NSCA-CSCS体能教练笔记

人体骨骼数量

人体约有206块骨骼，准确的数字可能会因人而异。这种相对较轻但是很坚固的结构起到了提供杠杆、支撑以及保护的作用

骨密度增加

有几种情况可以对成人骨骼产生正面影响，这其中大多数是使用肌肉的结果。当身体承受较大负荷(工作和抗阻训练)时，骨密度和骨矿物质含量将增加。如果身体执行具有较强冲击性和爆发性的动作，也可能发生类似的变化。类似的骨密度提高的情况在从事体操活动，或其他涉及高力量、高爆发力及硬落地活动的人群中都能被观测到。影响骨骼适应的其他因素包括中轴骨是否承受负荷，以及负荷发生的频率。由于骨骼的适应期比骨骼肌长，所以改变刺激的频率、强度和形式非常重要。

标记上拼音：

锁骨 (suǒ gǔ)
肩胛骨 (jiān jiǎ gǔ)
胸骨 (xiōng gǔ)
肱骨 (gōng gǔ)
肋骨 (lèi gǔ)
脊柱 (jǐ zhù)
髂嵴 (qià jí)
骨格 (gǔ gé)
尺骨 (chǐ gǔ)
盆骨 (pén gǔ)
骨腕 (gǔ wàn)
掌骨 (zhǎng gǔ)
股骨 (gǔ gǔ)
髌骨 (bìn gǔ)
胫骨 (jìng gǔ)
腓骨 (féi gǔ)
跖骨 (zhí gǔ)

关节

骨与骨之间的连结叫关节。纤维关节（例如颅骨的骨缝)几乎不能活动，软骨关节（例如椎间盘)的活动范固有限，滑膜关节（例如肘关节和膝关节)的活动范围相当大。运动和锻炼的动作主要围绕着滑膜关节发生，而滑膜关节的最主要特征是摩擦力低、活动范围大。组成关节的骨的末端覆盖着光滑的透明软骨，并且整个关节被包裹在充满滑液的关节囊中。滑膜关节通常还有韧带和关节内软骨作为辅助结构

关节分类

几乎所有的关节运动都涉及围绕，点或轴的旋转。关节可以依据其能够发生旋转的方向的数量进行分类。单轴关节（例如时关节）像铰链一样运作，基本上只围绕一个轴旋转。膝关节经常被认为是一个铰链关节，但事实上，其旋转轴会根据关节活动范围而发生改变。双轴关节（例如踝关节和腕关节)可以围绕两个相互垂直的轴转动。多轴关节（例如肩关节这样的球窝关节)可以围绕定义空间的三个相互垂直的轴转动。

标记上拼音：

三角肌 (sān jiǎo jī)
胸大肌 (xiōng dà jī)
肱二头肌 (gōng èr tóu jī)
腹直肌 (fù zhí jī)
肱肌 (gōng jī)
腹外斜肌 (fù wài xié jī)
肱桡肌 (gōng ráo jī)
指屈肌 (zhǐ qū jī)
长收肌 (cháng shōu jī)
股薄肌 (gǔ bó jī)
缝匠肌 (féng jiàng jī)
股直肌 (gǔ zhí jī)
股外侧肌 (gǔ wài cè jī)
股内侧肌 (gǔ nèi cè jī)
胫骨前肌 (jìng gǔ qián jī)
斜方肌 (xié fāng jī)
冈下肌 (gāng xià jī)
大圆肌 (dà yuán jī)
肱三头肌 (gōng sān tóu jī)
背阔肌 (bèi kuò jī)
指伸肌 (zhǐ shēn jī)
臀大肌 (tún dà jī)
半腱肌 (bàn jiàn jī)
股二头肌 (gǔ èr tóu jī)
半膜肌 (bàn mó jī)
腓肠肌 (féi cháng jī)
比目鱼肌 (bǐ mù yú jī)

肌肉结构

肌肉讲解

每一块骨骼肌都是一个包含了肌肉组织、结缔组织、神经和血管的器官。纤维状结缔组织，又称肌外膜，覆盖了全身多达430余块骨骼肌。肌外膜与肌肉末端的肌腱相连，肌腱连接着骨膜，骨膜是覆在所有骨骼表面的特化结缔组织；任何肌肉的收缩力都会通过肌腱传导至骨骼。上下肢的肌肉在骨骼上的两个附着端称为近端（靠近躯干）和远端(远离躯干)。躯干肌肉的两个附着端称为上端（靠近头)和下端（靠近脚）。

肌细胞，常被称为肌纤维，呈长条形(有时与整条肌肉的长度相同，是直径为50~100um(和一根头发的直径相当)的圆管状细胞。这些肌纤维在外围有多个细胞核，并且在低倍显微镜下呈现条纹状。在肌外膜内，最多可达150根左右的肌纤维聚集成束(肌束)。肌束被称为肌束膜的结缔组织包裹着。每根肌纤维被称为肌内膜的结缔组织包裹，肌内膜与肌纤维膜相连接。所有结缔组织肌外膜、肌束膜和肌内膜都与肌腱相连，所以肌细胞中产生的张力最终传导至肌腱和与其连接的骨上。

肌细胞是如何被控制的

一个运动神经元和它所控制的肌纤维的接合点称为运动终板或神经肌肉接头。尽管一根运动神经控制着很多甚至成百上干条肌纤维，但每个肌细胞仅有一个神经肌肉接头。一个运动神经元与其控制的肌纤维被称为一个运动单位。在被运动神经激活后，一个运动单位的所有肌纤维会同时收缩。

肌细胞内部结构

肌纤维的内部结构如图1.5所示。肌浆是肌纤维的细胞质，包含由蛋白丝、其他种类蛋白质、储备的糖原、脂肪颗粒、酶和特定细胞器（例如线粒体和肌质网)组成的收缩成分。

肌原纤维内部结构

数百条肌原纤维(每条直径大约为1μm,是一根头发的直径的百分之一)占据了肌浆的大部分空间。肌原纤维包含使肌细胞收缩的器官，这一器官主要由两类肌丝构成：肌球蛋白丝和肌动蛋白丝。肌球蛋白丝(粗肌丝，直径大约为16nm,相当于一根头发丝直径的万分之一)最多可包含200个肌球蛋白分子。

肌球蛋白丝由一个球状头、一个铰链点和一条纤维尾部组成。球状头按规律间隔分布在肌球蛋白丝上且向外突出，一对肌球蛋白丝会构成横桥，与肌动蛋白相互作用。肌动蛋白丝(细肌丝，直径约为6nm)由2条双螺旋状排列的细丝组成。肌球蛋白丝和肌动蛋白丝在构成骨骼肌的最小收缩单位——肌节内，纵向排列。在放松的肌纤维中，肌节平均长度为2.5μm(1cm长的肌肉中大约有4500个肌节)"。每条肌纤维由连续不断的肌节构成。

上图展示了肌球蛋白与肌动蛋白在肌节中的结构与方向。相邻的肌球蛋白丝在肌节中央的M桥彼此相连(H区中央)。肌动蛋白丝在肌节两端对齐并固定在Z线上。Z线在整条肌原纤维不断重复。6条肌动蛋白丝环绕1条肌球蛋白丝，3条肌球蛋白丝环绕1条肌动蛋白丝。

肌动蛋白丝、肌球蛋白和肌节Z线排列形成了骨骼肌上交替出现的深色和浅色纹样，放大之后呈横纹状。深色的A带与肌球蛋白丝的排列一致，而浅色的I带则对应的是2条临近肌节间只包含肌动蛋白丝的部分。Z线位于I带中央，是一条纵贯1带的深色细线。肌节中央的H区只有肌球蛋白丝。当肌肉收缩时，肌动蛋白顺着肌球蛋白滑向肌节中央，这时H区缩短。当Z线被拉向肌节中央时，I带也会缩短。

肌质网是纵小管系统，它平行环绕于每一条肌原纤维，在靠近Z线的位置会形成终末池。钙离子被储存在这些终末池中。钙离子的调节控制了肌肉收缩。T小管又称横小管，它的走向垂直于肌质网并终止于2个终末池之间的Z线附近。因为T小管分布在外围肌原纤维之间，并在细胞表面与肌纤维膜形成连接，因此，动作电位(一种电神经脉冲)在释放时几乎可以同时抵达细胞表面与深处。钙离子因此得以被释放于肌肉中，产生(肌肉)协同收缩。

来自运动神经元的电脉冲(动作电位)发出信号，钙离子从肌质网释放到肌原纤维中，使肌肉产生张力。

最简单地来讲，肌丝滑行学说描述了肌节两端的肌动蛋白丝在肌球蛋白丝上向内侧滑动，并将Z线向肌节中央拉动，从而缩短肌纤维（图1.7)的过程。当肌动蛋白丝在肌球蛋白丝上滑动时，H区和I带都缩短。肌球蛋白横桥摆动（或扭动）对肌动蛋白丝的牵引作用，造成了肌动蛋白丝的活动。由于肌球蛋白横桥每次摆动只能造成肌动蛋白丝的微小位移，整条肌肉上的诸多横桥必须快速、重复摆动，才能造成肌动蛋白丝的明显位移。

肌肉活动的几种阶段

静息阶段

静息阶段在正常静息时，很少会有钙离子出现在肌原纤维中（大部分的钙离子存储在肌质网中)，因此很少有肌球蛋白横桥与肌动蛋白连接。即使肌动蛋白上的结合点被遮盖，肌动蛋白与肌球蛋白仍与彼此保持微弱连接。在储存的钙离子被释放且肌动蛋白结合点被暴露后，该连接会变得牢固，肌肉张力也因此产生。

兴奋一收缩耦联阶段

兴奋一收缩耦联阶段肌球蛋白横桥收缩之前，必须先与肌动蛋白丝形成连接。当肌质网受到刺激而释放钙离子时，钙离子与肌钙蛋白相结合。肌钙蛋白是一种按规律间隔排列在肌动蛋白丝表面，并对钙离子具有亲和力的蛋白质。钙离子和肌钙蛋白的结合会导致另外一个蛋白质分子一原肌球蛋白产生位移。原肌球蛋白沿着双螺旋结构的肌动蛋白丝沟槽分布。此时肌球蛋白横桥便可以更迅速地与肌动蛋白丝连接，从而在肌动蛋白丝被拉向肌节中央时产生肌力。这意味着，一块肌肉产生的瞬时力量与此时肌肉横截面中与肌动蛋白丝结合的横桥数量直接相关。

肌肉产生的瞬时力量取决于此时与肌动蛋白结合的肌球蛋白横桥数量。

收缩阶段

收缩阶段横桥使肌动蛋白丝产生拉动的过程被称为动力冲程，其所需的能量来自三磷酸腺苷（ATP)水解（分解）为二磷酸腺苷(ADP)和磷酸盐(P)的过程。这一过程由横桥上的ATP酶催化。为了使肌球蛋白横桥的球状头脱离肌动蛋白结合点并回到原来的位置，另一个ATP分子必须取代球状头上的ADP。这使肌肉得以继续收缩（如果有可用的钙离子与肌钙蛋白结合)或放松（如果没有可用的钙离子)。值得注意的是，钙离子在骨骼肌中除了控制收缩以外还具有其他重要作用，包括无氧糖酵解和有氧氧化代谢，以及蛋白质合成和降解。

再蓄能阶段

再蓄能阶段只有当这一序列在整块肌肉中不断重复发生时，才能产生明显的肌肉收缩：钙离子与肌钙蛋白结合；肌球蛋白横桥与肌动蛋白结合；动力冲程；肌球蛋白与肌动蛋白分离；肌球蛋白球状头复位。只要肌原纤维中有可用的钙离子、有可以帮助肌球蛋白与肌动蛋白分离的ATP，以及足够多的活跃的肌球蛋白ATP酶催化ATP的分解，那么该过程便可以不断地持续下去。

放松阶段

放松阶段当来自运动神经元的刺激停止时，肌肉便会放松。钙离子被回收到肌质网，这将阻止肌动蛋白丝和肌球蛋白丝之间形成连接。肌动蛋白丝和肌球蛋白丝回到分离状态使肌肉放松。

肌肉的激活

当一个运动神经元激发脉冲信号或动作电位时，它所支配的所有肌纤维同时被激活并产生力。（神经)对肌肉的控制程度取决于每个运动单位包含的肌纤维数量。有些必须以极高精度工作的肌肉，例如眼部肌肉，每个运动神经元最少可能只控制一条肌纤维。这些小肌肉中激活的运动单位的数量的改变，可以产生使眼球精准移动的力量。相比之下，移动腿部的股四头肌对精度的要求就低得多，一个运动神经元可能支配数百条肌纤维。

全或无原则

沿运动神经元传导的动作电位（电流）不能直接激活肌纤维，而是通过化学传递方式来激活被支配的肌纤维。当动作电位传到轴突末梢时，引起神经递质乙酰胆碱的释放，其通过扩散穿过神经肌肉接头，引起肌纤维膜的兴奋。一旦释放的乙酰胆碱达到阈值，动作电位便会沿着肌纤维膜产生，使肌纤维收缩。同一运动单位中的所有肌纤维同时收缩并产生力。没有证据表明一个运动神经元的刺激只会使其控制的部分肌纤维收缩。同样地，更强的动作电位也不能引起更强的收缩。这种现象被称为肌肉收缩的全或无原则。

强直

每次运动神经元传导的动作电位会导致运动单位内肌纤维的短暂激活，因此而产生的短暂收缩被称为单收缩。肌纤维膜的激活导致肌纤维内钙离子的释放，并且如前文所述，产生收缩。如果肌动蛋白丝和肌球蛋白丝相互牵拉有阻力存在，便会产生力。尽管在一次单收缩中释放的钙离子足以使肌动蛋白和肌球蛋白充分激活，并在肌纤维中产生最大力，但在肌纤维张力达到最大值之前，钙离子会被清除，肌肉进而放松（图1.8中的曲线a)。如果在肌纤维完全放松之前，运动神经再次传出刺激，导致第二次单收缩，那么两次单收缩的力会叠加，并造成大于一次单收缩的力（图1.8中的曲线b)。减少单收缩间的时间间隔会造成更多的横桥连接与更大的力。电脉冲刺激可以以极高的频率传导，使单收缩开始合并并且最终完全融合，该现象被称为强直（图1.8中的曲线c和曲线d) 这是一个运动单位中所能产生的最大力。

肌纤维类型

最常见的方法是按收缩速度将肌纤维分为慢肌纤维和快肌纤维。由于一个运动单位全部出同一种类型的肌纤维组成，因此运动单位也可使用该分类标准来划分。快肌运动单位产生力和放松都很迅速，因此收缩时间短。相反，慢肌运动单位产生力和放松都较慢，因此收缩时间相对较长。

通常用组织化学染色法将肌球蛋白ATP酶成分着色，从而区分慢肌纤维和快肌纤维。

虽然这一方法可以对多种肌纤维染色，但通常主要分为|型（慢肌纤维）、Ⅱa型（快肌纤维）和Ⅱx型（快肌纤维）。另一个更具体的方法是确定肌球蛋白重链蛋白的数量；其命名法类似于肌球蛋白ATP酶的命名方法。

I型肌纤维和Ⅱ型肌纤维机理上的差异造成了它们在收缩时对能量的需求和供应，以及抗疲劳方面的区别。

Ⅰ型肌纤维的特点

I型肌纤维通常效率较高且抗疲劳，同时有较高的有氧供能能力，但是由于其肌球蛋白ATP酶活性较低和无氧爆发力差的特点，快速产生肌力的能力有限。

Ⅱ型肌纤维的特点

Ⅱ型肌纤维则相反，其特点表现为低效率、易疲劳、有氧能力差、能快速产生肌力、肌球蛋白ATP酶活性高和无氧爆发力强。

Ⅱa型肌纤维和Ⅱx型肌纤维的差异

Ⅱa型肌纤维和Ⅱx型肌纤维的主要差异在于它们的有氧氧化能量供应能力。例如，Ⅱa型肌纤维具有更强的有氧代谢能力，并且围绕它们的毛细血管也比Ⅱx型更多，因此显示出更强的抗疲劳性。

基于这些差异，并不难理解：维持姿态的稳定肌，例如比目鱼肌，其I型肌纤维含量较高；而较大的肌肉，又被称为运动肌肉，例如股四头肌，则是I型肌纤维和I型肌纤维的混合体，以使其能同时完成低功率和高功率输出的活动（例如慢跑和冲刺)。有关肌纤维类型的主要特性的概述见表1.1。

运动单位募集模式

一块肌肉可以根据需要完成的特定任务来改变力量输出的大小。这种调节能力对于协调且流畅地完成动作是至关重要的。

通过改变运动单位被激活的频率

肌力能以两种方式调节。一种是通过改变运动单位被激活的频率。如果运动单位被激活一次，引起的单收缩不会产生很大的力。然而，如果激活频率增加使单收缩产生的力开始叠加或融合，运动单位产生的合力就大得多。这种改变力量输出大小的方法在小肌肉群中尤其重要，例如手部肌群。即使在较低的力量输出下，这些肌肉中的大多数运动单位也都被激活，尽管频率较低。整个肌肉的力量输出随着运动单位的激活频率增加而变大。

通过改变激活运动单位的数量

另一种改变肌力的方法是通过改变激活运动单位的数量来增大力，这一过程称为募集。在大肌肉群（例如大腿的肌群)中，当运动单位被激活时已经处于接近强直的频率。因此，力量输出的增加是通过募集额外的运动单位数量实现的。

不同类型肌纤维在不同体育项目中的相对参与程度

不同类型的运动单位会因其生理学特点而在不同的活动中被募集（表1.2)。例如像远距离跑这样的项目，慢肌运动单位会被募集，因其具有较高的效率、耐力和抗疲劳能力。如果需要额外的力量，如比赛的最后冲刺阶段，快肌运动单位会被募集，以加快步伐；可惜的是，这种强度的活动难以长时间维持。

如果一种活动需要接近最大力量的运动表现，例如高翻，那么绝大多数运动单位都会参与进来，同时快肌运动单位的贡献会更多。

未经训练的人几乎不可能完全激活所有可用的运动神经元。尽管用力足够时，大的快肌单位会被募集，但在大多数情况下，可能无法达到足够高的激活频率以发挥其最大力量。

运动员如何提高力量产出

进行较重负荷的训练，以提高神经募集。
增大参与目标运动所需肌肉的横截面面积。
进行能够以高爆发力动作完成的多肌肉、多关节训练，以提高快肌纤维的募集。

本体感觉

本体感受器

本体感受器是位于关节、肌肉和肌腱的特殊的感受接收器。因为这些接收器对压力和张力敏感，所以它们将肌肉动态信息传递给中枢神经系统的意识和潜意识部分。大脑以此获得关于运动感觉的信息或身体各部位相对重力方向的位置的有意识的感知。然而，大多数这种本体感受信息是在潜意识下处理的，所以我们不必将有意识的精力花费在诸如维持身体各部位的姿态或位置这样的任务上。

本体感受器是特殊的感觉受体，为中枢神经系统提供维持肌肉张力和抉执行复杂协调运动所需的信息。

肌梭-激活

肌梭是一种本体感受器，由被包裹在结缔组织鞘中的几个肌纤维变体组成（图1.9)。这些纤维变体称为梭内肌纤维，与正常肌纤维或称为梭外肌纤维平行排列。肌梭提供关于肌肉长度和长度变化率的信息。当肌肉舒张时，肌梭被拉长。这种形变激活梭内的感觉神经元，后者将电脉冲传导至脊髓，而脊髓的突触与运动神经元形成连接。这导致支配相同肌肉的运动神经元的激活。肌梭因此可反映肌肉为了克服特定的阻力所需要被激活的程度。

随着负荷增加，肌肉被拉伸的程度更大，肌梭的参与导致肌肉被更多地激活。执行精确运动的肌肉，每单位质量含有很多的肌梭，以帮助确保精确控制收缩活动。有关肌梭活动的一个简单的例子是膝跳反射。敲击髌骨下方伸膝肌群的肌健会拉长梭内肌纤维，并引起同肌肉中的梭外肌纤维的激活。当这些梭外肌纤维主动缩短时，出现膝跳反射。这反过来又会使梭内肌纤维缩短进而停止放电反应。

高尔基腱器-抑制

高尔基腱器(GTO)，又称腱梭，是位于肌腱的本体感受器，靠近肌肉与肌腱连接处，和梭外肌纤维串联（图1.10）。当与活动肌肉相连接的肌腱被拉伸时，GTO被激活。随着肌肉中的张力增加，GTO的放电增加。高尔基腱器的感觉神经元与脊髓中的抑制性中间神经元形成突触连接，从而通过中间神经元连接并抑制相同肌肉的运动神经元。结果是肌肉和肌腱内的张力减小。

因此，肌梭促进肌肉的激活，来自GTO的神经输入则抑制肌肉激活。GTO的抑制过程被认为是一种防止肌肉产生过多张力的保护机制。因此，GTO的效果在受力小时是最低的；但是当肌肉承受极重的负荷时，由GTO传导的反射性抑制会导致肌肉放松。大脑运动皮层覆盖该抑制的能力可能是对高负荷阻力训练产生的基本适应之一。

心脏

心脏是一个肌肉类器官，山两个相互连接但各自独立的腔室泵组成；心脏的右侧将血液泵向肺部（肺循环），左恻将血液泵往全身其他部位（体循环）。每个泵各有两个腔室：心房和心室（图1.11)。右心房和左心房分别将血液输送到右心室和左心室。右心室和左心室分别为血液的肺循环和体循环提供动力。

瓣膜

三尖瓣和僧帽瓣（二尖瓣）（统称为房室瓣）在心室收缩（心缩期）期间防止血液从心室流回心房。主动脉瓣和肺动脉瓣（统称为半月瓣）在心室舒张（心舒期）期间防止血液从主动脉和肺动脉回流到心室中。每个瓣膜被动打开和关闭。当向后的压力将血液反向推回时，瓣膜关闭使血液不能回流；当压力向前使血液前行时，瓣膜开启使血液通过。

心传导系统

一个特殊的电传导系统（图1.12)控制心脏的机械性收缩。该传导系统的组成包括：

窦房结----心脏的内在起搏器，这是有节奏的电脉冲的起始点；
结间束----将电脉冲从窦房结传导到房室结；
房室结----使电脉冲在进入心室之前稍微延迟；
房室束----将电脉冲传导到心室；
左束支和右束支----进一步分成浦肯野纤维并将电脉冲传导到心室的所有部分。

窦房结是位于右心房上外侧壁中的小范制特化肌肉组织。窦房结的纤维与心房的肌纤维相连，这导致在窦房结中起始的每次电脉冲通常会立即扩散到心房中。传导系统的结构使其不会将电脉冲迅速传导至心室，从而使心房有时间在心室开始收缩之前把血液泵入心室。延迟每次电脉冲进入心室的，主要是房室结及其相关联的传导纤维。房室结位于右心房的后侧心壁处。

左束支和右束支

左束支和右束支从房室束延伸到心室中。除了它们伸入房室间隔的起始部分，这些传导纤维具有与房室结纤维完全相反的功能特性。它们的体积更大，传导速度也比房室结纤维更快。由于这些纤维让位于完全渗透心室的浦肯野纤维，因此，电脉冲在整个心室系统中快速传导，并且使两个心室在几乎相同的时间收缩

窦房结

窦房结通常控制心脏节律性，因为其放电频率（每分钟60~80次)比房室结（每分钟40~60次)或心室纤维（每分钟15~40次）更高。每次窦房结放电，其脉冲被传导到房室结和心室纤维，使细胞膜兴奋并产生放电。因此，这些潜在的自兴奋组织在自动节律产生前已经兴奋。

心肌的固有节律性和传导性受到延髓的心血管中枢的影响。心血管中枢通过交感神经系统和副交感神经系统将信号传递到心脏，而交感神经系统与副交感神经系统是自主神经系统的组成部分。心房有大量的交感神经元和副交感神经元，而心室几乎只与交感神经纤维连接。交感神经的刺激加速窦房结的去极化(变时效应)，这导致心脏搏动更快。副交感神经系统的刺激会减慢窦房结放电频率，使心率降低。静息心率通常为每分钟60~100次少于60次被称为心动过缓，而超过100次被称为心动过速。

心电图

心脏的电活动可从身体表面采集到，该活动的图形被称为心电图(ECG)。图1.13 所示的正常心电图由P波、QRS波群(QRS波群通常为3个波，即Q波、R波和S波)和T波组成。P波和QRS波记录的是电位去极化，即导致机械收缩的电刺激。去极化是膜电位的逆转，此时膜内通常为负的电位变为稍正，膜外电位变为稍负。P波是心肌细胞电位改变的结果——这使心房去极化并造成心房收缩。QRS波群是由引起心室去极化的电位改变产生的结果——这造成心室收缩。相反，T波是由心室从去极化状态恢复时产生的电位所引起的；这种称为复极化的过程发生在去极化后不久的心肌中。虽然心房也发生复极化，但其波形通常发生在心室去极化期间，因此被QRS波群掩盖

血管

中央和外周血液循环构成一个闭路循环系统，这个系统包括两部分：

将血液从心脏泵出的动脉系统(图1.14)
使血液返回心脏的静脉系统(图1.14)

每个系统的血管是有区别的。

动脉

动脉的功能：动脉负责将血液快速地从心脏输送到全身各个部分。

动脉的特性：由于心脏泵出的血液压力很大，动脉需要有强壮的肌肉管壁来承受和适应这种高压。

小动脉的作用：动脉的较小分支叫做小动脉，它们控制血液流入毛细血管。毛细血管是非常细小的血管，负责在组织中进行物质交换。

血流调节：小动脉在调节血液进入毛细血管中的作用非常重要。小动脉的肌肉管壁非常强大，能够完全闭合小动脉，或者使血管直径扩张很多倍。这样一来，小动脉可以根据组织的需要大幅度改变毛细血管的血流量。

毛细血管

毛细血管的功能是促进血液和各种身体组织液间的氧气、液体、营养物质、电解质、激素和其他物质的交换。毛细血管壁非常薄，并对以上物质具有渗透性，但不是对所有的物质都具有渗透性.

静脉

小静脉从毛细血管中收集血液，并逐渐汇集成更大的静脉，静脉将血液输送回心脏。虽然小静脉也有肌肉性血管壁，但因为静脉系统中的压强很低，所以静脉肌肉管壁很薄。这使静脉可以在一定程度上收缩或扩张，从而作为储存器，储存或多或少的血液。此外，某些静脉(例如腿部静脉)内有单向的静脉瓣，通过阻止血液逆流来辅助维持静脉血回流。

心血管系统运输营养物质并清除废物，同时有助于维持身体内环境。血液将氧气从肺部输送到组织以用于细胞代谢，并将二氧化碳(最多的代谢副产物)从组织输送到肺部呼出。

血液

血液的两个最重要的功能：

运送氧气：血液将氧气从肺部运送到身体的各个组织，这些氧气用于细胞代谢。
清除二氧化碳：血液从组织中带走代谢产生的二氧化碳，并将它运送到肺部以便呼出。

氧气的运输：氧气通过血红蛋白来运输。血红蛋白是一种存在于红细胞中的铁蛋白分子。

血红蛋白的其他作用：

酸碱缓冲液：血红蛋白还能调节血液中的氢离子浓度，起到酸碱缓冲液的作用。这对细胞内化学反应的速率非常重要。

红细胞的组成和其他功能：

碳酸酐酶：红细胞中含有大量的碳酸酐酶，这种酶可以催化二氧化碳和水之间的反应，从而促进二氧化碳的清除。

肌肉泵

肌肉泵的功能：肌肉泵（也叫静脉泵）是一个在肌肉收缩时辅助体液循环的系统。

工作机制：肌肉泵和具有静脉瓣的静脉系统一起工作。当肌肉收缩时，会挤压静脉。由于静脉中有静脉瓣，血液只能朝一个方向流动，因此血液被挤压回心脏。

运动后的作用：这种机制解释了为什么人在运动后需要继续走动，以防止血液在下肢积聚。如果血液在下肢积聚，会增加血液凝固的风险。

长时间静坐的注意事项：在长时间静坐后，时不时地挤压肌肉也很重要，这样可以促进血液回流到心脏，避免血液在下肢积聚。

呼吸系统

呼吸系统的主要功能：呼吸系统的主要功能是进行氧气和二氧化碳的交换。

人类呼吸系统的解剖结构：

当空气通过鼻子时，鼻腔有三个功能：加温、加湿和净化空气。
然后空气通过气管、支气管和细支气管到达肺部。

气管和支气管的分类：

气管被称为第一级呼吸道。
左右主支气管为第二级呼吸道。
之后的每一个分支（细支气管）都是下一级呼吸道。

呼吸道的分级：

空气最终到达肺泡之前，需要经过大约23级呼吸道。
在肺泡中，气体通过呼吸进行交换。

空气交换

肺容积的控制：空气流动量及进出肺的空气总量是由肺容积的增大和缩小控制的。肺部本身不能自主地扩张和收缩，而是通过两种方式进行：

膈膜的收缩和舒张：膈膜的运动改变胸腔的体积。
肋骨的升高和下落：改变胸腔前后直径。

平静呼吸：在正常情况下，平静呼吸几乎完全依赖膈膜的运动完成。

吸气时：膈肌收缩，胸腔产生负压（真空），空气被吸入肺部。
呼气时：膈膜放松，肺部和周围结构的弹性回缩使空气被排出。

用力呼吸：

在用力呼吸时，仅靠弹性回缩不足以产生足够的呼吸反应。
吸气肌：需要额外的力量上提胸廓。吸气肌包括肋间外肌、胸锁乳突肌、前锯肌和斜角肌。
呼气肌：需要额外的力量压缩胸廓。呼气肌包括腹肌（腹直肌、腹内斜肌、腹外斜肌和腹横肌）和肋间内肌。

上提胸廓：上提胸廓使胸骨向前移动并远离脊柱，从而增大胸腔容量。

简而言之，吸气肌和呼气肌在呼吸过程中发挥着重要作用。吸气肌帮助扩张胸腔，吸入空气；呼气肌帮助压缩胸腔，排出空气。平静呼吸主要依靠膈膜的运动，而用力呼吸时则需要这些肌肉的额外力量来辅助。

胸膜腔内压

胸膜腔内压的定义：胸膜腔内压是指位于肺表面的胸膜脏层与位于胸壁内表面的胸膜壁层之间狭窄空隙的压力。

压力特性：这个压力通常是微弱的负压。

负压的作用：

吸气时：因为肺是一种弹性结构，胸腔的扩张会拉动肺的表面，产生更多的负压。这种负压会帮助吸气，使空气进入肺部。
呼气时：这个过程是相反的，胸腔收缩，负压减小，空气被排出肺部。

胸膜腔内的负压在呼吸过程中起到关键作用。吸气时，胸腔的扩张增加负压，帮助空气进入肺部；呼气时，胸腔收缩，负压减小，空气排出。这种压力变化使得呼吸过程得以顺利进行。

肺内压

肺内压的定义：肺内压是指在呼吸道打开且没有空气进出肺部时，肺泡内的压力。在这种情况下，呼吸道内所有部分的压力，包括肺泡的压力，都等于大气压。

吸气和呼气中的肺内压变化：

吸气时：为了使空气进入肺部，肺内压必须下降到略低于大气压的值。
呼气时：为了使空气排出肺部，肺内压必须高于大气压。

能量消耗：

静息状态下的正常呼吸：在静息状态下正常呼吸时，身体消耗总能量的3%到5%用于肺通气（呼吸过程）。
高强度运动中的能量消耗：在高强度运动中，所需的能量可增加到总能量消耗的8%到15%。如果呼吸道阻力增加，例如运动诱发的哮喘，这个比例可能会更高。

预防措施：

由于高强度运动可能对呼吸系统造成一定程度的损伤，建议采取预防措施。这包括由医生事先对运动员进行评估，以确保其呼吸系统在运动中能够正常运作。

肺内压在吸气和呼气过程中分别需要低于和高于大气压以促进空气流动。正常呼吸消耗的能量较少，但高强度运动时呼吸所需的能量会显著增加，尤其是当存在呼吸道阻力时。因此，预防措施和医疗评估对于运动员是很重要的。

呼吸其他交换

换气过程：在换气过程中，氧气从肺泡扩散到肺部血液中，二氧化碳从血液扩散到肺泡。这是通过简单的随机分子运动（扩散）进行的。

扩散原理：

分子运动：扩散的能量来源于分子自身的动力学作用。
浓度差：气体从高浓度区域向低浓度区域扩散。

影响扩散速率的因素：

浓度差：两种气体的扩散速率取决于它们在毛细血管和肺泡中的浓度。
分压差：每种气体的分压差也会影响其扩散速率。

静息状态下的氧气扩散：

氧分压差：静息状态下，肺泡中的氧分压比肺泡毛细血管中的氧分压高约60 mmHg。因此，氧气会从肺泡扩散到毛细血管中的血液中。
二氧化碳扩散：同时，二氧化碳沿相反方向扩散，从血液扩散到肺泡中。

气体交换的速度：这种气体交换过程非常迅速，可以认为是瞬时发生的。

换气过程中氧气和二氧化碳通过肺泡和毛细血管膜的扩散来进行气体交换。氧气从高分压的肺泡扩散到低分压的血液中，而二氧化碳则从高分压的血液扩散到低分压的肺泡。这一过程主要受气体浓度差和分压差的驱动，并且发生得非常迅速。

骨骼肌系统

在骨骼上。传统上，解剖学家将肌肉的起点定义为近端（朝向身体的中心），并将其止点定义为远端（远离身体的中心）。

肌肉连接到骨头上的方式

直接附着：通常出现在肌肉的近端，也就是靠近身体中轴的一端。这里，肌肉纤维直接附着在骨头上，附着面积较大，这样力可以分散，不会集中在一个点上，减少损伤的风险。
纤维性附着：比如肌腱和肌鞘与骨周围的结缔组织融合并连接。这些连接通常会有额外的纤维延伸到骨头内部，形成非常紧密的结合。这种附着方式非常牢固，确保肌肉在用力时能够有效地传递力量。

肌肉根据动作的分类

几乎所有的身体动作都需要多块肌肉协同工作。以下是对这些肌肉角色的简单解释：

主动肌（原动肌）：这些是直接参与产生动作的肌肉。例如，在投掷动作中，肱三头肌是主动肌，它负责伸展肘部并加速投球的动作。
拮抗肌：这些肌肉的作用是减慢或停止动作。例如，在投掷过程中，当肘关节接近完全伸展时，肱二头肌作为拮抗肌会减速并停止肘关节的运动，从而保护关节，防止韧带和软骨受伤。
协同肌：这些是间接帮助完成动作的肌肉。例如，在上臂活动时，肩胛骨的稳定肌肉是协同肌。如果没有这些协同肌，负责移动上臂的肌肉（其中许多起始于肩胛骨）就无法有效工作。当主动肌穿过两个关节时，需要协同肌来共同控制身体的运动。

举个例子，当你从深蹲位站起时，涉及伸髋和伸膝两个动作。股直肌穿过髋关节和膝关节，当它收缩时会屈髋和伸膝。如果你站起时股直肌收缩使膝关节伸展，同时要保持身体不前倾，那么臀大肌（伸髋肌群）必须协同作用，以抵消股直肌收缩引起的髋关节屈曲。

这些肌肉角色的协调作用，确保动作的准确性和稳定性，同时保护关节和韧带免受损伤。

什么是杠杆

支点：杠杆的支撑点，是杠杆旋转的中心。
杠杆：一种坚硬或半坚硬的结构，当受到一个力作用在支点之外时，会对阻碍它旋转的物体施加力。例如，图2.1中展示了杠杆如何工作。
力臂（也叫杠杆臂或扭力臂）：是从力的作用线到支点的垂直距离。力的作用线是一条通过施力点并且与力的方向一致的线。MAF和MRF
肌力：肌肉通过生化作用或非收缩性组织被拉长时产生的力，将肌肉的两端拉向彼此。FR
阻力：来自身体外部的力（例如重力、惯性力和摩擦力），其作用方向与肌力相反。FA
力矩（也叫扭矩）：一个力使一个物体倾向于围绕特定支点旋转的程度。它的大小等于力乘以力臂的长度。

什么是力矩：什么是力矩？_哔哩哔哩_bilibili

力矩的方向：力矩是矢量吗？有方向吗？_哔哩哔哩_bilibili

机械效率：是动力力臂与阻力力臂的比值。

举个例子：想象一下用撬棍撬开一个箱子。支点是撬棍的底部接触地面的地方。撬棍的一端是你用力的地方（动力力臂），另一端是撬起箱子的地方（阻力力臂）。

高机械效率：如果撬棍的动力力臂比阻力力臂长很多，你需要用很小的力就能撬起箱子。
低机械效率：如果撬棍的动力力臂比阻力力臂短很多，你需要用很大的力才能撬起箱子。

这意味着，当机械效率大于1时，动力力臂较长，你用较小的力就能平衡较大的阻力；当机械效率小于1时，动力力臂较短，你需要用较大的力才能平衡阻力。

人体中几种杠杠

第一类杠杠

这张图片展示了肘部伸展的肌肉骨骼模型，并解释了其中的力学原理。以下是详细解释：

杠杆类型：

图中展示的是一个第一类杠杆。在第一类杠杆中，支点（O）位于肌力（FM）和阻力（FR）之间，类似于翘翘板的结构。

力的作用点：

FM（肌力）：由肱三头肌产生的力，作用在前臂的近端（靠近肘部），使前臂伸展。
FR（阻力）：来自外部阻力，例如手持重物时的重量，作用在前臂的远端（靠近手部），与FM方向相反。

力臂：

MM（肌力力臂）：从支点（O）到FM作用点的距离，为5厘米。
MR（阻力力臂）：从支点（O）到FR作用点的距离，为40厘米。

力学效率：

公式：机械效率 = MM / MR = 5cm / 40cm = 0.125
由于MM远小于MR，所以FM必须远大于FR。这意味着为了抵消相对较小的外部阻力，肱三头肌需要产生很大的力量。

总结：

这种杠杆安排的特点是需要很大的肌力来抵消较小的外部阻力，因此称为费力杠杆。这种力学结构在人体中非常常见，尤其是肢体的运动中，通过较短的力臂产生较大的力来进行运动。

第二类杠杠

这张图片展示了足部在踮脚动作中的肌肉骨骼模型，并解释了其中的力学原理。以下是详细解释：

杠杆类型：

图中展示的是一个第二类杠杆。在第二类杠杆中，支点（O）位于肌力（FM）和阻力（FR）同一侧，类似于手推车的结构。

力的作用点：

FM（肌力）：由腓肠肌（小腿后部的肌肉）产生的力，作用在脚跟上，使身体抬起。
FR（阻力）：来自身体的重量，通过重力作用在脚的前部（靠近脚趾），与FM方向相反。

力臂：

MM（肌力力臂）：从支点（O）到FM作用点的距离。
MR（阻力力臂）：从支点（O）到FR作用点的距离。

力学效率：

在第二类杠杆中，肌力力臂（MM）长于阻力力臂（MR），这意味着完成这一动作所需的肌力小于阻力（体重产生的重力）。

总结：

这种杠杆安排的特点是肌力产生的作用力臂较长，因此完成动作所需的肌力相对较小。踮脚动作时，腓肠肌收缩，通过较长的肌力力臂抬高身体。这种力学结构在人体中常见，特别是在需要长时间承受重量的情况下，如站立或行走。

这张图展示了人体肱二头肌屈肘时的力学原理，属于第三类杠杆。让我们分解一下这张图和文字的内容，帮助你更好地理解。

第三类杠杆

第三类杠杆的特点是：

支点 (肘关节)：位于杠杆一端。
肌力 (FM) 和 阻力 (FR) 均作用在支点的一侧。
肌力的力臂 (MM) 短于 阻力的力臂 (MR)。

图示解析

肱二头肌 (FM)：图中的箭头标识出肱二头肌的方向，这个力推动前臂上升。
阻力 (FR)：手中握着的物体向下施加的力，通常是由于重力作用。
力臂 (MM)：肱二头肌施力的力臂，从肘关节到肱二头肌附着点的距离。
阻力臂 (MR)：阻力作用的力臂，从肘关节到手中物体的距离。

机械效率

机械效率 小于 1：因为肌力的力臂短于阻力的力臂，所以为了平衡阻力，肌力必须大于阻力。
应用：大多数人体肌肉在四肢关节周围工作的机械效率都是小于 1 的，这意味着我们在运动时肌肉需要产生较大的力来克服较小的阻力。

具体例子

肱二头肌弯举：当你弯曲肘部，提起哑铃时，肱二头肌施加的力大于哑铃的重力，这是因为肱二头肌的力臂短于哑铃到肘关节的距离。

膝关节

这张图展示了髌骨在膝关节伸展中的作用，具体分析了髌骨如何通过保持股四头肌腱与膝盖旋转轴的距离来增加机械效率。让我们分解一下这张图和文字的内容，帮助你更好地理解。

图示解析

髌骨 (膝盖骨)：位于膝关节前方，起到杠杆作用。
股骨：大腿骨。
胫骨：小腿骨。
股四头肌腱：连接股四头肌和髌骨。
旋转轴：膝关节的旋转中心，位置会随着膝关节的运动而改变。
髌韧带：连接髌骨和胫骨的韧带。

髌骨的作用

增加机械效率：髌骨通过保持股四头肌腱与膝盖旋转轴的距离来增加机械效率。
力臂的长度：髌骨的位置使得股四头肌的力臂变长，这样在膝关节伸展时可以更有效地用力。

机械效率的变化

髌骨存在时：如图(a)所示，髌骨使股四头肌腱与旋转轴的距离增加，从而保持较高的机械效率。
髌骨缺失时：如图(b)所示，如果没有髌骨，股四头肌腱会靠近膝盖的旋转轴，力臂变短，导致机械效率降低。

具体例子

膝关节伸展：当你伸展膝关节时，髌骨帮助增加股四头肌的力臂，使得你能够更有效地施加力量。这在跑步、跳跃等需要强大膝关节伸展力量的运动中尤为重要。

膝关节运动中的旋转轴变化

旋转轴位置的变化：由于膝关节不是一个单纯的铰链关节，其旋转轴的位置会随着运动范围的改变而不断变化，这进一步影响了股四头肌和腘绳肌的力臂长度。

肘关节

这张图展示了在肱二头肌发力使肘关节屈曲的过程中，从关节的旋转轴到肌腱作用线的垂直距离在整个关节活动范围内的变化。让我们详细解析一下这张图和相关内容。

图示解析

肘关节屈曲的不同角度：
图中展示了肘关节从伸展到屈曲的几个不同角度。
在每个角度下，标记了从肘关节的旋转轴到肱二头肌腱作用线的垂直距离（M）。
力臂 (M)：
力臂 (M) 指的是从旋转轴到肌肉施力线的垂直距离。
在图示的不同角度下，力臂 (M) 的长度发生变化。

关键点

变化的力臂：
在肘关节伸展和屈曲的过程中，力臂 (M) 的长度并不恒定。
当肘关节接近完全伸展或完全屈曲时，力臂 (M) 较短。
当肘关节弯曲到一个中间位置时，力臂 (M) 较长。
机械效率的变化：
力臂 (M) 较长时，肱二头肌施力的机械效率较高。
力臂 (M) 较短时，机械效率较低，需要更多的肌肉力量来产生同样的力矩。

髌骨与肘关节的比较

在膝关节中，髌骨可以保持股四头肌腱与关节旋转轴的垂直距离相对恒定，从而提高机械效率。
在肘关节中，没有类似髌骨的结构，因此在肘部运动的过程中，肱二头肌腱的力臂长度会发生变化，导致机械效率的变化。

为什么肘关节没有膝盖骨？

功能差异

膝关节：主要承受身体的重量，并需要在行走、跑步、跳跃等活动中提供强大的支撑力和稳定性。髌骨的存在帮助增加股四头肌的力臂，从而提高机械效率，减少肌肉的疲劳。
肘关节：主要用于手臂的灵活运动，如抓取、举起物体等。肘关节不需要承受身体的重量，更多的是需要灵活性和精确的控制。

力学需求

膝关节的力学需求：在膝关节中，髌骨通过增加力臂长度来提高肌肉施力的效率，这是因为膝关节需要在承受较大负荷时提供有效的运动。
肘关节的力学需求：肘关节的主要功能是前臂的屈曲和伸展，在这些运动中并不需要像膝关节那样承受巨大的力量，因此没有髌骨这样的结构也是合理的。

进化和适应

进化过程：在进化过程中，人体结构是根据功能需求优化的。膝关节为了适应直立行走和跑步等活动，进化出了髌骨来提高力学效率。
肘关节的适应性：肘关节则更多是为了适应灵活操作、精细控制等功能，因此在进化过程中没有发展出类似髌骨的结构。

结构和运动方式

膝关节：作为一个承重关节，其运动方式主要是屈曲和伸展，同时需要提供稳定性，因此髌骨的存在是合理的。
肘关节：其运动方式除了屈曲和伸展外，还包括旋转（前臂的旋前和旋后），这种复杂的运动方式要求关节具有较高的灵活性，而不是增加额外的骨结构。

由于身体中杠杆的布局特点，大部分骨骼肌都以很大的负机械效率工作。在进行体育运动或其他身体活动时，肌肉和肌腱所承受的力远大于手脚施加于外邵物体或地面上的力。

肌腱位置导致同样动作的效率不同

人与人之间的解剖学结构存在相当大的差异，包括肌腱附着于骨的止点位置。

这张图展示了肱二头肌在肘关节屈曲过程中的力臂变化。

图解内容：
- 图中的箭头表示肱二头肌收缩时的力量方向。
- 力臂（M）表示从关节旋转轴到肌腱作用线的垂直距离。
力臂变化：
- 当肘关节从伸直到完全屈曲时，力臂（M）逐渐变短。
- 力臂越短，机械效率越低。也就是说，肌肉需要用更多的力量来产生相同的运动。
肌腱止点位置的影响：
- 如果肌腱止点位置靠近关节，力臂会变短，机械效率低，但动作速度快。
- 如果肌腱止点位置远离关节，力臂会变长，机械效率高，但动作速度慢。
实际应用：
- 举重时，肌腱止点位置远的人可以举起更重的重量，因为他们的力臂更长，能产生更大的力矩。
- 但这种结构也会导致动作速度变慢，因为肌肉需要收缩更多来完成同样的关节角度变化。

解刨平面和主要身体运动

图2.9展示了人站立时的标准解剖学经势。身体直立,双臂自然下垂于身体两侧,掌心朝前。身体的解剖视图,如在磁共振成像中, 通常显示为矢状面、额状面和水平面。三者分别将身体分成左右、前后和上下部、这样的区分是相对性的,不一定在正中间。

正功与功率

力=质量·加速度

功=力·位移

功率=功/时间

在国际单位制(SI.缩写来自法语)中

力的单位为牛顿(N)
位移的单位是米(m)
功的单位是焦耳(J,即N·m)
时间的单位是秒(s)
功率的单位是瓦(W,即J/s)

重复10次将100kg的杠铃提起2m的做功计算如下：

杠铃的重力：

给哑铃移动的力：

功(正)=

假设一组动作重复10次需要40s,计算出该组的平均输出功率(W)：

负功与功率

当力的方向与重物移动的方向相反时（如控制重物缓慢下放），计算出的功和功率都有负号。所有的“负”功和功率都在肌肉离心动作时产生，例如放下重物和快速动作的制动阶段。严格来说，不存在负的功和功率。术语负功实际上是施加于肌肉但不是通过肌肉发挥作用的功。当重量被提起时，肌肉对物体做功，增加物体的势能。当重物被放下时，其势能被用于对运动员做同样量级的功。因此，重复举起和放下物体时，是运动员和物体相互向对方做功，而不是运动员在重复地做正功和负功。动作重复的速度决定了输出功率。

举个例子，杠铃自由落体的加速度是9.8 m/s²，如果对其施加的净力是980N（F），那么加速度是0 m/s²。如果我们少用200N的力，则杠铃的加速度将为2 m/s²（200N除以100kg得出其加速度a，a = F/m）。换句话说，就是通过减小施加的力来控制杠铃下落的加速度。

这里980N是重力作用下的力，200N是减少的力，负号表示方向相反。

计算重复10次下放动作的平均输出功率，这里总时间为40秒。

力量与爆发力

从科学的角度来看，爆发力和功率是同一个概念

功率 (Power)：在物理学中，功率是指单位时间内做的功，计算公式是功率=力×速度。
爆发力：在健身和运动训练中，爆发力通常指在短时间内快速施加的大力量，这实际上就是高功率。

力量和爆发力：

力量通常与低速运动相关，爆发力与快速运动相关。
事实上，这两个概念都涉及在特定速度下施加力的能力。
功率是力量和速度的函数，通过已知其中两个变量可以计算出第三个。

运动中的应用：

1.力量是在任何速度下施加力的能力。

2.功率是在任何速度下力量和速度的乘积。

3.在不同运动中施加力的速度和阻力不同：

(1)低速力量在高阻力、低速度运动中重要，如橄榄球中的对抗。

(2)高速力量在低阻力、高速度运动中重要，如羽毛球中的击球。

人体力量的生物力学因素

1.神经控制

神经系统对肌肉的激活和控制是影响力量的重要因素。通过神经元的协调作用，能够有效地激活更多的肌纤维，提升力量输出。

2.肌肉横截面积

肌肉的横截面积越大，能产生的力量就越大。这是因为更多的肌纤维能够产生更大的总收缩力。

3.肌纤维排列

肌纤维的排列方式影响力量输出。羽状肌纤维（如股四头肌）排列方式能生成更大的力量，而平行肌纤维（如腓肠肌）更适合高速运动。

4.肌肉长度

肌肉在最佳长度（通常是中间长度）时能产生最大力量。过长或过短都会影响力量输出。

5.关节角度

关节的角度会影响肌肉施力的效果。在某些角度下，肌肉能够更有效地发力，这就是所谓的“力量曲线”。

6.肌肉收缩速度

力量与肌肉收缩速度呈反比关系。高速收缩时力量输出较低，低速收缩时力量输出较高。这是因为高速收缩时，肌纤维无法完全参与发力。

7.关节角速度

关节的旋转速度也影响力量表现。在高速运动中，关节角速度较大，而力量输出可能受限。

8.体型

个体的体型（如身高、体重和体脂比例）会影响力量表现。较大的体型通常具有较大的肌肉质量，但过高的体脂可能不利于力量效率。

神经控制

神经系统对肌肉最大输出力量的控制机制涉及多个方面，以下是详细解释：

1.运动单位数量的募集

运动单位：指的是由一个运动神经元及其所支配的所有肌纤维组成的功能单位。
募集：更多的运动单位参与肌肉收缩，意味着可以产生更大的力量。初始训练时，神经系统会学习如何激活更多的运动单位以提升力量。

2.运动单位体积

运动单位体积：指的是一个运动单位所包含的肌纤维数量。
体积越大，力量越大：大体积的运动单位能产生更大的力量，因为它们包含更多的肌纤维，能够产生更大的总收缩力。

3.激活频率

激发频率：是指运动神经元发出神经冲动的频率。
频率越高，力量越大：高频率的神经冲动会导致肌纤维更频繁地收缩，增加整体力量输出。

抗阻训练中的神经适应

初期进步：力量训练初期的进步主要归因于神经适应。大脑和神经系统学会了更有效地激活肌纤维，甚至在肌肉本身没有显著变化的情况下也能提升力量。
新手训练反应：刚开始力量训练的新手通常会在最初几周内看到显著的力量提升，这主要是因为神经适应，而不是肌肉的物理变化。

长期训练效果

渐进性：随着训练的继续，力量提升的速度会减慢。这是因为初期的神经适应已达到一定程度，进一步的进步需要依赖于肌肉的物理变化，如肌肉肥大（肌肉横截面积增加）。
肌肉肥大：持续训练将导致肌肉纤维增粗（肥大），这会带来更大的力量。

新手训练的心态管理

耐心和坚持：新手在训练初期看到进步减缓后，可能会感到沮丧。但重要的是要认识到，力量的进一步提高将通过更慢但稳定的过程实现，如肌肉肥大。
长期目标：保持长期训练计划的坚持，最终会看到显著的力量和肌肉体积的增加。

肌肉横截面积

横截面积：肌肉能施加的力量主要与其横截面积有关，而不是肌肉的总体积。
相同横截面积：如果两名运动员肱二头肌的周长相同，那么他们的肌肉横截面积也大致相同，尽管他们的身高和体重不同。
相同力量：在其他条件相同的情况下，横截面积相同的肌肉会产生相同的力量。

身高和体重对运动表现的影响

较高的运动员：虽然较高的运动员肌肉体积更大（因为肌肉较长），但由于体重大，在需要克服自身重力或加速身体时会处于劣势。
相对劣势：较高、较重的运动员在街头健身和体操等需要较高相对力量的运动中，表现可能不如较矮、较轻的运动员。
体操运动员：这解释了为什么大多数优秀体操运动员的身高通常较矮，他们能够更有效地利用相对力量进行高难度动作。

抗阻训练的效果

增加力量和横截面积：抗阻训练不仅能增加肌肉的力量，还能增加肌肉的横截面积，从而提高整体运动表现。

总结来说，肌肉力量主要取决于其横截面积，而身高和体重则影响运动员在特定运动中的表现。抗阻训练是提高肌肉力量和横截面积的有效方法，有助于提升整体运动能力。

肌纤维排列

肌肉的最大收缩力

力的范围：研究表明，肌肉在最大收缩时能够在横截面上产生23~145psi（16~100N/cm²）的力。
影响因素：这个广泛的力范围部分由肌小节相对于肌肉长轴的排列方式造成。

羽状肌的结构

定义：羽状肌的肌纤维相对于肌腱倾斜排列，形成羽毛状的结构。
羽状角：肌纤维与肌肉起止点连线之间的夹角。羽状角为0时，肌肉不是羽状肌。
常见角度：人体大多数羽状肌的羽状角不超过15°。羽状角会在肌肉收缩时变大。

羽状角对肌肉力量和速度的影响

力量和收缩速度：

（1）：羽状角大的肌肉：有更多平行排列的肌小节，产生更大的力量，但最大收缩速度较低。

（2）：羽状角小的肌肉：有更多串联的肌小节，产生较高的最大收缩速度，但力量较小。

影响类型：羽状角影响肌肉产生离心、等长或低速向心力量的能力。

羽状角的可塑性

遗传和训练：羽状角受遗传因素影响，但可以通过训练改变。这解释了为什么肌肉体积相似的人表现出不同的力量和速度。

肌肉的羽状结构及其羽状角对肌肉的力量和速度有重要影响。羽状角大的肌肉更擅长产生力量，而羽状角小的肌肉更擅长产生速度。尽管羽状角受遗传因素影响，但可以通过训练进行调整，从而优化肌肉的功能和表现。

肌肉长度

这张图展示了肌肉在不同状态下的结构变化，分别是静息状态、收缩状态和拉伸状态。以下是对图中内容的详细解释：

1.静息状态（中间图示）：

在静息状态下，肌动蛋白丝（绿色）和肌球蛋白丝（棕色）处于彼此靠近的位置。
横桥（图中表示为小突起）能够形成最大数量的结合位点，这意味着肌肉可以在静息长度时产生最大的力量。

2.收缩状态（上方图示）：

在肌肉收缩时，H区消失，表示肌动蛋白丝和肌球蛋白丝彼此完全重叠。
这种完全重叠导致横桥的结合位点减少，因为肌动蛋白丝在收缩时会互相挤压，从而减少了可结合的位点数。
因此，肌肉在过度收缩时的力生成能力下降。

3.拉伸状态（下方图示）：

在拉伸状态下，肌动蛋白丝和肌球蛋白丝之间的重叠减少，导致横桥结合位点减少。
由于可结合的位点减少，肌肉在被拉伸超过静息长度时，不能产生与静息长度相同的力。

总结：

肌肉在其静息长度时能产生最大的力量，因为此时横桥的结合位点最多。
过度收缩或拉伸都会减少横桥结合位点，导致肌肉力生成能力下降。

关节角度

力矩与运动：所有的身体运动都是通过关节的旋转产生的，即使看起来是直线运动。因此，肌肉产生的力量需要用力矩来表示。力矩越大，表示身体部位受到的力越大，关节旋转的倾向也越大。

关节角度与力矩：我们讨论的是力矩与关节角度的关系，而不是直接讨论力与关节角度的关系。因为在运动中，力矩会随着关节角度的变化而变化。

影响因素：

肌肉长度与力：力矩的大小会因为肌肉长度的变化而变化。
杠杆作用：肌肉、肌腱和关节结构在运动中的几何变化也会影响力矩。
运动类型：不同的运动类型（如等张收缩和等长收缩）会影响力矩。
关节和肌肉：所涉及的关节和使用的肌肉类型也会影响力矩。
收缩速度：肌肉收缩的速度会影响力矩的大小。

这些因素共同作用，使得力矩在运动中的变化十分复杂。理解这些变化有助于我们更好地进行运动训练和预防运动损伤。

肌肉收缩速度

这段文字和图表解释了肌肉收缩速度与力矩之间的关系。以下是简化的解释：

力矩与收缩速度：图2.13展示了肌肉在不同收缩速度下产生的力矩。随着肌肉收缩速度的增加，肌肉产生力的能力下降。这种关系是非线性的，特别是在低速度范围内，力矩下降得最快。
人体动作技巧：人体可以利用这一关系来增强动作效果。例如，在垂直跳跃时，手臂向上摆动会减慢身体向上的运动。这使得腿部肌肉的收缩速度减慢，从而有更多时间产生更大的力量，提升跳跃的高度。
图表说明：
- 图表中的线条：图中的线条显示了屈肌（蓝色）和伸肌（紫色）在不同关节角速度下的力矩变化。等长的力矩（即没有关节运动时的力矩）作为参考点。
- 关节角速度：X轴表示关节的角速度，负值表示离心运动（即肌肉拉长时的运动），正值表示向心运动（即肌肉收缩时的运动）。
- 力矩（N·m）：Y轴表示力矩的大小，单位是牛顿·米（N·m）。

总结来说，理解肌肉在不同收缩速度下的力矩变化，可以帮助我们更好地设计和优化运动技巧，提升运动表现。

关节角速度

肌肉活动的三种类型

1.向心运动 (Concentric Action)：

肌力大于外力，肌肉缩短。
举例：游泳和骑自行车几乎都是向心运动。

2.离心运动 (Eccentric Action)：

肌力小于外力，肌肉被动拉长。
通常发生在抗阻训练的下降阶段，例如放下重物时。
特点：离心运动时的力矩增加到约90°/s（约1.57rad/s）时达到最大，然后逐渐下降。这时肌肉可以获得最大的力量。

3.等长运动 (Isometric Action)：

肌力等于外力，肌肉长度不变。
举例：仰卧起坐时，腹部肌肉等长收缩以保持躯干直立。

力矩与关节角速度的关系

向心运动：随着关节角速度的增加，力矩减小。
离心运动：随着关节角速度的增加，力矩在达到90°/s前增加，之后逐渐下降。

实际应用

当运动员无法用标准动作举起负荷时，他们会采用“作弊”方式，例如在肱二头肌弯举时，身体后倾以通过离心和等长运动施加更多的力，帮助继续举起负荷。

力量与质量比

关键点解析

1.力量与质量比的定义：

在诸如冲刺和跳跃的体育活动中，运动员的肌肉力量与身体质量之比是非常重要的。
这个比值直接影响运动员加速其身体部位的能力。

2.训练后的变化：

如果运动员在训练后体重增加了15%，但力量仅提高了10%，那么力量与质量比会下降。
这意味着运动员的加速能力会减弱。

3.优化力量与质量比：

短跑或跳跃运动员需要通过试验确定最优的力量与质量比。
最佳比值可以帮助运动员获得更好的运动表现。

4.体重分级项目中的重要性：

在体重级别比赛中，力量与质量比非常关键。
如果参赛者体重相近，力量更强的选手会有优势。

5.体型与力量比的关系：

体型较大的运动员的力量与质量比通常低于体型较小的运动员。
因为体型增大时，肌肉体积增加的比例大于肌肉横截面积（力量）增加的比例。

6.确定最佳重量级：

反复试验可以帮助运动员找到最适合自己的重量级别。
一旦确定了最佳重量级别，运动员应尽可能在这个体重范围内增强力量，以获得竞争优势。

体型

关键点解析

小体型运动员的相对力量：

在相同条件下，体型较小的运动员相对力量较强。
原因是肌肉最大的收缩力与其横截面积成正比，而横截面积与身体长度成平方关系。

体积与质量的关系：

肌肉的质量与其体积成正比，而体积和长度是立方关系。
随着体型增大，体重增加的速度比力量增加的速度更快。

力量与质量比的体型影响：

体型较小的运动员力量与质量比高于体型较大的运动员，因为他们的身体质量增加得更慢。

不同重量级别运动员的力量比较：

用举起的力量除以体重来比较不同重量级别运动员的力量是不公平的，特别是对体型较大的运动员。
这种方法没有考虑到随着体型增大而自然下降的力量与质量比。

公平比较的方法：

经典公式：用举起的负荷除以体重的三分之二次方，考虑了横截面积与体积的关系。
这种公式更公平地对比不同体型运动员的力量表现。

公式的适用性：

经典公式可能更适用于中等体型运动员，因为它们的运动表现通常较好。
正态分布曲线表明，大多数人的身体重量接近平均值，这使得中等体型的运动员在比较中占优势。

肌肉收缩的阻力来源

重力：

最常见的阻力来源，通常通过哑铃、杠铃等自由重量训练器材来体现。
重力阻力直接作用于物体的质量，需要肌肉产生力来克服。

惯性力：

当物体加速或减速时产生的阻力。
在快速移动或突然停止的动作中会明显感受到惯性力，例如在爆发力训练中。

摩擦力：

物体表面之间的摩擦力。
在一些滑动器材或者身体与地面接触的练习中，比如俯卧撑时手与地面的摩擦。

流体阻力：

物体在空气或水中移动时遇到的阻力。
水中训练或在空气中快速移动的动作都会遇到这种阻力，例如游泳或跑步时的风阻。

弹力：

由弹性材料如弹力带或弹簧产生的阻力。
弹力带训练可以提供不断变化的阻力，适合用于力量和爆发力的训练。

重力

重力的定义和计算

重力的定义：

（1）重力是地心引力对物体产生的向下的作用力，通常称为物体的重量。

（2）重力的大小可以通过公式计算：

其中 ( Fg ) 是物体的重力（即重量），( m ) 是物体的质量，( g ) 是当地的重力加速度。

重力加速度：

（1）地球上不同地区的重力加速度 ( g ) 略有不同，一般取值约为

（2）重力加速度影响物体的重量，但不影响其质量。

重量和质量的区别

1.质量：

质量是物体所含物质的量，单位为千克（kg）。
质量是一个不变的量，无论物体在什么地方，其质量都保持不变。

2.重量：

重量是物体受重力作用的力，单位为牛顿（N）。
重量会因所在地的重力加速度不同而变化。

3.常见错误：

经常有人混淆质量和重量。例如，一些杠铃和配重片标注为磅（lb），但磅是力的单位，不是质量单位。
正确的说法应该是“杠铃的质量是85kg”，而不是“杠铃的重量是85kg”。

重量的测量方法

弹簧秤或电子秤：

（1）这些仪器可以直接测量物体的重量（即重力）。

（2）适用于需要了解物体实际重量的情况，例如在健身房测量杠铃重量。

天平秤：

（1）天平秤测量的是物体的质量，不是重量。

（2）在没有弹簧秤和电子秤的情况下，可以用天平秤测得物体的质量，然后通过公式 (

)计算出重量。

重力加速度的影响

不同地点的影响：

（1）由于地球各地的重力加速度不同，一个人在不同地方举起相同质量的物体时，感受到的重量会略有不同。

（2）例如，在月球上，重力加速度约为地球的六分之一，因此85kg的杠铃在月球上的重量只有地球上的约14kg。

抗阻训练的应用

力矩与力臂的关系

重力的方向：

重力总是垂直向下作用于物体。
力臂是垂直于力的作用方向，因此，重力的力臂永远是水平的。

力矩的计算：

力矩（Torque）是力与力臂的乘积。
物体重量产生的力矩 = 重力 × 从重心到关节轴的水平距离。

力矩的变化：

在运动过程中，尽管重量不变，但物体到关节轴的水平距离在不断变化。
水平距离减少时，力矩减小；水平距离增加时，力矩增大。

具体例子：手臂弯举

水平距离最大：

（1）当前臂水平时，肘关节到杠铃的水平距离最大。

（2）此时，运动员需要产生最大的肌肉力矩来支撑重量。

力臂变化：

（1）前臂向上或向下旋转时，力臂减小，重量带来的阻力力矩也减小。

（2）当重量正好在肘关节垂直上方或下方时，不产生阻力力矩。

深蹲中的力矩模式

低杆深蹲：

（1）杠铃放在上背部较低位置，躯干需要更大幅度地前倾。

（2）前倾使负重的水平距离更靠近膝关节，减少了股四头肌在膝关节处需要对抗的阻力力矩。

（3）同时，负重与髋关节的水平距离增加，臀大肌和腘绳肌在髋关节处需要对抗的阻力力矩增加。

（4）这种模式集中压力在髋伸肌上更多，在膝伸肌上更少。

高杆深蹲：

（1）杠铃放在背部更高的位置，更接近颈部。

（2）由于杠铃杆的位置，增加了膝关节的阻力力矩，相对减少了髋关节的阻力力矩。

（3）这种模式与低杆深蹲的力矩分配正好相反。

运动技术对力矩模式的影响

技术调整：

（1）运动技术会影响阻力力矩的分布和肌群之间的压力转换。

（2）深蹲时，躯干的倾斜角度和杠铃的位置会改变不同肌群所承受的力矩。

力矩分配的影响：

（1）低杆深蹲更多地集中在髋部肌群（臀大肌和腘绳肌）。

（2）高杆深蹲更多地集中在膝部肌群（股四头肌）。

通过理解力矩和力臂的关系，以及不同运动技术对力矩模式的影响，可以更有效地设计和执行抗阻训练计划，从而提高训练效果并减少受伤风险。

配重片器械训练

配重片器械训练与自由重量训练相比，有其独特的优点：

1.安全性增强：配重片器械训练减少了因为重量失控而造成的意外伤害风险，如被砸伤或绊倒。这种训练方式技术要求较低，使得初学者能够更安全地进行锻炼。

2.设计灵活：配重片器械可以专门设计用于模拟特定动作，如高位下拉或坐姿弯腿，这些动作难以用自由重量实现。通过工程设计，可以精确控制阻力的施加方式，从而更有效地训练特定的肌肉群。

3.使用简便：对于那些担心技术要求和协调能力的人来说，配重片器械提供了更简单的选择。调整阻力只需更换配重片，比起自由重量训练中频繁调整杠铃片来说更为便捷。

自由重量训练的优点包括：

1.全身负重训练：自由重量训练通常涉及站立姿势，需要身体各部位协同工作来支撑重量，这能更全面地激活多肌肉群。这种负重训练有助于促进骨骼的健康，预防骨质疏松症。

2.模仿现实活动：自由重量训练更接近日常活动中的体力使用方式，涉及到加速和举起物体等动作，从而更自然地促进多肌肉群的协调与力量发展。

选择适合自己的训练方式取决于个人的健身目标、技能水平以及安全意识。

惯性力

当运动员进行加速训练时，杠铃或配重片不仅受到重力的作用，还会因为运动员施加的向上力和惯性力而产生水平加速度。这种训练过程可以分为几个关键阶段，每个阶段都对肌肉和运动技能产生不同的影响。

1.起始阶段（加速阶段）：

力量施加与阻力： 运动员在动作的起始阶段施加向上的力量，以使杠铃或配重片加速向上移动。这时，主动肌肉需要克服重力和惯性力的影响，因此承受的阻力超过了杠铃或配重片本身的重量。
肌肉刺激： 加速阶段提供了较大的肌肉刺激，因为肌肉必须快速产生力量来克服惯性和重力，推动杠铃或配重片向上。

2.顶点和过渡阶段：

力量逐渐减小： 随着动作接近顶点，运动员开始减少向上的力量施加，或者通过拮抗肌群施加向下的力量，以使杠铃或配重片逐渐减速。
阻力变化： 在这一阶段，虽然仍需控制杠铃或配重片，但由于减少的力量施加，主动肌肉所承受的阻力逐渐减小。

3.训练效果与适应能力：

爆发力训练优势： 较快的加速训练（即爆发力训练）能够在动作的早期阶段提供更大的肌肉刺激，这有助于增强肌肉的力量和速度。
神经肌肉适应： 这种训练方式利用了加速度的特性，促使神经肌肉系统适应快速变化的动作需求，从而提高整体运动表现和技能水平。

4.运动专项性和实际应用：

运动中的加速度： 加速度是许多体育项目中的关键特征，如短跑、投掷项目等，这些项目要求肌肉能够迅速加速和减速。
训练效果的实际应用： 通过模拟这些运动特征，加速训练不仅提高了肌肉的力量和速度，还增强了运动员在特定运动中的表现能力。

综上所述，加速训练通过模拟现实生活和运动中的动作模式，提供了全面的神经肌肉训练效果，帮助运动员在竞技中表现出色并提高运动技能。