肌肉收缩的形式及力学分析
生物力学概念
生物力学概念：是研究人体运动规律的科学，它是体育科学的重要组成部分。
人体运动器系：是由若干可以相对运动的部分组合而成的整体。
载荷的表现形式：拉伸、压缩、剪切、弯曲、扭转和复合载荷。
变形的概念：物体在爱到外力作用时，其中任意两点间的距离和任意两直线或两平行面间的夹角会发生变化，它们反映了物体的尺寸和几何形状的改变。
力的可传性原理：力可沿某作用线任意移动而不改变其对物体的作用效应。
拳击的形式：直拳、勾拳、摆拳、刺拳。
组成肌肉的基本单位：肌原纤维。
肌肉收缩和舒张的基本单位：横桥肌肉的三种收缩形式：1、缩短收缩（向心收缩）特点：张力大于外加阻力，肌长度缩短。
作用：是肌肉运动的主要形式，是实现动力性运动的基础（如挥臂、高抬腿等）。
（1）等张收缩：外加阻力恒定，当张力发展到足以克服外加阻力后，张力不再发生变化。
但在不同的关节角度时，肌肉收缩产生的张力则有所不同。
在关节运动的整个范围内，肌肉用力最大的一点称为“顶点”。
在此关节角度下，骨杠杆效率最差。
如：推举杠铃，关节角度在120°时肱二头肌收缩张力最大，关节角度在30°时肱二头肌收缩张力最小。
最大等长收缩时，只有在“顶点”即骨杠杆效率最差的关节角度下，肌肉才有可能达到最大收缩。
而在其他关节角度下，肌肉收缩均小于自身最大力量。
在整个关节活动的范围内，肌肉做等张收缩时所产生的张力往往不是肌肉的最大张力。
（2）等动收缩：在整个关节活动范围内，肌肉以恒定速度进行的最大用力收缩。
但器械阻力不恒定。
等动练习器：在离心制动器上连一条尼龙绳，由于离心制动作用，扯动绳子越快，器械产生的阻力就越大。
特点：器械产生的阻力与肌肉用力的大小相适应。
等动收缩的优点：外加阻力能随关节活动的变化而精确地进行调整，使肌肉在整个关节活动范围内都能产生最大的肌张力。
2、拉长收缩（离心收缩）特点：张力小于外加阻力，肌长度拉长。
作用：缓冲、制动、减速、克服重力。
如：蹲起运动、下坡跑、下楼梯、从高处跳落等动作，相关肌群做离心收缩可避免运动损伤。
肌肉生物力学1
整块肌肉可以认为是由许多这样的模型混联 在一起的，模型的串联形成肌肉长度，模型 的并联形成肌肉的横向维度。整块肌肉的力 学性质就是由这些模型组成的系统来决定的。
根据这个模型的混联关系，可以理 解为，肌肉长度的增加对其收缩速 度有良好的影响，但不影响它的收 缩力；肌肉的生理横断面的增加会 导致肌肉的收缩力量的增加，但不 影响收缩速度。
1、缩短收缩：是指肌肉收缩所产生 的张力大于外加阻力时，肌肉缩短， 并牵引骨杠杆做相向运动的一种收 缩形式。缩短收缩时肌肉起点靠近， 又称向心收缩。如：屈肘、高抬腿跑
等。
依整个关节运动范围张力与负荷关 系，缩短收缩又可分为非等动收缩 （习惯上称为等张收缩）和等动收 缩两种。
①非等动收缩（等张收缩）：在整 个负荷收缩过程中给定的负荷是恒 定的，而由于不同关节角度杠杆得 益不同和肌肉收缩长度变化的影响， 在整个关节移动范围内肌肉收缩产 生的张力和负荷是不等同的，收缩 的速度也不相同。
肌肉松弛的原因：
其原因是停顿使肌肉及肌腱中的弹 性成分产生了松弛，如果停顿时间 大于肌肉松弛出现的时间，则肌肉 所产生的弹性势能，就会完全消耗 掉，后续动作就只能单纯依靠肌肉 收缩完成。
（六）肌肉训练的原则： 1专门化原则：对所发展的肌肉力 量专门化训练，对运动员来说要 与专项相衔接。在对康复患者训 练中，要结合病人实际情况，制 定相应训练计划，有目的的进行 训练。
同时，比较肌肉收缩形式与发生的 延迟性肌肉疼痛的关系表明，拉长 收缩诱发肌肉疼痛最显著，而缩短 收缩则不明显，等长收缩时诱发的 肌肉疼痛比缩短收缩稍明显，但大 大低于拉长收缩。
（三）肌肉收缩的力学分析：
1、肌肉收缩的张力——速度特征： 肌肉收缩的张力与速度关系是指负 荷对肌肉收缩速度的影响。实验发 现，肌肉的收缩速度随肌肉收缩时 所对抗的负荷量（称后负荷）的变 化而变化，即随负荷的增加而减小。
医学-第二节肌肉收缩的力学分析
2）原理 张力大小，取决于活化的横桥数目
收缩速度，取决于能量释放速率和肌球蛋 白ATP酶的活性，与活化的横桥数目无关。
3.收缩能力对肌肉收缩的影响
肌肉的状态是可以改变的。 能力降低因素 缺氧、酸中毒、肌肉中能源物质缺乏等 能力提高因素 钙离子、咖啡因、肾上腺素等。
3、根据代谢特征划分
慢氧化型（SO）、快氧化型（FOG）、快 酵解型（FT）。
4、根据基因蛋白划分
根据肌肉收缩蛋白中肌球蛋白重链（MHC） 的基因表达，
可将肌纤维的MHC分为Ⅰa、Ⅰc、Ⅱa、 Ⅱac、Ⅱc、Ⅱab和Ⅱb 7种类型。
（二）骨骼肌纤维类型的形态、机能特点和 运动特征
b、耐力工作时间 与慢肌纤维百分比呈正相关，推测方程：
Y=9.35+1.0936X
方法：让人体进行持续性的等长收缩，记 录整个收缩过程中肌电图变化，根据各肌 电指标的变化特征推算肌纤维百分组成。
1、肌纤维类型与选材 是科学选材的重要指标之一。
肌纤维类型检测方法：
A、肌肉活检——取微量肌组织（<50毫 克），损伤程度小，
B、肌纤维类型的无损伤检测 a、肌肉力量 与快肌百分比呈正相关，研究
发现：一般人最大随意伸膝肌肉力量与快 肌%呈中高度相关，相关系数为0.55-0.90。
第二节 肌肉收缩的力学分析
一、肌肉的收缩
能影响肌肉收缩时作功能力或其力学表现 的因素至少有三个，即前负荷、后负荷和 肌肉本身的功能状态（即肌肉收缩能力）。
前负荷——在肌肉收缩前就加在肌肉上的 负荷。
前负荷使肌肉具有一定的初长度。 后负荷——是在肌肉开始收缩时才能遇到
的负荷，它不增加肌肉的初长度，但能阻 碍收缩时肌肉的缩短。
肌肉收缩教案(二)
人数第课时200年月日
主题
第一章肌肉收缩
教学
目标
掌握：肌肉收缩的外部表现和力学分析
肌肉的的三种收缩形式
重点
难点
肌纤维的收缩过程、肌肉的的三种收缩形式
教法
理论讲授
教
学
过
程
第二节骨骼肌细胞的微细结构
一、肌原纤维和肌小节
二．肌管系统（图示）（p. 20图1-4）
第三节 肌纤维的收缩过程
一、兴奋一收缩耦联
2．骨骼肌收缩形式（根据收缩时肌肉的张力和长度变化）
（1）向心收缩：（又称缩短收缩）（p. 35）
概念—肌肉收缩时起止点靠拢，长度缩短。引起肢体位移身体运动。
因收缩时肌肉张力基本不变，向心收缩时，因负荷移动方向和肌肉用力方向一致，肌肉作正功。
根据整个关节运动范围肌肉张力和负荷的关系，缩短收缩又分为等张收缩（非等动收缩）和等动收缩。
小结：肌肉的的三种收缩形式。
课
后
小
结
二、骨骼肌收缩的原理—滑行学说（p．30）
学生总结：给予神经刺激，肌肉发生收缩的全过程。
第四节 肌肉收缩的外部表现和力学分析
一、肌肉收缩的外部表现和力学分析
（一）外部表现
1．单收缩和强直收缩
① 单收缩 ：概念及分期；
（图示）三期；潜伏期、收缩期、舒张期。
教
学
过
程
②Hale Waihona Puke 直收缩：*概念*（图示，三种曲线；单、不完全和完全强直）。
教
学
过
程
（2）等长收缩
①概念
②特点：不作功。
③在运动中的作用：＊对抗不能拉起的负荷及＊起固定作用。
（3）离心收缩
01骨骼肌与运动
1、兴奋-收缩耦联：
动作电位沿横管系统传向肌细胞深部
→
三联体兴奋引
起Ca2+释放入肌浆，与肌钙蛋白结合，解除位阻效应，横桥 与肌动蛋白结合。
2、横桥运动 ——肌丝滑行
Ca2+与肌钙蛋白结合
原肌球蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点
横桥与结合位点结合， 分解ATP释放能量 横桥摆动， 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行 肌节缩短—肌细胞收缩
3、肌肉的神经调节发生改变，使肌肉发生痉挛而致疼。
二、防治
1、锻炼安排要合理。 2、局部热敷和涂擦药物。 3、牵伸肌肉、按摩、运动可减轻酸疼 4、做好锻炼时的准备活动和整理活动。 5、适当服用维持肌肉结构的蛋白类营养补剂： 维生素Ｅ、Ｃ β-胡萝卜素、支链氨基酸、 谷氨酰胺、铜、锌、锰 等。
运动性肌肉痉挛
3、肌肉的舒张
肌膜电位复极化 肌浆网膜Ca2+泵激活 肌浆[Ca2+]↓ Ca2+与肌钙蛋白解离 原肌凝蛋白复盖 横桥结合位点
骨骼肌舒张
第二节
肌肉收缩的形式及力学分析
一、肌肉的收缩形式
缩短收缩 等长收缩 等张收缩
等动收缩
拉长收缩
（一）缩短收缩（向心收缩）：肌肉收缩产生的张力
大于外加阻力时，其长度缩短的收缩。
（二） 神经—肌肉接头的兴奋传递•
1、结构
接头前膜
接头间隙 接头后膜
2、传递过程
1.运动神经未稍去极化，膜对Ca++的通透性增高
2.Ca++进入接头前膜内，引起前膜释放N递质
3.N递质与终板膜结合，产生肌膜终板电位,然后 肌膜(接头后膜)兴奋
N-M接头处的兴奋传递过程源自Ca2＋通道开放，Ca2＋内流
人体生理学体育专业课件_02_肌肉的工作_
第二章肌肉的工作[内容提要]本章主要阐述肌肉收缩的形式、力学分析及肌纤维类型与运动能力的关系。
第一节肌肉收缩的形式和力学分析一、肌肉收缩的形式（一）缩短收缩（二）拉长收缩（三）等长收缩缩短收缩和等长收缩（一）缩短收缩（向心收缩）：定义：当肌肉收缩时产生的张力大于外加阻力负荷时，肌肉缩短，牵拉它附着的骨杠杆做向心运动。
作用：缩短收缩是人体得以实现各种加速度的基础。
特点：缩短收缩时，因负荷移动方向和肌肉用力的方向一致，肌肉做正功。
形式：缩短收缩分为等张收缩和等动收缩。
1.等张收缩等张收缩时，其负荷即外加阻力在整个收缩过程中是恒定的。
在肌肉收缩进程中，由于关节角度发生变化，肌肉发挥的力量大小有所不同。
用等张收缩发展力量只有关节力量最弱点能得到最大锻炼。
利用肌力计检测等张收缩等张收缩时，肌肉产生的张力随关节角度而变化 2.等动收缩等动收缩通过专门的等动负荷器械来实现的。
该器械使负荷随关节运动进程得到精确调整，在关节角度张力最弱点负荷最小，在关节角度张力的最强点负荷最大。
采用等动收缩形式发展力量，使肌肉在关节整个运动范围内都得到最大锻炼。
等动收缩时，在整个关节范围都能产生同等的张力等动肌力计曲线（二）拉长收缩（离心收缩）：定义：当肌肉收缩所产生的张力小于外加阻力时，肌肉虽积极收缩但仍被拉长。
作用：在人体运动中拉长收缩起着制动、减速和克服重力等作用。
特点：拉长收缩时，肌肉做负功。
牵张－缩短环肌肉在缩短收缩前先进行拉长收缩，使肌肉被牵拉伸长，在紧接着的缩短收缩，便可产生更大的力量或输出功率。
（三）等长收缩定义：当肌肉收缩产生张力等于外力时，肌肉虽积极收缩但长度不变。
作用：运动中等长收缩起着支持、固定、保持某一姿势的作用。
特点：肌肉的张力可发展到最大，但由于未发生位移，肌肉没有做外功，消耗能量。
利用绳索张力计检测等长收缩肌肉三种收缩形式的比较工作形式肌肉状况外力与张力对比作用做功缩短收缩缩短小于肌张力加速正拉长收缩拉长大于肌张力减速负等长收缩不变等于肌张力固定未二、肌肉收缩的力学特征（一）肌肉收缩的张力－速度关系定义：指负荷对肌肉收缩速度的影响张力－速度关系肌肉收缩的张力－速度关系机制：肌肉收缩时产生张力的大小，取决于活化的横桥数目。
人体肌肉力学特性的分析与研究
人体肌肉力学特性的分析与研究人体肌肉力学特性是指人体肌肉的一系列机械性质，包括肌肉的强度、伸展性和收缩性等方面，具有极高的研究价值和实际应用意义。
在运动科学、康复医学、运动训练等领域，对肌肉力学特性的研究和应用已经成为一个热点。
本文将就人体肌肉力学特性的分析与研究进行探讨。
一、肌肉的力学特性肌肉是人体最重要的器官之一，也是人体最重要的机械装置之一。
它由肌肉纤维和肌腱组成，可以通过收缩变形来完成身体的运动和维持身体的姿势。
肌肉的力学特性主要包括收缩特性、伸展特性和生物力学特性等方面。
1. 收缩特性肌肉在收缩过程中呈现出强度和速度的变化。
通常用最大肌力和缩短速度两个指标来描述肌肉的收缩特性。
最大肌力是指在最大收缩状态下肌肉所能够产生的最大张力，通常以千克力或牛顿为单位。
缩短速度是指肌肉在收缩过程中缩短的速度，通常以米/秒为单位。
收缩特性不仅受到基因和肌肉构造的影响，还受到训练和使用的影响。
2. 伸展特性肌肉的伸展特性主要是指肌肉在伸展过程中的变形和弹性特性。
在伸展状态下，肌肉通常表现出弹性形变和塑性形变。
弹性形变是指肌肉在伸展时会产生弹性变形，当外力释放时恢复原状。
塑性形变是指肌肉在伸展时会产生永久形变，当外力释放时无法恢复原状。
肌肉的伸展特性与运动损伤、舒适度和运动表现密切相关。
3. 生物力学特性肌肉的生物力学特性是指肌肉细胞的结构和功能特性，包括机械强度、生物活性、分子运动和细胞力学等方面。
生物力学特性对肌肉在生理和病理状态下的调节和适应具有重要作用。
肌肉的力学特性不仅与肌肉功能密切相关，还反映了肌肉在不同状态下的适应和反应能力。
二、肌肉的力学性质的测量肌肉的力学特性一直是运动科学和康复医学领域的核心问题之一，开发和应用新的测量工具和技术可以提高对肌肉力学特性的研究和理解。
目前已经有多种方法和技术用于测量肌肉的力学特性，以下是其中一部分。
1. 力传感器力传感器是一种能够测量外界施加力量的电子设备，它常用于测试肌肉的最大力量和力学平衡状态。
肌肉收缩讲解
肌电信号从神经末梢传导至肌肉细胞，通过离子通道引起肌肉细胞的收缩。
肌肉收缩与运动训练Fra bibliotek肌肉适应
长期进行某项运动训练，肌肉会适应这种运动，产生相应的 生理变化，如肌肉体积增大、力量增强等。
肌肉损伤
过度或不正确的运动训练可能导致肌肉损伤，引起肌肉疼痛 、疲劳、无力等症状，需要适当休息和康复训练。
03
肌肉收缩的力学分析
肌肉收缩的力学基础
肌肉收缩的力学原理
肌肉收缩是生物力学的基本原理之一，它涉及到肌肉的弹性和黏弹性，以及 肌肉收缩过程中能量的转换和传递。
肌肉收缩的力学模型
肌肉收缩的力学模型可以概括为“弹簧-阻尼器-质量块”模型，其中弹簧代表 肌肉的弹性，阻尼器代表肌肉的黏性，质量块代表肌肉收缩产生的惯性。
肌肉疲劳的成因与恢复
总结词
肌肉疲劳是由于肌肉长时间工作导致的能量耗竭和代谢产物积累，表现为肌肉无 力、酸痛和僵硬。
详细描述
肌肉疲劳的常见成因包括运动过度、肌肉缺血、缺氧、长时间保持同一姿势等。 为了恢复肌肉疲劳，可以采取多种方法，例如休息、按摩、拉伸、低强度训练等 ，同时注意合理安排运动量和保持良好的肌肉工作状态。
加强肌肉疲劳机制的研究，揭示其产生原因和影 响因素，为预防和治疗肌肉疲劳提供理论依据和 新的思路。
研究不同类型肌肉收缩的差异和联系，以及不同 神经肌肉调控机制在肌肉收缩中的作用，有助于 进一步了解肌肉收缩的多样性和复杂性。
研究肌肉收缩和能量代谢之间的相互关系，有助 于更全面地了解肌肉收缩的生理功能和调节机制 。
THANKS
谢谢您的观看
05
肌肉收缩的异常与调控
肌肉痉挛的成因与防治
总结词
肌肉痉挛是由于多种原因导致的肌肉不自主收缩，通常伴随着疼痛和不适。
6运动学-肌肉
决定肌力的因素
▪ 绝对肌力（肌力比）:单位肌肉横截面产 生的最大肌力。
▪ 决定绝对肌力的因素 ▪ （1）肌肉的生理横切面积： ▪ （2）神经元募集率： ▪ （3）肌肉的初长度： ▪ 决定耐力的因素
（1）肌肉的生理横切面积
▪ 肌肉的生理横切面积是指一块肌肉全部肌纤 维的横切面积的总和。
▪ 肌肉的生理横切面积决定了肌力的大小。 ▪ 肌肉的生理横切面大，肌力较大，但收缩幅
成的收缩总次数或所经历的时间来衡量。 ▪ 决定肌肉耐力的因素：
▪ 肌力 ▪ 运动强度 ▪ 运动时募集的肌纤维的类型
▪ 肌红蛋白储备 ▪ 能量代谢 ▪ 血液供应特点
决定耐力的因素
▪ 耐力的大小与肌力的大小呈明显的正相关，与运 动强度成反比。
▪ 高强度运动时募集极易疲劳的白肌纤维，故不能
持久进行。（白肌纤维含较多的肌原纤维，而肌 红蛋白和细胞色素较少，运动时收缩的速度快而
度较小，适合于力量性运动，如半腱肌、肱 肌、肩胛下肌； ▪ 肌肉生理横切面积较小，肌力较小，但收缩 幅度较大，适合于快速运动，如缝匠肌。
（2）神经元募集率
▪ 神经元募集率：指在同一块肌肉中肌纤维激活 的百分率，由反射性地或随意性地激活的运动 神经元数量决定。
▪ 大强度收缩时募集率高，肌力大。 ▪ 最大主观努力的收缩，也只能募集一定百分比
▪ 副动肌、固定肌、中和肌通常也称为协调 肌。
▪ 在不同情况下，同一块肌除可以是原动肌 外，也可以是协同肌、拮抗肌、或固定肌。
▪ 例如肱二头肌在屈肘时是原动肌；
▪ 但在屈肩时，它是协同肌；
▪ 在伸肘时它是拮抗肌，
▪ 在作屈腕握拳动作，需固定肘关节时，它 又是固定肌。
（四）肌肉的协作
身体的任何一个动作，都不会只由一块 肌肉来完成，需要由其他许多肌肉相互 协助才能完成。 这种协调而平稳地收缩与舒张，必须在 神经系统功能完好的情况下才能完成。
第一章肌肉的兴奋与收缩
返
细肌丝
回
肌肉的收缩过程
兴奋——收缩耦联 横桥运动引起的肌丝滑行
兴奋——收缩耦联
动作电位沿横管系统 传向肌细胞深部
三联管结构传递 信息
纵管系统对Ca2+的 释放和再聚积
返回
返
横桥运动引起的肌丝滑行
回
1. 当肌浆中离子浓度升高，Ca2+与肌钙蛋白结合，肌动蛋白失去 钩子作用，原肌球蛋白的双螺旋体从肌动蛋白双螺旋结构的沟沿滑 到沟底，暴露出肌动蛋白上与横桥的结合点，含有ATP的横桥与位 点结合，形成肌动蛋白、肌球蛋白——ATP复合体。与此同时，横 桥中的肌球蛋白ATP酶受肌动蛋白激活，使横桥中的ATP迅速水解 成ADP+Pi；放出能量，引起横桥头部向粗肌丝中心方向摆动，牵 拉细丝向肌节中央滑行。
当冲动从神经纤维传至轴突末梢时，轴突末梢出现除 极化，改变神经膜的通透性，使细胞外液中Ca2+进入末梢内， 引起轴浆中200~300个突触小泡破裂，释放出乙酰胆碱，进入 接头间隙。当乙酰胆碱经接头间隙到达终板膜表面时，立即与 膜上的特殊受体（R）相结合，形成R—ACH复合体，引起膜
对Na+、K+通透性改变，而导致除极化，进而触发一个 可传导的动作电位沿肌膜传播至整个肌纤维，引起整 条肌纤维收缩。
局部兴奋的特点
不呈现“全或无”定律
电紧张性扩布 没有不应期 有总和现象
返回
6 兴奋在神经肌肉接 头的传递
神经和肌肉之间无直接的原生质联系， 但神经冲动可传递给肌肉引起肌肉收缩。 这种机能联系是通过神经肌肉接点而进行 的。
神经肌肉接头的结构
突触前膜
突触后膜 突触间隙
兴奋在神经肌肉接头传递的
机制
动作电位的产生机制
生理学——骨骼肌的收缩功能
骨骼肌受到连续多次阈上剌激，如果后一次刺激引 起的收缩复合在前一次刺激引起的收缩的收缩期，那 么肌肉就有可能在前一次收缩的基础上开始新的收缩， 于是各次收缩的张力或长度变化可以融合而叠加起来， 形成光滑的描记曲线。
肌肉收
缩曲线
A
B
C
动作电 位曲线
刺激 标志
终板电位引 发动作电位
电压依从性 Na+通道开放
阈电位
Na+
3、神经-肌肉接头兴奋传递的特征
（1）单向性传递 （2）1对1传递 （3）兴奋传递有一定的时间延搁。 （4）易受药物和其他环境因素的影响
（4）易受药物和其他环境因素的影响
美洲箭毒和-银环蛇毒 可与ACh竞争受体，有 肌松剂的作用。
横桥的作用：
1、可与肌纤蛋白可逆结合。通过横桥连续的向 M线方向扭动，牵拉细肌丝向暗带中央滑行。
2、具有ATP酶的作用。
肌纤蛋白 单体呈球形，聚合成双螺旋
{ 结构，是细肌丝的主干，横桥结合位点
细肌丝 原肌凝蛋白
肌钙蛋白
原肌凝蛋白
肌钙蛋白
肌纤蛋白
2、肌丝滑行的基本过程
I C
T
兴奋-分泌 耦联
（二）影响骨骼肌收缩效能的因素
1、前负荷-初长度对肌肉收缩的影响： 张力-长度曲线
前负荷是肌肉收缩之前就加在肌肉上的负荷 或阻力。
初长度：肌肉收缩之前由于前负荷使之被动 拉长而具有的长度。
收 缩 成 分
串 联 弹 性 成 分
肌肉的力学模型(Hill模型)
静息张力（被动张力）：肌肉在静息状态下 受前负荷作用而被动拉长，由于肌肉的弹性回 缩力而产生的张力。
{ 横管系统(transverse tubule) 纵管系统(longitudinal tubule) 肌质网 (sarcoplasmic reticulum)
运动生理学(第4课时)-第一章-肌肉的活动2018.8.28
骨骼肌的收缩形式—等长收缩
骨骼肌的收缩形式—离心收缩
肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩称为离心收缩（eccentric contraction）。如下蹲时，股四头肌在收缩的同时被拉长，以控制重力 对人体的作用，使身体缓慢下蹲，起缓冲作用。离心工作也称为退让工 作。如，搬运重物时将重物放下；下坡跑，下楼梯属于离心收缩。离心 收缩可防止运动损伤。从高处跳下时，脚先着地，通过反射活动使股四 头肌和臀大肌产生离心收缩。肌肉离心收缩的制定作用，减缓了身体的 下落速度，不致于使身体造成损伤。离心收缩时肌肉做负功。
骨骼肌的收缩形式—超等长收缩
超等长收缩（plyometric contraction）是指骨骼肌工作时先做离心式 拉长，继而做向心式收缩的一种复合式收缩形式。
其优点在于，在做离心收缩工作时，肌肉先被迅速拉长，在肌肉被拉长 过程中，肌肉的牵张感受器受到刺激并产生兴奋，导致肌肉产生牵张反 射性收缩。当肌肉被拉长后所产生的弹性势能，拉长后产生的牵张反射 性收缩，以及主动向心收缩所产生的力量形成合力时，肌肉将产生较大 收缩力。跳深练习时股四头肌进行的就是一种典型的超等长收缩。
绝对肌力：175kg 相对肌力：175/73=2.397
体重73kg，抓举175kg
骨骼肌收缩的力学表现
抓举
挺举
骨骼肌收缩的力学表现
骨骼肌收缩的力学表现
身高1.5m，体重48kg，抓举95kg 95÷48=1.979
升高1.65m，体重74.4kg， 抓举128kg
128÷74.4=1.720
骨骼肌的物理特性受温度影响，当温度下降时，肌浆内各分子 间的摩擦力加大，肌肉的粘滞性增加伸展性和弹性下降；当温 度升高时，肌肉粘滞性下降，伸展性和弹性增加。
身体力量训练的生物力学及应用分析
身体力量训练的生物力学及应用分析第一章引言随着时代的变迁和人们生活方式的改变，身体力量训练在诸多领域中崭露头角，成为了塑造身体形态和增加身体机能的重要手段。
然而，如何利用生物力学原理分析身体力量训练的效果，实现科学训练和最大化身体潜力的发挥，仍然是一个不容忽视的问题。
本文将重点探讨身体力量训练的生物力学原理和应用分析，为身体力量训练爱好者和教练提供一些科学的参考。
第二章生物力学与身体力量训练生物力学是研究生物体力学原理和运动机能的学科，身体力量训练是运用生物力学原理刺激肌肉，增强肌肉力量和体能的训练方式。
生物力学与身体力量训练紧密相关。
2.1 肌肉收缩原理肌肉收缩是身体力量训练的基本原理。
生物力学上，肌肉收缩可分为等长收缩和等压收缩。
等长收缩是肌肉在缩短的同时产生力量，如举哑铃时，肱三头肌等长收缩。
等压收缩是肌肉不发生位移但产生力量，如在负重下进行的平板支撑。
2.2 训练强化原理在身体力量训练中，训练强化原理是指在重复练习相同动作的过程中，肌肉适应会逐渐增强，增加力量和体能，如同样的重量下，经过一段时间的训练后能够完成更多的次数。
2.3 惯性作用原理在身体力量训练中，通过利用惯性作用原理，肌肉群可以更快地产生力量和动作。
例如在向上跳跃时，先下蹲积累能量，然后利用惯性作用迅速跳起来。
2.4 身体力量训练方式根据生物力学原理和训练强化原理，身体力量训练可以分为自重训练、器械训练和重量训练。
自重训练是利用自身重量来训练身体，包括俯卧撑、引体向上、仰卧起坐等常见动作。
器械训练是利用器械进行训练，如哑铃、杠铃等。
重量训练是利用大重量进行训练，通常使用杠铃和哑铃等。
第三章生物力学在肌肉训练中的应用分析生物力学在肌肉训练中的应用，是科学训练和最大化身体潜力发挥的关键。
3.1 训练目标与训练计划的制定在进行身体力量训练之前，需要根据自身的身体情况，确定训练目标和计划。
例如，如何选择训练方式、器械和重量，以达到最佳的训练效果。
第三章第四节肌肉的收缩功能
第三章第四节肌肉的收缩功能肌肉的收缩功能是人体运动的基础。
在肌肉收缩过程中，肌肉纤维发生短缩，产生力量，使人体能够进行各种活动，如行走、跑步、举重等。
本文将解析肌肉收缩的机理、影响肌肉收缩功能的因素以及如何通过训练来提升肌肉收缩功能。
肌肉收缩的机理主要涉及到肌纤维、肌节、肌原纤维和肌动蛋白。
肌纤维是肌肉的基本单位，由多个肌节组成。
肌节内有数以百计的肌原纤维，它们形成了肌肉的纵横排列。
肌原纤维内含有肌动蛋白，其中包括肌球蛋白和肌动蛋白。
肌收缩的过程可以分为三个阶段：兴奋阶段、收缩阶段和放松阶段。
兴奋阶段是指神经冲动通过神经细胞传导到肌纤维，引起肌肉纤维内的肌节释放出钙离子。
钙离子与肌球蛋白结合，使肌动蛋白发生构象改变，从而使肌原纤维缩短。
这是肌肉收缩的关键步骤。
收缩阶段是肌原纤维缩短的过程，肌球蛋白和肌动蛋白之间的结合力增强，使肌纤维发生收缩。
放松阶段是在神经冲动停止后，肌纤维内的肌节停止释放钙离子，肌原纤维恢复松弛状态。
肌肉收缩功能受多种因素影响。
首先是神经系统的调控作用。
神经系统向肌纤维传导神经冲动，控制肌肉收缩的频率和力量。
如果神经系统受伤或功能异常，肌肉收缩功能将受到影响。
其次是肌肉本身的健康状况和结构。
肌肉的健康状况决定了能否正常进行肌肉收缩，如肌肉纤维的数量和质量是否正常等。
另外，肌肉的结构也会影响收缩功能，如肌肉纤维的排列方式和长度等。
此外，营养供应也是影响肌肉收缩功能的重要因素。
肌肉需要充足的营养物质供给，如蛋白质、碳水化合物和脂肪等，以维持正常的代谢和生长。
缺乏营养物质会导致肌肉疲劳和功能下降。
最后，运动训练对肌肉收缩功能的提升有重要作用。
通过适当的训练，可以增加肌肉纤维的数量和质量，改善肌肉结构，提高肌肉收缩的力量和速度。
此外，运动训练还可以促进神经系统的适应和调节，提高神经冲动传导效率，增加肌肉收缩的敏感性和协调性。
总结起来，肌肉的收缩功能是人体运动的基础，其机理涉及肌纤维、肌节、肌原纤维和肌动蛋白等多个结构和因素的相互作用。
肌力训练技术分析
肌力3级
抗重力主动运动 抗阻力运动
肌力4级以上
抗阻力运动
抗等张阻力（动力性） 抗等长阻力（静力性） 等速运动 渐进抗阻力
肌力训练技术的作用
① 防止废用性肌萎缩，特别是肢体长期制动后的肌萎缩；
② 防止因肢体创伤、炎症时疼痛所致反射性地抑制脊髓前 角细胞的肌萎缩，促进神经系统损害后的肌力恢复；
到增强肌力的作用，以2/3以上的阻力效果更佳 向心性运动与离心性运动相结合，训练中应重视
离心性运动，控制运动缓慢进行，逐渐使肌肉拉 长，使关节活动度增大。
1、抗等张阻力运动
重量大，重复次数少，有利于发展肌力 重量中等，重复次数多有利于发展肌肉耐力
Байду номын сангаас股四头肌训练器
1、抗等张阻力运动
优点：
4、等速运动
优点：
①顺应性阻力，训练效率高且较安全 ②为动力性，可改善肢体血循环及关节软骨营养 ③可以不同速度训练或模拟功能性速度训练 ④可做向心或离心训练
缺点：
①必须用专用仪器进行，仪器价格昂贵 ②训练操作费时，技术要求较复杂
肌力训练临床应用
0级肌力训练 1级肌力训练 2级肌力训练 3级肌力训练 4级以上肌力训练
3、抗等长阻力运动
优点：
①因不产生明显关节运动，可在关节被固定时、关节内损伤、手 术后或有炎症时早期开始训练，以防止肌肉萎缩，同时有得 于消肿及对关节囊、关节韧带的感受器进行生理刺激，保持 本体感觉不消退
②一般不需特殊器械，随处可行。
缺点：
①有角度特异性即只对增强关节处于训练角度附近约20°范围内 肌力有效，故可能条件下应在全ROM范围内每隔20°左右作一 组等长练习，以全面增强肌力，这种方法称为多角度等长训 练
肌肉的主要收缩形式
肌肉的主要收缩形式
肌肉的主要收缩形式包括以下三种：
1. 缩短收缩（Contraction）：肌肉在收缩时，其长度缩短，肌肉纤维缩短，产生力量和运动。
缩短收缩又可分为向心收缩和离心收缩两种。
- 向心收缩：是指肌肉收缩的同时，受到阻力而被牵引，使肌肉的长度变长。
这种收缩形式常见于人体的伸展、弯曲等动作中。
- 离心收缩：是指肌肉收缩的同时，没有受到阻力而被拉长，使肌肉的长度变短。
这种收缩形式常见于人体的重力下降、制动等动作中。
2. 等长收缩（Isotonic Contraction）：是指肌肉收缩时，其长度不变，但肌肉的张力增加。
等长收缩可以分为强直收缩和弱直收缩两种。
- 强直收缩：是指肌肉收缩时，肌肉的张力非常大，但肌肉的长度不变。
这种收缩形式常见于人体的举重、拉伸等动作中。
- 弱直收缩：是指肌肉收缩时，肌肉的张力相对较小，但肌肉的长度不变。
这种收缩形式常见于人体的日常活动中，如握紧物品、提起重物等。
3. 等积收缩（Isometric Contraction）：是指肌肉收缩时，肌肉的张力
增加，但肌肉的长度不变，肌肉纤维的长度不发生改变。
这种收缩形式常见于人体的固定姿势、保持平衡等动作中。
第二节 肌肉收缩的形式及力学分析
4.肌肉酸疼 4.肌肉酸疼
肌肉做退让工作时容 易引起肌肉酸疼和损伤。 易引起肌肉酸疼和损伤 。 研究表明， 研究表明 ， 大负荷肌 肉 离心 收缩 比 肉离 心 收缩比 向 心收缩 更 容易 引起 肌 更容 易 引起肌 肉 酸疼和 肌 纤维 超微 结 肌纤 维 超微结 构 以及收 缩蛋白代谢的变化 。
2.肌电 2.肌电
在负荷相同的情况下，离心收缩的IEMG较向心收缩低。 IEMG较向心收缩低 在负荷相同的情况下，离心收缩的IEMG较向心收缩低。
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3.代谢
在输出功率相同的情况下， 在输出功率相同的情况下，肌肉离心收缩时 所消耗的能量低于向心收缩， 所消耗的能量低于向心收缩，其耗氧量也低于 向心收缩。 向心收缩。 肌肉离心收缩，心率、心输出量、 肌肉离心收缩，心率、心输出量、肺通气 肺换气效率、 量、肺换气效率、肌肉的血流量和肌肉温度等 均低于向心收缩。 均低于向心收缩。
第二节肌肉收缩的形式及力学分析 一、肌肉收缩的形式 (一)缩短收缩（又称向心收缩） 缩短收缩（又称向心收缩）
概念：肌肉收缩时，长度缩短的收缩。 概念：肌肉收缩时，长度缩短的收缩。 特点：收缩时肌肉长度缩短、 特点：收缩时肌肉长度缩短、起止点相互 靠近，引起身体运动。 靠近，引起身体运动。
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邢台）肌肉的长度： 决定肌肉工作时能缩短的最大距离 最大距离。 决定肌肉工作时能缩短的最大距离。 每块肌肉中肌小节的长度相对是一样的。 每块肌肉中肌小节的长度相对是一样的。 肌肉长度大 表明串联着的肌小节数量多， 肌肉长度大，表明串联着的肌小节数量多， 肌肉收缩时，缩短的程度就大。 肌肉收缩时，缩短的程度就大。 肌纤维平行排列的肌肉， 肌纤维平行排列的肌肉，在其它条件相同 时，其机械功的大小与肌肉长度成正相关 即肌肉越长，缩短的距离越大， （即肌肉越长，缩短的距离越大，肌肉作功 能力就越大）。 能力就越大）。
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（三）肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩的影响： 肌肉收缩能力：指与负荷无关、决定肌缩效 应的内在特性。 肌肉收缩能力↑→肌缩速度、幅度和张力↑ 肌肉收缩能力↓→肌缩速度、幅度和张力↓
调节和影响肌肉收缩能力的内在因素： 神经递质、体液物质、病理因素和药物等。 如甲状腺素和体育锻炼能提高心肌肌球蛋白的 ATP酶 活性，增强心肌收缩力。老年人因心肌肌球蛋白分子 邢台学院体育系 张贵婷 结构的改变，ATP酶活性降低，心肌收缩力减弱。
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2、运动对肌肉结缔组织的影响： （1）长期运动可提高肌腱的抗张力量和抗断 裂力量。 肌腱是由成束的胶元纤维组成。
肌腱横截面积远小于肌肉，但抗张应力很大。 -1 运动时肌腱抗张应力约350—420kg.cm ，其安全应 力大约为断裂应力的三分之一，为210kg.cm-1。 肌腱抗张应力通常超过其骨上附着点的抗张应力。 因而运动损伤时，常导致肌腱撕脱而不是断裂。
4.肌肉酸疼
肌肉做退让工作时容 易引起肌肉酸疼和损伤。 研究表明，大负荷肌 肉离心收缩比向心收缩 更容易引起肌肉酸疼和 肌纤维超微后的 肌肉酸疼之比较 离心收缩导致的肌肉酸疼最明显， 邢台学院体育系 张贵婷 向心收缩导致的肌肉酸疼最不明显
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(五)肌肉的弹性成分：
1、肌肉的弹性成分是结缔组织。
弹性成分和肌肉的收缩成分呈串联或并联关系。
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弹性成分包括： 肌肉的结缔组织(包括肌肉两端的肌腱和肌 肉内部的肌内膜、肌束膜、肌外膜),肌节中的 Ｚ线和Ｍ线等。 1、当收缩成分收缩时，弹性成分被拉长，将一 部分能量以弹性势能的形式贮存起来； 2、当能量贮存足够大时，以弹性反作用力形式 释放出来，克服负荷阻力，使负荷产生移动。
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（2）肌肉的长度： 决定肌肉工作时能缩短的最大距离。 每块肌肉中肌小节的长度相对是一样的。 肌肉长度大，表明串联着的肌小节数量多， 肌肉收缩时，缩短的程度就大。 肌纤维平行排列的肌肉，在其它条件相同 时，其机械功的大小与肌肉长度成正相关 （即肌肉越长，缩短的距离越大，肌肉作功 能力就越大）。
等动收缩和等张收缩区别 等动收缩时在整个运动范围内都能产生最 大的肌张力，等张收缩则不能。 等动收缩的速度可以根据需要进行调节。
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邢台学院体育系 张贵婷 等动收缩时在整个运动范围内肌肉都产生最大张力
(二)拉长收缩（离心收缩）：肌肉在收缩 产生张力的同时被拉长的收缩。
下蹲时：股四头肌在收缩 的同时被拉长，以控制重 力对人体的作用，使身体 缓慢下蹲，起缓冲作用。 搬运重物时：将重物放下、 下坡跑和下楼梯等需要肌 肉进行离心收缩。
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(三)等长收缩
肌肉在收缩对其长度不变。
（为静力收缩）
如体操中的“十字支撑”、“直角支撑”
和武术中的站桩 。
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骨骼肌不同收缩形式的比较 1.力量
同一块肌肉，在收缩速度相同的情况下，离心收缩 可产生最大的张力。
离心收缩产生的力量比向心收缩大50%左右，比等长 收缩大25%左右。
肌肉力量增加可以提高运动速度。
邢台学院体育系 张贵婷 握推力量不同的人在不同负荷下的运动时间
（四）肌肉收缩的总和 1、单收缩： 整块肌肉或单个肌纤维接受一次刺激后， 产生一个动作电位→ 进行一次机械性收缩。
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2、强直收缩： 肌肉接受间隔时间很短的连续刺激→发生 的持续缩短状态。
当屈肘举起一恒定负荷时肌肉收缩产生的张力随关节 邢台学院体育系 张贵婷 角度而变化
1、等张收缩:
肌肉在收缩时, 张力相等,长度发 生改变的收缩.
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2、等动收缩
在整个关节运动范围内肌肉以恒定的速度， 且肌肉收缩时产生的力量始终与阻力相等的肌 肉收缩。
等动练习是提高肌肉力量的有效手段。
肌肉收缩的形式 邢台学院体育系 张贵婷
强直收缩是各次单收缩的机械叠加现象。 • 强直收缩并非动作电位的叠加，动作电位始 终是分离的，所以强直收缩的收缩幅度和收缩力 比单收缩大。
①不完全强直收缩:当新刺激落在前一次收缩的 舒张期,所出现的强而持久的收缩过程称之。 ② 完全强直收缩: 当新刺激落在前一次收缩的 缩短期,所出现的强而持久的收缩过程称之。
2.肌电
在负荷相同的情况下，离心收缩的IEMG较向心收缩低。
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3.代谢
在输出功率相同的情况下，肌肉离心收缩时 所消耗的能量低于向心收缩，其耗氧量也低于 向心收缩。
肌肉离心收缩，心率、心输出量、肺通气 量、肺换气效率、肌肉的血流量和肌肉温度等 均低于向心收缩。
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(六)肌肉的功率和机械功
1、肌肉的做功 物体在力的作用下移动—该力对物体作功。 其值等于力和物体沿力方向移动距离的乘积。 公式表示： W（功）＝F（力）· S（距离）cosθ （θ为F和S之间夹角）
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肌肉作功主要是指肌肉作的机械功。 肌肉机械功的大小取决于： 肌肉收缩时产生的张力和肌肉长度变化。 （1）肌肉的生理横断面： 是肌肉所有肌纤维横断面积的总和。 在其它条件相同下，肌肉生理横断面愈大， 包含的肌纤维也愈多，它所产生的张力也愈大。
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长期运动可提高肌腱的抗张力量和抗断裂力量 ☆运动训练可提高肌腱的抗张应力，特别是肌 腱与骨结合区的结合能力和力量，使肌腱能承 受更大的拉力。 ☆肌腱工作能力的提高可能与运动导致肌腱增 粗和胶元含量增加有关。
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（2）长期运动可使肌中结缔组织肥大。 肌肉超负荷训练后，在引起肌肉肥大的 同时，肌中结缔组织也相应增加。
三种肌肉收缩形式的比较
二、肌肉收缩的力学分析
（一）肌肉收缩的张 力—速度关系：
力量-速度曲线：
张力大小：取决于活化的 横桥数目；
收缩速度：取决于能量释 放速率和肌球蛋白ATP酶 活性，与活化的横桥数目 无关。
邢台学院体育系 张贵婷 力量-速度曲线（离体肌肉）
（二）肌肉收缩的长度—张力关系：
肌节最适初长（2.02.2m）：粗细肌丝重叠 佳，肌缩速度、幅度和 张力最大； 大于最适初长：粗细肌 丝重叠↓，肌缩速度、 幅度和张力↓； 小于最适初长：粗细肌 丝重叠↓，肌缩速度、 幅度和张力虽然↑，但 不如最适初长时。