （3）疲劳感强烈，作业能力急剧下降或有起伏。
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第三节
12/45
劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
中华人民共和国国家标准GB3869-83
（国家标准局1983年9月29日发布 1984年12月1日实施）
本标准适用于以体力活动为主的劳动，劳动 强度的分级是劳动保护科学管理的依据。 １ 基本定义 １．１平均劳动时间率 系指一个工作日内净 劳动时间（即除休息和工作中间持续一分钟 以上 的暂停时间外的全部活动时间）与工作 日总时间的比，以百分率表示。通过抽样测 定，取其平均值。
20/45
劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
平均劳动时间率、能量代谢率 和劳动强度指数的计算方法 Ａ．３劳动强度指数Ⅰ计算方法 劳动强度指数计算公式如下： Ｉ＝３Ｔ＋７Ｍ 式中：Ⅰ――劳动强度指数； Ｔ――劳动时间率＝工作日内 净劳动时间（分）／工作日总工时（分）（％）；Ｍ――８ 小时工作日能量代谢率（千焦耳／分米２）；３――劳动时 间率的计算系数；７――能量代谢率的计算系数。 注：净劳动时间，为一个工作日除去休息及工作中间暂停的 全部时间。
第一节 体力劳动时的能量消耗
8/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
三种产能过程的一般特性
项目 氧 速度 能源 产生ATP ATP-CP系统 无氧 非常迅速 无氧 乳酸系统 需氧系统 需氧 较慢15J/kg.s
糖原、脂肪及蛋白质， 不产生致疲劳性副产品
56J/kg.s
迅速
29.3J/kg.s
CP，储量有限 很少
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第三节
16/45
劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
平均劳动时间率、能量代谢率 和劳动强度指数的计 算方法 Ａ．１平均劳动时间率Ｔ计算方法 每天选择接受测 定的工人２名，按表Ａ１的格式记录自上工开始 至 下工为止，整个工作日从事各种劳动与休息（包括 工作中间暂停） 的时间，每个测定对象连续记录３ 天，取３天的平均值，再求出劳动时间率。如遇生 产不正常或发生事故时，不作正式记录。
第三节
15/45
劳动强度等级的划分
第 三 章
劳 动 强 度 与 疲 劳
２．１Ⅰ级体力劳动 8小时工作日平均耗能值为3558.8千焦 耳／人，劳动时间率为61％，即净劳动时间为293分钟，相 当于轻劳动。 ２．２Ⅱ级体力劳动 8小时工作日平均耗能值为5560.1千焦 耳／人，劳动时间率为67％，即净劳动时间为320分钟，相 当于中等强度劳动。 ２．３Ⅲ级体力劳动 8小时工作日平均耗能值为7310.2千焦 耳／人，劳动时间率为73％，即净劳动时间为350分钟，相 当于重强度劳动。 ２．４Ⅳ级体力劳动 8小时工作日平均耗能值为11304.4千焦 耳／人，劳动时间率为77％，即净劳动时间为370分钟，相 当于“很重”强度劳动。
3、肌肉疲劳的分子理论 （1）葡萄糖摄取； （2）丙二酰基辅酶A浓度； （3）肌浆网功能； （4）线粒体浓度； （5）糖酵解酶活性； （6）离子转移。
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第五节
28/45
作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
测定疲劳的方法
1、生化法 通过检查作业者的血、尿、汗及唾液等液体成分的 变化判断疲劳，这种方法的不足之处是测定时需要中 止作业者的作业活动，并容易给被测者带来不适和反 感。
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第三节
18/45
劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
平均劳动时间率、能量代谢率 和劳动强度指数的计 算方法 Ａ.２能量代谢率Ｍ计算方法 根据表Ａ１的记录， 将各种劳动与休息加以归类（近似的活动归 为一 类），然后分别计量从事各类劳动与休息时呼出气 的体积，按表 Ａ２的内容及计算公式，求出各项劳 动与休息时的能量代谢率，分别乘以相应的累积时 间，最后得出一个工作日各种活动和休息时的能量 消耗值，再把各项能量消耗值总计，除以工作日总 工时，即得出工作 日平均能量代谢率（千焦耳／平 方分米）。
第 三 章 每分钟肺通气量３.０-７.３升时采
用公式（１）：
劳 动 强 度 与 疲 劳
每分钟肺通气量８.０-３０.９升时 采用公式（２）； 每分钟肺通气量７.３-８.０升时采 用公式（１）和 公式（２）的平均 值。
表A2 能量代谢率测定记录表
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第三节
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第二节 体力劳动时人体的调节与适应
11/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
神经系统调节和适应
动力定型：泛化阶段、分化阶段、巩固阶段
心血管系统调节和适应
体位改变、肌肉运动
呼吸、内分泌等系统调节和适应
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第五节
23/45
作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
作业疲劳的概念及其分类
疲劳的四种类型 （1）个别器官疲劳 （2）全身疲劳 （3）智力疲劳 （4）技术性疲劳
物流管理工程系
糖原，产生的乳酸有致疲劳性
有限 短期重及很重劳动
几乎不受限制 长期轻及中等劳动
劳动类型 任何劳动，包括短暂的极重劳动
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第一节 体力劳动时的能量消耗
9/45
第 三 章
氧
作业时人体氧消耗动态
稳定 状态 A A=B B 状态 休息 B 状态 休息 时间 氧 A A—氧债 B—补偿氧债
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第 三 章
1/45
第三章
劳动强度与疲劳
劳 动 强 度 与 疲 劳
物流管理工程系
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本章内容
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
体力劳动时的能量消耗 体力劳动时人体的调节与适应 劳动强度等级的划分 作业能力的动态分析 作业疲劳及其测定 疲劳对人体与工作的影响 提高作业能力和降低疲劳的措施
物流管理工程系
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第四节
21/45
作业能力的动态分析
作业能力的动态变化规律
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
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第四节
22/45
作业能力的动态分析
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
影响作业能力的主要因素
物流管理工程系
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第三节
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劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
平均劳动时间率、能量代谢率 和劳动强度指数的计 算方法
表A1 劳动时间测定记录表
开始时间 (时、分) 耗费工时(分) 主要内容(如物体重量、动作频 率、行走距离、劳动体位等)
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第三节
13/45
劳动强度等级的划分
第 三 章
劳 动 强 度 与 疲 劳
１．２能量代谢率 将某工种一个劳动日内各种活 动与休息加以归类，测定各类活动与休 息的能量 消耗值，并分别乘以从事各该类活动与休息的总 时间，合计求得 全工作日总能量消耗，再除以工 作日总时间，以千焦耳／分平方米来表示。 １．３劳动强度指数 是区分体力劳动强度等级的 指标。由各该工种的平均劳动时间率，乘 以系数 ３，加平均能量代谢率乘以系数７求得。指数大 反映劳动强度大， 指数小反映劳动强度小。
作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
2、体力劳动时骨骼肌疲劳的原因 （1）ATP耗竭； （2）pH降低； （3）糖原耗竭； （4）最大氧流量受限； （5）骨骼肌量不足。
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第五节
27/45
作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
第一节 体力劳动时的能量消耗
6/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
人体能量的产生机理
3、乳酸能系统 在大强度劳动时，能量需求速度较快， 相应的ATP的分解也必须加快，但受到 供氧能力的限制，主要靠无氧糖酵解产 生乳酸的方式提供能量，即 葡萄糖（糖原） ATP+乳酸
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第三节
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劳动强度等级的划分
工种: 姓名: 体重: 公斤 1 采气时间: 分 2 采气量(气量计的终读数减去气量计的初读数) 升 气量计的终读数升 气量计的初读数升 3 量气时气温℃气压帕斯卡 4 标准状态下干燥气体换算系数由标准状态下 干燥气体体积换算表查得 5 换算标准状态呼气量:采气量乘标准状态下干燥气体 换算系数升 6 换算每分钟呼气量: 标准状态呼气量/采气时间升／分 7 换算每平方米体表面积,每分钟呼气量;每分钟呼气量: 每分钟呼气量／体表面积升／分米 8 计算能量代谢率(千焦耳/分米 ): logYe = 0.0945x－1.15984 ……..(1) log (13.26－4.1868Ye)= 1.1648－0.0125x…..(2)
劳 动 强 度 与 疲 劳
B〉A
作业
恢复
作业
恢复
时间
氧债及其补偿
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第一节 体力劳动时的能量消耗
10/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
作业时人体氧消耗动态
氧需要和消耗/（L/min）
需要
消耗
恢复 安静 作业 时间/min
氧债及其补偿
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第五节
25/45
作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
体力劳动时疲劳发生机理（体力或肌肉疲劳）
1、四种学说 （1）能源物质耗竭学说 （2）疲劳物质累积学说 （3）中枢神经系统变化学说 （4）机体内环境稳定性失调学说
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第五节
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第三节
14/45
劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
２ 体力劳动强度分级 体力劳动强度按劳动强度指数大小分为四级。 体力劳动强度级别劳动强度指数 Ⅰ＜15 Ⅱ ～20 Ⅲ ～25 Ⅳ＞25
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第一节 体力劳动时的能量消耗
5/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
人体能量的产生机理
2、有氧氧化系统 在中等劳动强度下，ATP以中等速度分 解，又通过糖和脂肪的氧化磷酸化合成 予以补充，即
葡萄糖（或脂肪）Hale Waihona Puke BaiduO2
ATP
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第一节 体力劳动时的能量消耗
7/45
肌纤维
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
血 循 磷酸肌酸 环
ADP+Pi ATP酶 能 （供肌肉活动用）
肌酸 糖原
ATP
脂肪 葡萄糖 氧 葡萄糖 糖酵解 乳酸 氧化磷酸化 蛋白质
肌肉活动时能量的来源示意图
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第一节 体力劳动时的能量消耗
4/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
人体能量的产生机理
1、磷酸原系统 在要求能量释放速度很快的情况下，肌 细胞中的三磷酸腺苷（ATP）由磷酸肌 酸（CP）与二磷酸腺苷合成予以补充， 即 CP+ADP Cr+ATP
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第一节 体力劳动时的能量消耗
3/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
人体能量的产生机理
肌肉活动时，肌细胞中的三磷酸腺苷 （ATP）与水结合，生成二磷酸腺苷 （ADP）和磷酸根（Pi），并释放 29.3KJ的能量，即 ATP+H2O ADP+Pi+29.3kJ/mol 补充ATP的过程称为产能。
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第五节
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作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
疲劳的发生可分三个阶段 （1）轻微疲劳感，作业能力不受影响； （2）作业能力下降明显，并涉及生产质量，但 对产量的影响不大； （3）疲劳感强烈，作业能力急剧下降或有起伏。
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第三节
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劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
中华人民共和国国家标准GB3869-83
（国家标准局1983年9月29日发布 1984年12月1日实施）
本标准适用于以体力活动为主的劳动，劳动 强度的分级是劳动保护科学管理的依据。 １ 基本定义 １．１平均劳动时间率 系指一个工作日内净 劳动时间（即除休息和工作中间持续一分钟 以上 的暂停时间外的全部活动时间）与工作 日总时间的比，以百分率表示。通过抽样测 定，取其平均值。
20/45
劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
平均劳动时间率、能量代谢率 和劳动强度指数的计算方法 Ａ．３劳动强度指数Ⅰ计算方法 劳动强度指数计算公式如下： Ｉ＝３Ｔ＋７Ｍ 式中：Ⅰ――劳动强度指数； Ｔ――劳动时间率＝工作日内 净劳动时间（分）／工作日总工时（分）（％）；Ｍ――８ 小时工作日能量代谢率（千焦耳／分米２）；３――劳动时 间率的计算系数；７――能量代谢率的计算系数。 注：净劳动时间，为一个工作日除去休息及工作中间暂停的 全部时间。
第一节 体力劳动时的能量消耗
8/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
三种产能过程的一般特性
项目 氧 速度 能源 产生ATP ATP-CP系统 无氧 非常迅速 无氧 乳酸系统 需氧系统 需氧 较慢15J/kg.s
糖原、脂肪及蛋白质， 不产生致疲劳性副产品
56J/kg.s
迅速
29.3J/kg.s
CP，储量有限 很少
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第三节
16/45
劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
平均劳动时间率、能量代谢率 和劳动强度指数的计 算方法 Ａ．１平均劳动时间率Ｔ计算方法 每天选择接受测 定的工人２名，按表Ａ１的格式记录自上工开始 至 下工为止，整个工作日从事各种劳动与休息（包括 工作中间暂停） 的时间，每个测定对象连续记录３ 天，取３天的平均值，再求出劳动时间率。如遇生 产不正常或发生事故时，不作正式记录。
第三节
15/45
劳动强度等级的划分
第 三 章
劳 动 强 度 与 疲 劳
２．１Ⅰ级体力劳动 8小时工作日平均耗能值为3558.8千焦 耳／人，劳动时间率为61％，即净劳动时间为293分钟，相 当于轻劳动。 ２．２Ⅱ级体力劳动 8小时工作日平均耗能值为5560.1千焦 耳／人，劳动时间率为67％，即净劳动时间为320分钟，相 当于中等强度劳动。 ２．３Ⅲ级体力劳动 8小时工作日平均耗能值为7310.2千焦 耳／人，劳动时间率为73％，即净劳动时间为350分钟，相 当于重强度劳动。 ２．４Ⅳ级体力劳动 8小时工作日平均耗能值为11304.4千焦 耳／人，劳动时间率为77％，即净劳动时间为370分钟，相 当于“很重”强度劳动。
3、肌肉疲劳的分子理论 （1）葡萄糖摄取； （2）丙二酰基辅酶A浓度； （3）肌浆网功能； （4）线粒体浓度； （5）糖酵解酶活性； （6）离子转移。
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作业疲劳及其测定
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
测定疲劳的方法
1、生化法 通过检查作业者的血、尿、汗及唾液等液体成分的 变化判断疲劳，这种方法的不足之处是测定时需要中 止作业者的作业活动，并容易给被测者带来不适和反 感。
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第三节
18/45
劳动强度等级的划分
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
平均劳动时间率、能量代谢率 和劳动强度指数的计 算方法 Ａ.２能量代谢率Ｍ计算方法 根据表Ａ１的记录， 将各种劳动与休息加以归类（近似的活动归 为一 类），然后分别计量从事各类劳动与休息时呼出气 的体积，按表 Ａ２的内容及计算公式，求出各项劳 动与休息时的能量代谢率，分别乘以相应的累积时 间，最后得出一个工作日各种活动和休息时的能量 消耗值，再把各项能量消耗值总计，除以工作日总 工时，即得出工作 日平均能量代谢率（千焦耳／平 方分米）。
第 三 章 每分钟肺通气量３.０-７.３升时采
用公式（１）：
劳 动 强 度 与 疲 劳
每分钟肺通气量８.０-３０.９升时 采用公式（２）； 每分钟肺通气量７.３-８.０升时采 用公式（１）和 公式（２）的平均 值。
表A2 能量代谢率测定记录表
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第二节 体力劳动时人体的调节与适应
11/45
第 三 章 劳 动 强 度 与 疲 劳
神经系统调节和适应
动力定型：泛化阶段、分化阶段、巩固阶段
心血管系统调节和适应
体位改变、肌肉运动
呼吸、内分泌等系统调节和适应
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