运动生物力学多媒体教学6第六章

说明：在一定的范围内，肌肉收缩产生的张力和速度大致呈反比关系；当后负荷增加到某一数值时，张力可达到最大，但收缩速度为零，肌肉只能作等长收缩；当后负荷为零时，张力在理论上为零，肌肉收缩速度达到最大。肌肉收缩的张力-速度关系提示，要获得收缩的较大速度，负荷必须相应减少；要克服较大阻力，即产生较大的张力，收缩速度必须缓慢。
体育运动训练中“爆发力”的概念指的就是肌肉功率，它是指保证肌肉处于最合理的工作状态下，在最短时间内快速地将化学能转换为机械功的能力。
PART ONE
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功率曲线图反映了功率与肌肉收缩力及收缩速度的关系。 当载荷为零时，肌肉表现出最大收缩速度，此时功率很小。 随载荷的增加，肌肉收缩速度随之下降，当处于1/3最大收缩力与速度位置时，功率最大（Nm）。 随着力与速度的进一步变化，功率开始减小。当阻力增大到肌肉不能缩短时，速度为零，不做功，功率为零。 如果载荷继续增加，肌肉由等长收缩变为离心收缩，此时肌肉开始做负功，但肌肉的负功率随离心收缩速度的增加而增大，这是由于肌力随速度增大而增大的结果。
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增加动作的力和速度 提高动作的经济性：利用弹性能 缓冲作用
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6、肉的收缩形式
以肌肉外部长度变化来确定肌肉收缩形式：
长收缩：肌肉长度不变，但有内部收缩。 心收缩：肌肉主动收缩，长度缩短。 心收缩：肌肉主动收缩，但不能克服阻力而被拉长的收缩。
肌肉产生收缩形式变化的过程
Hill三元素肌肉模型（Hill, 1950）
1、 肌肉结构力学模型
骨骼肌的结构模型
#2022
2、肉结构力学模型性质
肌肉力（F）— 长度（L）关系
概念:
收缩元（CC）力——长度曲线
01
02
并联弹性元（PEC）力——长度曲线 肌肉总张力——长度曲线 （A为平衡长度；B为净息长度）
”
6.1离体肌肉的生物力学基础
肌肉的组织结构和生物学性质决定了肌肉的机能，肌肉机能的变化亦会对其结构产生影响。因此，对肌肉组织结构和生物学的研究是对肌肉生物力学特性的基础研究之一，为反映肌肉的生物力学特性，建立用于描述肌肉力学特性的模型。
肌肉的组织结构
肌肉的组织结构和生物学性质决定了肌肉的机能，肌肉机能的变化亦会对其结构产生影响。因此，对肌肉组织结构和生物学的研究是对肌肉生物力学特性的基础研究之一，为反映肌肉的生物力学特性，建立用于描述肌肉力学特性的模型。
肌肉做功
肌肉功率
肌肉收缩的功率等于肌肉收缩力与其该瞬时的收缩速度的乘积。离体肌肉在收缩时的功率可从肌肉的“F—V”曲线得到。在此曲线上每一点的功率等于以该点和坐标原点为顶点所构成的矩形面积（图3-7中的阴影部分）。假定肌肉收缩时力和速度同时达到最大值，这时功率应是最大，但这是不可能的。根据Hill方程可知实际上功率最大值大约只有这种理想值的1/10左右。即肌肉最大等长收缩力（Fm）的1/3与最大收缩速度（Vm）1/3的乘积。
第六章 骨骼肌生物力学
Annual Work Summary Report
2022 - 2023
肌肉（骨骼肌）是人体运动系统重要的组成部分，是人体运动的动力来源。可以说肌肉在生物力学研究中是最具吸引力、最有挑战性的研究领域。肌肉的力学性质十分复杂，它跟组成肌肉各种成份的力学特性有关，迄今为止人们仍然在不断的研究和探索之中。
6.2在体肌肉收缩的生物力学
1、肉的激活状态
在神经脉冲影响下，肌肉的收缩成分出现激活状态。把肌肉兴奋时其收缩成分力学状态的变化称为肌肉的激活状态。 我们把肌肉从肌肉激活到肌肉产生收缩的时间叫肌肉收缩的潜伏期。
肉的松弛 肌肉松弛：被拉长的肌肉，其张力有随时间的延长而下降的特性，这一特性称为肌肉松弛。它是由肌肉串联和并联弹性元属于粘弹性体的特性决定的。
肌纤维的显微结构
Hill（1950）提出一个由三个元素组成的肌肉结构力学模型（图3-2），即收缩元（CC）、串联弹性元（SEC）和并联弹性元（PEC），用此反映肌肉的功能。 CC代表可以相对滑动的肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维丝，其张力与它们的横桥数目有关； SEC表示肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维、横桥、Z盘以及结缔组织的固有弹性，设它为完全弹性体；PEC表示肌纤维膜、肌束膜等结缔组织，表现松弛状态下肌肉的力学性质。
荷对肌肉收缩力学特性的影响
动作的潜伏期延长：表现在串联弹性元和并联弹性元的“粘滞性”，和克服阻力的时间增加。 肌肉收缩幅度减小：肌肉力量不足。 收缩速度下降：Hill方程。
动作的潜伏期延长
肌肉收缩幅度减小 收缩速度下降
肉的收缩功和功率 肌肉可以把化学能转变为机械能，在能量转换过程中肌肉克服阻力使物体发生位移，肌肉做了功。肌肉“等长收缩”时，克服阻力，外部负荷不产生位移，没有做机械功。但消耗了能量，这时肌肉做了“生理功”。肌肉做功时所克服的阻力，包括肌肉的内部阻力和外部阻力。因此，肌肉做功相应分为内功与外功。 通常所讲的肌肉做功是指肌肉做外功，即机械功。肌肉做功与载荷及收缩速度大小有关，载荷大时做功大，载荷小时做功小。而载荷大小决定了肌肉收缩速度，所以肌肉做功与其收缩速度有关。
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肌肉功率的性别、项目差异 专项素质训练的原则 从生物力学观点来看，专项练习必须遵从动态适应性原则（据维尔霍山斯基），即在以下五个方面都与比赛相适应： 动幅度和方向； 动有效幅度的重点区间； 用力（或肌力）的大小； 大作用力发挥的速率； 肌肉工作的状态。
肉与肌腱的生物力学特性对运动的影响
简述Hill肌肉三元素力学模型的组成。 简述负荷对肌肉收缩力学特性有那些影响？ 什么是肌肉的“松弛”现象？试结合体育运动中的动作对其举例进行说明。
思考题