身体素质的生理学基础

身体素质的生理学基础

人体的一切随意运动，都是在神经系统支配下所实现的不同形

式的肌肉活动。这些肌肉活动的基本能力可表现为收缩力量的大小、收缩速度的快慢、持续时间的长短、关节活动的围以及迅速改变体位，转换动作的应变能力等等。通常把人体在运动过程中所表现的

力量、速度、耐力、柔韧及灵敏等机能能力称为身体素质。

身体素质的发展水平，不仅决定于骨骼肌本身的形态、结构和

功能特点，而且与其能量供应、神经系统的调节能力以及脏器官的

机能等因素有着密切的关系。因此，身体素质是人体各器官、系统

机能能力在肌肉活动中的综合反映。

良好的身体素质是学习和掌握运动技能、提高运动成绩的基础。但是，身体素质的训练效果是可逆的。停训后身体素质趋于下降，

其下降速度和程度与训练水平及停训时间有关。训练水平高、停训

时间短者，身体素质下降速度缓慢且程度较小；反之，下降速度及

程度较大。所以在体育教学与运动训练中合理安排身体素质的训练

具有重要意义。

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第一节力量素质

力量素质是指肌肉收缩对抗或克服阻力的能力。人体的所有运动几乎都是对抗阻力而产生的，所以良好的力量素质是取得优异

运动成绩的重要基础。例如跑速、游速等需要强大的肌肉力量；运

动持续时间的长短有赖于力量的大小；柔韧、灵敏、协调、平衡等

机能能力也与力量素质有着密切的关系。因此，力量素质是人体最

重要的身体素质，是其它身体素质的基础，是素质的素质。

一、力量素质的分类

力量素质的分类较为复杂。按照肌肉收缩的形式可分为静力性

力量和动力性力量。静力性力量是指肌肉进行等长收缩时所产生的

力量，其特点是从事力量练习时肢体维持或固定于某一位置或姿势，但无明显的位移运动。例如体操运动中的十字支撑、倒立、悬垂、

耗腿、平衡，武术运动中的马步桩等。动力性力量是指肌肉进行等

收缩时所产生的力量，其特点是进行力量练习时肢体产生明显的位

移运动，但不出现明显的停顿或固定姿势。例如，田径运动中的跑、跳、投，游泳运动中的蝶、仰、蛙、爬以及推举杠铃、引体向上等。由于力量（F）等于质量（m）与加速度（a）的乘积，即F=m.•a。因此，动力性力量又可分为重量性力量和速度性力量。其中，重量

性力量以改变质量为主，其大小由肌肉活动时所对抗的器械重量来

反映，如举重等；而速度性力量则以改变速度为主，通常用器械运

动时所产生的加速度来评定，如投掷标枪等。

按照肌肉力量的表现形式及构成成分可将其分为绝对力量、相

对力量、力量耐力和快速力量等。绝对力量又称为最大力量，它是

指肌肉做最大用力收缩时所产生的力量，通常用肌肉收缩时所能克

服的最大负荷来表示。绝对力量的大小与体重有关，一般情况下，

体重越大绝对力量也越大。相对力量又称为比肌力，是指单位生理

横断面积（以1c m2为单位）肌肉做最大收缩时所产生的力量。由于人体体重与肌肉重量密切相关，因此通常把整个人体所能克服的最

大阻力称为绝对力量，而把每公斤体重所能克服的阻力称为相对力

量。力量耐力是指肌肉收缩对抗阻力过程中抵抗疲劳的能力。常用

肌肉克服某一固定负荷的最多次数（指动力性练习）或最长时间（指静力性练习）来表示。快速力量是指肌肉在最短时间产生最大力的

能力，或者肌肉在极短的时间里，通过迅速强有力的的收缩产生最

快加速度去克服阻力的能力，通常用肌肉单位时间的做功量来表示，例如爆发力等。

应该指出，力量分类是相对的。而人体在运动时所表现的力量

素质往往是多种力量成分共同作用的结果。因此，在力量训练过程

中根据运动项目的力量特点，选择合理的练习方法，才能促进力量

素质的全面发展。

二、决定力量素质的生理学基础

（一）骨骼肌的形态及机能特点

肌肉力量的大小取决于肌肉的形态、结构、肌纤维百分组成以

及生理、生化特点。

1．肌肉的生理横断面积

肌肉生理横断面积是指垂直通过某一块肌肉所有肌纤维的横断面

积，它是影响肌肉力量的主要因素。研究表明，肌肉横断面积的大

小取决于肌纤维的数量、肌纤维的直径和肌纤维的排列方向。通常

肌肉生理横断面积越大力量也越大。

力量训练可引起肌肉体积和横断面积增大，主要是由于肌纤维

横断面积增大的结果。日本学者猪饲和福永（1968年）利用超声技术对青少年上肢屈肌肌力与横断面积的关系进行了研究，结果发现

二者之间呈线性关系。而且这种关系不受年龄和性别的影响。业已

证明，力量训练引起肌纤维增粗，主要是肌纤维收缩蛋白增加所致。收缩蛋白作为肌纤维的重要蛋白，其含量的增加不仅可使肌原纤维

直径增粗，而且能使肌原纤维数目增加，从而提高肌肉的收缩力量。这种肌原型功能肥大可能是由于某些激素（如生长素、雄性激素等）促使氨基酸向肌纤维转运速度加快、导致蛋白质合成增加的缘故。

力量训练过程中，随着肌肉体积的增大还可引起一系列生物化

学变化。例如高强度、慢速度的力量练习可以增加肌红蛋白、肌糖

原及磷酸肌酸的含量，提高三磷酸腺苷酶、磷酸果糖激酶的活性，

使肌肉活动时的能量供应速率得以提高，从而导致肌肉力量增加。2．肌肉结缔组织

肌肉结缔组织是肌肉的弹性成分，主要包括肌束膜、韧带和肌

腱三个部分。结缔组织不仅能产生一定的弹力，而且具有传递肌肉

收缩力量的作用，因此，发达的结缔组织对于提高肌肉力量具有重

要意义。研究表明，在长期的力量训练过程中对肌肉结缔组织产生

的紧与牵拉刺激，能使其增厚、增粗而坚实有力，具体表现为肌束

膜增厚，肌腱和韧带组织增粗，肌腱与骨骼附着点结合力增强，抗

牵拉力量增大等。

3．肌肉长度

肌肉长度是指肌肉两端肌腱之间的长度。在自然状态下肌肉的

长度越长，所含的肌小节越多，故肌肉产生的力量越大。研究发现，肌肉长度与其横断面积及体积的发展潜力有关。例如两个人肱二头

肌的长度分别是30c m和20c m，前者肌肉长度是后者的 1.5倍。那么前者肌肉横断面发展潜力是后者 1.52=2.25倍，肌肉力量发展潜力是后者 1.53=3.375倍。由于肌肉长度主要受遗传的影响，因此肌肉长度可作为运动选材的参考指标。

此外，肌纤维的初长度也影响着肌肉的最大肌力（详见肌肉章）。通常肌肉在收缩前先做离心收缩而使其初长度增加，从而产生较大