人体力学的生理基础

人体力学是研究人体活动和在各种力学作业条件下活动能力的学科。该学科基于人体生理解剖学和理论物理学的知识,研究人体运动(活动)器官的结构与功能,每个关节以及整个身体运动规律。

人体具有功能完善的神经-肌肉-骨骼系统,通过如下4项生理活动构成人体力学的生理基础,保证人体随意活动与力学作业的顺利进行。

肌肉-骨骼系统的杠杆作用

第一类杠杆(支点位于作用点与阻力点之间)用于保持平衡。可用小的作用力克服大的阻力,它的机械效率可以大于或小于1。枕环关节、骨盆大腿关节、膝脚关节属于此类。如颈后肌牵拉为作用力,头重为阻力,枕环关节为支点,作用力及阻力在支点两侧,并与支点支持力方向相反,可借此种杠杆来调整人体姿态,以维持头部姿态平衡。第二类杠杆(阻力点位于作用点与支点之间)是省力杠杆,机械效率大于1。人脚尖站立时构成此类杠杆。踝关节跟腱为作用力,其重力(阻力)落在踝关节上,以拇趾底为支点来调整并保持走、跑、跳等动作的平衡。第三类是费力杠杆(动力点位于阻力点与支点之间),动力臂短于阻力臂。膝关节、肩关节、肘关节属于此类。如,手持重物时肘关节弯曲,肱二头肌作为作用力,手部为重力,关节滑车为支点。当肱二头肌收缩时,使肘关节弯曲以保持上肢的稳定姿态。

关节活动方向与角度

人体各活动部位(主要以关节为核心)的方向与角度,取决于关节的表面形态。它可决定关节移位的自由度。由于骨骼处于固定状态,关节的自由度不多于3个(少于机器人)。不同的关节具有不同的自由度(表1)。具有一个以上自由度的关节,可以使关节完成其最大可能的活动方向。如有3个自由度的骨盆和下颌关节,可以完成上下、左右、前后方向的动作。肩关节可完成人体坐标系上的3个方向活动:在矢状面上的弯曲与伸展;在前额面上的内收与外展; 沿着垂直轴旋转。人体各活动部位具有各自不同的活动方向与范围。

肌肉力与能量

肌肉活动(收缩、舒张、保持紧张度三种形态,机器人不具备)时,消耗能量。活动量(强度)越大,参与活动的肌肉块就越多,消耗能量也越多。例如,与安静相比,人体维持站立姿势参与的肌群多,能量代谢率有时高于安静状态的22%。能量代谢率的升高伴随一系列生理功能(呼吸循环与产热等)的增加。当超负荷或人体活动严重受阻(如,压力服处于加压状态)时,肌肉力与能量消耗过度增加,还会产生物质代谢障碍,促使疲劳(机器人不具备)。因此,省力节能是重要的人体力学预防对策。

姿态(或体位)的调节控制

在正常状态下,大脑调节控制肌肉骨骼系统的工作状态(有关肌肉群参与活动),完成各种随意动作;与此同时,在大脑-小脑-平衡器官联合调整控制之下,通过各有关肌肉群的工作稳定体位或姿态。如人体在坐、立、步行或跑步时,通过复杂的神经-肌肉-骨骼系统与平衡器官的协同工作,保持人体不偏离重心(动物的重心不同于人体),实现人体应有的体位或姿态。在力学作业时,只有采取有效的人体力学作业方式或防护措施,才可以通过上述同样机理取得满意效果。显然,机器人不具备、生物不完全具备这种复杂的、灵敏的调节控制系统。

答案c

分析：这是一个关于人体基本组织及功能的选择题，人体的基本组织有：上皮组织、肌肉组织、结缔组织、神经组织，都具有一定的生理功能，据此作答．

解答：a、上皮组织具有保护、分泌等功能，如皮肤的上皮，腺上皮，消化道壁的内表面以及呼吸道粘膜等．不符合题意．

b、结缔组织的种类很多，如骨组织、血液等具有连接、支持、保护、营养的作用．不符合题意．

c、肌肉组织主要由肌细胞构成，具有收缩、舒张功能．如心肌、平滑肌、骨骼肌等．符合题意．

d、神经组织主要有神经细胞构成，能够产生和传导兴奋．不符合题意．

故选：c

点评：人体的基本组织及功能是考试的重点，要熟练掌握．

肌肉收缩活动是在神经支配下完成的，那么主要影响因素必然来源于肌肉本身，或者来源于神经支配。

肌肉生理横断面积

肌纤维的类型

肌肉收缩时候的初始长度

中枢神经的兴奋状态

运动中枢对肌肉的协调和控制能力

肌肉张力，即肌肉所承受的张力，来自于承重或是用力时，肌肉本身收缩而产生的张力，在训练中肌肉承受张力时，张力会刺激肌肉成长。张力越大，刺激越强，用此种方法促使肌肥大的典型例子就是渐进式超复荷。

2肌肉损坏

我们知道肌肉的损坏会促使身体修补损坏的肌肉，修补的同时也会促使肌肉成长。但刻意用训练促使肌肉损坏也有其风险。

毕竟人的修补能力有限，太多的肌肉损坏身体就无法在修补肌肉之外让肌肉成长。通常肌肉损坏在学习一个新的动作时最明显，随着动作的熟练，同一个动作能造成的肌肉损坏就会越来越少。

3代谢压力

代谢压力源自于肌肉在能量不足时持续动作(能量不足不是指你没吃饱或没睡饱喔)，这也是为什麽健美者常采用的低重量高反覆训练方法，便是为了产生「代谢压力」，用此作为产生肌肥大的主要机制。

运动生理学中有三个理论对健身者来说相对重要, 这些理论分别是肌丝滑动理论、肌纤维的募集原理和“全或无 ”理论。为什么我们做增肌训练时候要重视这三个理论？如何在设计训练计划时应用到这三个理论呢？在这篇文章我们聊聊这方面的内容吧。

肌丝滑动理论从生理学的角度解释人体的生物肌肉系统在进行力量举活动时如何控制肌肉做出动作。

肌丝滑动理论表明，肌纤维收缩过程由肌球蛋白和肌动蛋白相互滑动形成，作用在肌纤维上的化学键和感受器彼此互相吸引，让肌肉收缩直至疲劳发生中断动作。肌肉收缩的强度取决于所征集肌纤维的数目，在肌肉收缩过程中，参与的肌纤维越多，收缩力越强。

肌纤维征集理论也被称为海勒曼理论，肌纤维募集原理表明，征集反应最快的I型肌纤维（也称为慢肌纤维）在运动时会最先被调用，之后才会征集到那些反应较慢的肌纤维（也被称为快肌纤维）。I型肌纤维与II型肌纤维相比体积更小有着更高的肌肉耐力。当你开始尝试推举自身最大力量25%的重量时，II型肌纤维才会开始参与动作。

肌肉所输出的力量由其接受到的刺激有关，不同类型肌纤维对募集反应程度也不相同，I型肌纤维有着最快的征集反应，IIa性肌纤维和IIc型肌纤维反应适中，而IIx型肌纤维的反应最慢。

当你在缓慢做一次重量的深蹲时，你的身体使用快肌纤维进行深蹲动作的同时也使用慢肌纤维来稳定背部的杠铃。

肌纤维被认为是肌肉运动功能的基础单位，它们只会执行收缩指令，且通过“全或无”反应来回应指令：肌纤维只会彻底放松或进行完整收缩。当足够的神经信号脉冲传导至肌肉细胞，这些肌纤维只会做它们唯一能做的动作：收缩或者放松。

因为肌纤维通过“全或无”反应来回应神经刺激的指令是逐步的，所以并不是所有肌纤维在进行动作时都会被得到激活。这就是锻炼时通过不同的角度、速度和动作来刺激肌肉群的重要性，不仅如此，习惯性的做同一个动作意味着动作会更为熟练，也就是能够在动作中遂心应手的加强或减少传导至肌肉的化学电脉冲。

理解了以上三个概念，我们不难得出想要在训练中达到更好的运动表现，实质就是要达到两个目的：提高身体肌纤维的征集能力以及增加肌纤维的数量。我们就需要在做训练动作的时候针对目标肌群确保做到以下几点：

最大程度募集目标肌群的肌纤维

尽可能的募集目标肌群的全部I型和II型肌纤维，使其破坏并生长

尽可能的使目标肌群各部位的肌纤维均得到激活，均衡发展

反复训练肌纤维的反应能力，提高神经对肌肉的控制能力

那么为了实现这些效果，我们就需要在训练计划和训练动作中做出适当的调整：尽可能完整的位移、适当的重复次数、针对不同肌肉部位和角度的训练动作。

举个例子：做二头弯举的时候，可以尝试下放哑铃时让手臂尽可能伸展。我们在做二头弯举的时候常会因为手臂伸展不充分而对自己的力量产生误判，因为仅做半程弯举动作会由于力学优势的杠杆原因比全程动作轻松很多，以此认为这就是自己二头肌的力量，做全程动作时才发现，最初始角度想把杠铃举起来阻力臂半程大很多，这时候不妨减轻重量做全程动作，让二头肌的肌纤维得到更完整的刺激。

在多次重复的训练组中，我们才能够逐步募集到I型和II型两种肌纤维，让两种肌纤维都得到锻炼和生长，这样目标肌群才能够获得深度刺激。在几种肌纤维中，IIx型肌纤维最难也是最后得到刺激，这类肌纤维最为强壮但是应对疲劳和损伤的能力也最弱，一旦IIx肌纤维参与发力最终它们会被毁坏，这时候身体会释放大量代谢荷尔蒙进行清除工作，由被毁坏的IIx肌纤维和卫星细胞构成IIc肌纤维。

通过了解肌丝滑动原理，我们在做每一个训练动作的时候，就需要去觉察自己肌肉的收缩状况，也就是在做一个动作的时候，身体哪几个肌肉群的肌肉收缩参与做功了，以此判断在做这个动作时是否目标肌群得到了锻炼。

另外通过了解“全或无”理论，我们就需要在编排计划时挑选不同的动作以各种方式从不同角度来刺激肌肉。做动作有时也要尽可能的放慢以此来提高意念对肌纤维的控制能力。

发展力量素质的生理基础是肌肉结构，力量素质是指人的机体或机体的某一部分肌肉工作（收缩和舒张）时克服内外阻力的能力，外部阻力是指物体的重量、支撑反作用力、摩擦力以及空气或水的阻力等。

力量素质是人体进行体育运动的基本素质之一，是获得运动技能和取得优异运动成绩的基础，同时也是其他身体素质发展的重要因素。据统计，一场激烈的羽毛球比赛，运动员在场上反复快速移动达500次左右，再加上蹬、跳、跨、击球、跳起扣杀等，对下肢力量的要求很高。无论是在前场的搓、推、勾、扑球、放球，还是在后场的挥拍吊球、扣杀都需要一定的手腕、手背、肩部、腰背肌群的力量。因而，羽毛球运动对上肢、肩部、躯干肌肉群的力量要求也较高。所以，在教学、训练以及自我训练中，应注意科学地、系统地增强上、下肢及躯干肌肉群的力量素质。