运动生理学——5-肌肉收缩形式与力学特征
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• 更多横桥处于活化状态，肌力增加 • 同时抑制ATP水解，能力释放率下降，收缩速度 下降
Training and v-f curve
Velocity of shorting Velocity of shorting Velocity of shorting 100%P0组 0%P0组
Before training After training
例：肱二头肌在关节角度为 120°时最大，而在 30°时 最小（极点产生的部位）
等张收缩：张力恒定，长度变化 如：屈肘提重物
要完成整个关节运动范围内的等张收缩，所要 克服的负荷不能超过张力最小的关节角度所能 克服的最大阻力.
等动收缩：收缩速度相对恒定，肌张力可 随关节角度变化而改变。
load Velocity of shorting
load
60%P0组
30%P0组
load
load
速度张力曲线在运动训练中的应用
• 无负荷训练能有效增进速度素质 • 最大负荷训练能有效增进力量素质 • 根据竞技项目的特点应合理安排训练模式 例如：①柔道项目以发展力量素质为主， 大负荷训练原则。 ②乒乓球、击剑等项目以发展速度素 质为主，小负荷高速度训练原则 ③投掷类项目，力量、速度素质同样 重要，负 荷、速度合理搭配
100
最 大 主 动 张 力 %
50
70
100 肌肉初长度 % 静息长度
130
长度张力曲线在训练中的应用
• 经常反复的动作训练可以使本体感受性反射精确调 控肌肉，使每次发力时，肌肉都处在最适前负荷位 置。
• 最适初长度对速度和力量的发挥同样重要。
Biblioteka Baidu
上臂屈伸的肌 电图测试 示上、前臂贴 付的表面电极 和肘部的关节 角度计
关节角度计
臂直立下垂、前臂旋后位 肘屈伸运动
俯卧、臂支撑、肘屈伸肌电图
三、肌肉收缩的力学特征
（一）后负荷对肌肉收缩的影响 ——张力与速度关系
力量——速度曲线
• 机制：
– 肌肉收缩时产生的张力大小，取决于活化的 横桥数目 – 收缩速度则取决于能量释放速率和肌球蛋白 ATP酶活性 – 后负荷增加时：
Muscle tension is transmitted to bone as the contractile component tightens the series-elastic component.
If muscle tension
overcomes a load, it pulls the insertion toward the origin.
• 肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩称为 离心收缩 ，又称拉长收缩。 • 离心收缩的作用：
– 缓冲作用:
• 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。
– 防止运动损伤
• 如从高处跳下时，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缓冲加速度，不致于使身体造成损伤。
– Concentric contraction = muscle applies force as it shortens （向心收缩） – Eccentric contraction = muscle applies force as it lengthens （离心收缩）
• Muscles come in antagonistic (opposing) pairs.
（二）前负荷对肌肉收缩的影响
------初长度与张力关系
• 收缩前就加在肌肉上的负荷 叫做前负荷，又称初长度
• 为有利于肌肉力量的发挥应 预先拉长肌肉。
原因：
1. 肌肉的适宜初长度稍长于肌肉在身体中的 “静息 长度” 2. 肌节长度为 2.0-2.2 微米时，粗细肌丝处于最理想 的重叠状态，此时活化的横桥数目最多，收缩张 力最大 3. 肌肉被预先拉长可以抵消其主动收缩时所要克服 的弹性成分产生的阻力 4. 预先拉长肌肉，蓄积势能，可以增大肌肉爆发力。 例：篮球出手动作
Sample Exercises
Bench Press
Push-Up
（四）向心与离心收缩的比较
（1）在肌肉主动收缩力相同情况下，力量的外部表 现: 离心收缩向心收缩。 原因: ①牵张反射，离心收缩肌肉受到强烈牵拉反射性 的引起收缩而产生较大的张力。 ②离心收缩时外力的一部分克服了肌肉中弹性成 分产生的张力，另一部分克服肌肉主动张力即： 外力=肌肉主动收缩力+弹性阻力；而向心收缩 时，肌肉的主动收缩力克服外力、弹性阻力即： 外力=肌肉主动收缩力-弹性阻力
• 等张收缩中所能举起的最大重量只能是 张力最小的关节角度所能承受的最大重 量，这是等张训练的不足之处
• 等动训练时，整个关节范围内肌肉都能 进行最大用力的收缩，是对肌肉的力量 增长最有效的方法之一，但是必须借助 于特殊力量器械，这是等动训练的不足 之处
（三）离心收缩（ Eccentric
contraction ）特点
• 不能克服阻力做机械功 • 仍消耗能量（生热），是肌肉静力性工作的基 础 • 对支撑和保持某种姿势起重要作用
(二)向心收缩(Concentric contraction)
• 定义：肌肉收缩产生的张力大于外力，肌肉长度缩 短、起止点相互靠近。 • 肌肉张力增加出现在前，长度缩短发生在后，张力 大于外力 • 肌肉收缩时所产生的张力随关节角度而变化，
（2）在外力负荷相同情况下，离心收缩的积分肌电 最低； （3）在输出功率相同的情况下，离心收缩所消耗能 量最低； （4）肌肉拉伤一般发生在离心收缩状态下。
（5）在做力竭性运动后，离心收缩引起的肌肉酸痛 最明显：
原因 ①离心收缩所克服的张力>向心收缩，高牵张力量会加重 肌纤维损伤
②肌肉被动牵拉时，肌腱部位首先受力，引起腱反射和 腱器官的传入冲动增加，而肌肉的痛觉感受器主要分 布于肌腱组织周围，所以离心收缩时痛感较明显 ③离心收缩后肌肉温度增加比向心收缩明显，而温度升 高会使感觉神经末梢更敏感，从而使痛觉更强烈。
Contractile component (sarcomeres) Series-elastic component (connective tissue/tendon) Load
Load
（一）等长收缩（ isometric ）
• 定义：肌肉收缩产生的张力等于外力时，肌肉 虽积极收缩但长度不变
– 如试图拉起根本拉不起的杠铃时
二. Types of muscle contraction 骨骼肌的收缩形式
• 根据收缩时肌肉长度的变化，把肌肉收缩分 为三类：
–等长收缩 –向心收缩（缩短收缩）包括等张和等动收缩 –离心收缩（拉长收缩）
• 在完成工作或对抗地心引力对身体的作用时， 这几种收缩往往同时或按顺序发生。
• Static (isometric) exercise = muscle contraction without a change in the length of the muscle （静力性收缩，又 称等长收缩） • Dynamic (isotonic) exercise = muscle contraction with a change in the length of the muscle（动力性收缩）
复习题
1. 不同训练形式对不同肌纤维类型的影响 包括[ ]、[ ] 两方面 2. 快肌纤维的耐疲劳性比慢肌纤维[ ]； 其兴奋的阈值比慢肌纤维 [ ]；所以比慢 肌纤维更不容易被兴奋 3. 描述肌丝滑行过程 4. 解释神经肌肉兴奋收缩藕联机制
第三节 肌肉收缩形式与力学特征
一. 骨骼肌的特性 生理特性：兴奋性;收缩性 物理特性： 伸展性； 弹性：结缔组织（肌腱、肌膜、M线、Z线等） 粘滞性 受温度影响
Training and v-f curve
Velocity of shorting Velocity of shorting Velocity of shorting 100%P0组 0%P0组
Before training After training
例：肱二头肌在关节角度为 120°时最大，而在 30°时 最小（极点产生的部位）
等张收缩：张力恒定，长度变化 如：屈肘提重物
要完成整个关节运动范围内的等张收缩，所要 克服的负荷不能超过张力最小的关节角度所能 克服的最大阻力.
等动收缩：收缩速度相对恒定，肌张力可 随关节角度变化而改变。
load Velocity of shorting
load
60%P0组
30%P0组
load
load
速度张力曲线在运动训练中的应用
• 无负荷训练能有效增进速度素质 • 最大负荷训练能有效增进力量素质 • 根据竞技项目的特点应合理安排训练模式 例如：①柔道项目以发展力量素质为主， 大负荷训练原则。 ②乒乓球、击剑等项目以发展速度素 质为主，小负荷高速度训练原则 ③投掷类项目，力量、速度素质同样 重要，负 荷、速度合理搭配
100
最 大 主 动 张 力 %
50
70
100 肌肉初长度 % 静息长度
130
长度张力曲线在训练中的应用
• 经常反复的动作训练可以使本体感受性反射精确调 控肌肉，使每次发力时，肌肉都处在最适前负荷位 置。
• 最适初长度对速度和力量的发挥同样重要。
Biblioteka Baidu
上臂屈伸的肌 电图测试 示上、前臂贴 付的表面电极 和肘部的关节 角度计
关节角度计
臂直立下垂、前臂旋后位 肘屈伸运动
俯卧、臂支撑、肘屈伸肌电图
三、肌肉收缩的力学特征
（一）后负荷对肌肉收缩的影响 ——张力与速度关系
力量——速度曲线
• 机制：
– 肌肉收缩时产生的张力大小，取决于活化的 横桥数目 – 收缩速度则取决于能量释放速率和肌球蛋白 ATP酶活性 – 后负荷增加时：
Muscle tension is transmitted to bone as the contractile component tightens the series-elastic component.
If muscle tension
overcomes a load, it pulls the insertion toward the origin.
• 肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩称为 离心收缩 ，又称拉长收缩。 • 离心收缩的作用：
– 缓冲作用:
• 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。
– 防止运动损伤
• 如从高处跳下时，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缓冲加速度，不致于使身体造成损伤。
– Concentric contraction = muscle applies force as it shortens （向心收缩） – Eccentric contraction = muscle applies force as it lengthens （离心收缩）
• Muscles come in antagonistic (opposing) pairs.
（二）前负荷对肌肉收缩的影响
------初长度与张力关系
• 收缩前就加在肌肉上的负荷 叫做前负荷，又称初长度
• 为有利于肌肉力量的发挥应 预先拉长肌肉。
原因：
1. 肌肉的适宜初长度稍长于肌肉在身体中的 “静息 长度” 2. 肌节长度为 2.0-2.2 微米时，粗细肌丝处于最理想 的重叠状态，此时活化的横桥数目最多，收缩张 力最大 3. 肌肉被预先拉长可以抵消其主动收缩时所要克服 的弹性成分产生的阻力 4. 预先拉长肌肉，蓄积势能，可以增大肌肉爆发力。 例：篮球出手动作
Sample Exercises
Bench Press
Push-Up
（四）向心与离心收缩的比较
（1）在肌肉主动收缩力相同情况下，力量的外部表 现: 离心收缩向心收缩。 原因: ①牵张反射，离心收缩肌肉受到强烈牵拉反射性 的引起收缩而产生较大的张力。 ②离心收缩时外力的一部分克服了肌肉中弹性成 分产生的张力，另一部分克服肌肉主动张力即： 外力=肌肉主动收缩力+弹性阻力；而向心收缩 时，肌肉的主动收缩力克服外力、弹性阻力即： 外力=肌肉主动收缩力-弹性阻力
• 等张收缩中所能举起的最大重量只能是 张力最小的关节角度所能承受的最大重 量，这是等张训练的不足之处
• 等动训练时，整个关节范围内肌肉都能 进行最大用力的收缩，是对肌肉的力量 增长最有效的方法之一，但是必须借助 于特殊力量器械，这是等动训练的不足 之处
（三）离心收缩（ Eccentric
contraction ）特点
• 不能克服阻力做机械功 • 仍消耗能量（生热），是肌肉静力性工作的基 础 • 对支撑和保持某种姿势起重要作用
(二)向心收缩(Concentric contraction)
• 定义：肌肉收缩产生的张力大于外力，肌肉长度缩 短、起止点相互靠近。 • 肌肉张力增加出现在前，长度缩短发生在后，张力 大于外力 • 肌肉收缩时所产生的张力随关节角度而变化，
（2）在外力负荷相同情况下，离心收缩的积分肌电 最低； （3）在输出功率相同的情况下，离心收缩所消耗能 量最低； （4）肌肉拉伤一般发生在离心收缩状态下。
（5）在做力竭性运动后，离心收缩引起的肌肉酸痛 最明显：
原因 ①离心收缩所克服的张力>向心收缩，高牵张力量会加重 肌纤维损伤
②肌肉被动牵拉时，肌腱部位首先受力，引起腱反射和 腱器官的传入冲动增加，而肌肉的痛觉感受器主要分 布于肌腱组织周围，所以离心收缩时痛感较明显 ③离心收缩后肌肉温度增加比向心收缩明显，而温度升 高会使感觉神经末梢更敏感，从而使痛觉更强烈。
Contractile component (sarcomeres) Series-elastic component (connective tissue/tendon) Load
Load
（一）等长收缩（ isometric ）
• 定义：肌肉收缩产生的张力等于外力时，肌肉 虽积极收缩但长度不变
– 如试图拉起根本拉不起的杠铃时
二. Types of muscle contraction 骨骼肌的收缩形式
• 根据收缩时肌肉长度的变化，把肌肉收缩分 为三类：
–等长收缩 –向心收缩（缩短收缩）包括等张和等动收缩 –离心收缩（拉长收缩）
• 在完成工作或对抗地心引力对身体的作用时， 这几种收缩往往同时或按顺序发生。
• Static (isometric) exercise = muscle contraction without a change in the length of the muscle （静力性收缩，又 称等长收缩） • Dynamic (isotonic) exercise = muscle contraction with a change in the length of the muscle（动力性收缩）
复习题
1. 不同训练形式对不同肌纤维类型的影响 包括[ ]、[ ] 两方面 2. 快肌纤维的耐疲劳性比慢肌纤维[ ]； 其兴奋的阈值比慢肌纤维 [ ]；所以比慢 肌纤维更不容易被兴奋 3. 描述肌丝滑行过程 4. 解释神经肌肉兴奋收缩藕联机制
第三节 肌肉收缩形式与力学特征
一. 骨骼肌的特性 生理特性：兴奋性;收缩性 物理特性： 伸展性； 弹性：结缔组织（肌腱、肌膜、M线、Z线等） 粘滞性 受温度影响