体育与健康学科知识与教学能力(高中).doc

第一节 运动解剖学一、人体结构的基本组成1.上皮组织具有保护、吸收、分泌、排泄和感受外界刺激的功能。2.结缔组织由细胞和大量细胞间质构成，功能是保护、防御、支持、修复和贮存等。3.肌肉组织肌肉组织包括骨骼肌、心肌和平滑肌三大部分。心肌具有收缩和舒张、自律性和传导性。骨骼肌与心肌的肌纤维均有横纹，又称横纹肌。平滑肌纤维无横纹。俯卧撑发展：前锯肌、胸大肌（近固定）、肱三头肌（远固定）；仰卧起坐发展：髂腰肌、股直肌；卧推杠铃发展：前锯肌、胸大肌、肱三头肌（近固定）；引体向上发展胸小肌、菱形肌、背阔肌（近固定）、胸大肌、肱肌；负重深蹲起发展：竖脊肌、臀大肌、股四头肌（远固定）、小腿三头肌（近固定）；仰卧两头起发展：腹直肌、腹内、外斜肌、髂腰肌、股直肌（近固定）；仰卧举腿发展：腹直肌、髂腰肌、股直肌；负重耸肩发展：斜方肌、颈肌、上臂肌群、菱形肌；负重扩胸发展：斜方肌、背阔肌（近固定）。肺通气的动力是呼吸肌收缩；肺换气的动力是分压差。4.神经组织神经组织是由神经元（即神经细胞）和神经胶质组成。神经元神经活动的基本功能单位。神经胶质在神经组织中起着支持、保护和营养作用。人体神经组织主要由神经细胞构成。神经细胞也叫神经元，包括细胞体和突起两部分。二、人体主要器官和系统的结构特点（一）运动系统运动系统由骨、骨连接和骨骼肌组成。1.骨人体由206块骨组成。长骨大部分由致密骨组成，主要分布于四肢，但是一些骨骼除外，如髌骨、腕骨、掌骨、跗骨等，短骨一般分布在手腕和脚踝，扁骨主要分布在颅和肩胛处，不规则骨主要分布在躯干、颅部和髋骨。根据其存在部位分为附肢骨与中轴骨，附肢骨共126块，包括上下肢骨，中轴骨共80块，包括颅骨和椎骨、胸廓骨。骨主要是由骨质、骨髓和骨膜三部分构成，活体的骨还包括血管和神经等。骨质即骨组织，分为骨松质和骨密质，骨密质由若干层紧密排列的骨板构成，质地致密，抗压、抗扭曲性能强，构成长骨骨干及骺和其他类型骨的外层。骨松质由许多针状、片状的骨小梁构成，结构较疏松，骨小梁的排列与骨所承受的压力和张力方向一致，组成压力曲线和张力曲线，使骨具有节省材料、轻便、坚固的特点。成熟骨组织中的主要细胞是骨细胞，骨细胞对骨吸收和骨形成都起作用，是维持成熟骨新陈代谢的主要细胞。骨髓填充于骨髓腔和骨松质间隙内。成人的红骨髓分布在扁骨、不规则骨和长骨骨骺端的骨松质中。红骨髓具有造血功能。骨膜由结缔组织构成。骨由有机物（韧性）和无机物（韧性）构成。骨中的有机物主要是胶原纤维和粘多糖蛋白，无机物主要是磷酸钙和碳酸钙等。2.骨连接无腔隙骨连接包括韧带连接、软骨连接和骨性连接。有腔隙连接主要指关节连接。（1）关节的基本构造包括关节面、关节囊和关节腔关节面：分为关节头和关节窝，关节面上覆盖着关节软骨。关节囊：包在关节的周围，封闭关节腔。可分为外层的纤维膜和内层的滑膜。关节腔：密闭腔隙，腔内有少量滑液，呈负压，对维持关节的稳固具有一定作用。（2）关节的辅助结构包括关节唇、关节内软骨和韧带滑液囊韧带：可加强关节的稳固性和限制关节的运动。关节唇：它加深关节窝，增大关节面，增加了关节的稳固性。滑膜囊：起充填和减少摩擦的作用。（3）骨骼肌骨骼肌收缩是运动系统中的动力源。（二）消化系统1.消化系统的组成人体的消化系统包括消化管和消化腺。口、咽、食管、胃、小肠、大肠和肛门组成消化管。口腔到12指肠为上消化道，12指肠到肛门为下消化道。消化腺包括肝脏、胰脏和唾液腺。2.消化和吸收食物的消化包括物理性消化和化学性消化。（三）心血管系统心血管系统是人体内封闭的连续管道系统，由心脏和血管组成。心脏位于胸腔内，心腔分左右两个半心，两半心之间互不相通，被房间隔和室间隔隔开，上房下室。右心房上方有上腔静脉开口，下方有下腔静脉开口，右心房和右心室之间相通，但由右房室瓣控制，血液只能从心房流向心室，不能倒流。右心室的上方的出口为肺动脉口，由肺动脉瓣控制，血流不能倒流。左心房上有肺静脉口，左心房和左心室之间相通，但是由左房室瓣控制，血液不能倒流。左心室流出口为主动脉口，并由主动脉瓣控制血流。此外，心脏上还有一套节律性波动的传导系统。血管可以运行血液，具有传输营养和运输氧气等作用，可分为动脉、静脉和毛细血管。（四）淋巴系统淋巴系统是心血管系统的辅助结构，由各级淋巴管道、淋巴器官和淋巴组织组成。淋巴管道包括毛细淋巴管、淋巴管、淋巴干和淋巴导管。管内含有淋巴，淋巴产生于组织液。组织液与组织细胞进行组织交换后，大部分在毛细血管静脉端被吸入静脉，少部分进入盲端的毛细淋巴管成为淋巴。淋巴器官包括淋巴结、扁桃体、脾、胸腔等。淋巴器官具有产生淋巴细胞、浆细胞、滤过淋巴，参与免疫反应等功能，是身体重要的防御装置。（五）呼吸系统气体交换原理根据物理学原理，各种气体无论处于气体状态还是溶解在液体中，当各处气体分子压力不等时，通过分子运动，气体分子总是从压力高处向压力低处净移动，直至各处压力相等。人的呼吸系统人的呼吸系统包括呼吸道和肺。呼吸道由鼻腔、咽、喉、气管和支气管组成。其中鼻、咽、喉称为上呼吸道；气管和支气管称为下呼吸道。呼吸道是气体进出肺的唯一通道。肺是气体交换的场所。肺位于胸腔内，肺由肺泡组成。肺泡壁仅由单层扁平上皮构成，外面密布有毛细血管和弹性纤维，所以血液内的气体与肺泡内的气体（主要是二氧化碳和氧气）可以充分地进行交换。呼吸的全过程（1）人体的呼吸过程包括肺通气（外界空气与肺之间的气体交换过程）、肺换气（肺泡与肺毛细血管之间的气体交换过程）和气体在血液中的运输。内呼吸（或组织呼吸）即组织换气是血液与组织、细胞之间的气体交换过程，有时也将细胞内的氧化过程包括在内。可见呼吸过程不仅依靠呼吸系统来完成，还需要血液循环系统的配合，这种协调配合与机体代谢水平相适应，又都受到神经和体液因素的调节。（2）发生在肺内的气体交换：肺泡壁和毛细血管之间的距离很短，允许气体分子自由通过。肺内的大量肺泡为气体交换提供了非常大的交换场所。在呼吸过程中，吸入气体中氧气的气压大于肺泡内氧气的气压，氧气进入肺中，而当血液流经肺毛细血管网时，血液中的氧比肺泡中氧的气压要低很多，肺泡内的氧气由于分压差向血液净扩散，血液的氧压便逐渐上升，最后接近肺泡内的氧压。二氧化碳则从血液向肺泡扩散，快速达到平衡。（3）组织中的气体交换：在组织中，由于细胞的新陈代谢，不断消耗氧气产生二氧化碳，所以组织中的氧压比动脉中的氧压低，而二氧化碳的压强高于动脉中二氧化碳的气压。氧便顺着分压差由血液向细胞扩散，二氧化碳则由细胞向血液扩散，组织细胞与血液间的气体交换，使得组织不断地从血液获得氧，供代谢需要，同时把代谢产生的二氧化碳由血液运送到肺而呼出。（六）泌尿系统泌尿系统是由肾、输尿管、膀胱和尿道组成。输尿管管壁有较厚的平滑肌，可以节律性蠕动，把尿液排入膀胱。（七）神经系统（1）神经系统是由中枢神经系统和周围神经系统两部分组成。中枢神经系统包括位于颅腔的脑和位于椎管的脊髓。周围神经系统是脑和脊髓以外的神经成分，神经系统的基本活动方式是反射。反射活动通过反射弧来实现。（2）反射弧的五个环节有：感受器、感觉神经元、神经中枢、运动神经和效应器。脑分为大脑、间脑、小脑、中脑、脑桥和延髓。脑神经对。脊髓位于脊椎管内，有个节段，由上至下具体包含：个颈节、个胸节、个腰节、个骶节和个尾节。脊神经与脊髓节段相对应，左右成为一对，共对。（八）感觉器感觉器是感受器及其辅助装置的总称，是人类认识世界的第一环节，把感受到的刺激，转变为神经冲动，沿着一定的传导途径至脑，产生相应的感觉。视觉器官；听觉器官；本体感受器三、人体各大系统的功能及与运动的关系（一）运动系统的功能及与运动的关系骨和骨连接的功能特点运动系统由骨、骨连接和骨骼肌三种器官组成。骨以不同形式连结在一起，构成骨骼，形成了人体的基本形态，并为肌肉提供附着。在神经支配下，肌肉收缩，牵拉其所附着的骨，以可动的骨连接为枢纽，产生杠杆运动。运动系统主要的功能是运动。简单的移位和高级活动如语言、书写等，都是由骨、骨连接和骨骼肌实现的。运动系统的第二个功能是支持。构成人体基本形态，头、颈、胸、腹、四肢，维持体姿。运动系统的第三个功能是保护。由骨、骨连接和骨骼肌形成了多个体腔，颅腔、胸腔、腹腔和盆腔，保护脏器。大关节运动中的主要肌群关节在人体运动中发挥着重大作用。关节活动幅度是评定柔韧性的重要指标。运动上肢的主要肌群是背肌和胸肌；运动肩关节的主要肌群是背肌、胸肌和肩肌；运动肘关节的主要肌群是上臂肌和前臂肌；运动腕关节的主要肌群是前臂肌；运动髋关节的主要肌群是下肢带肌；运动膝关节的主要肌群是周围的屈肌、伸肌、旋内肌和旋外肌；运动踝关节的主要肌群是小腿后屈肌和小腿前伸肌。肌肉的协调工作原动肌是主动收缩直接完成动作的肌肉或肌群。与原动肌作用相反的肌群叫做对抗肌。还有一些起到协调作用的固定肌和中和肌。身体所有的生活动作和体育运动都是由这四种肌肉协调配合来完成的。（二）消化系统的功能及与运动的关系运动对消化系统的整体机能有提高作用。加强胃肠蠕动，促进肠道内消化废物和毒素的排出。能预防和改善胃食道反流症，促进排便，改善便秘。长期运动锻炼能使固定肝、胃、脾、肠等内脏器官的韧带得到加强，能有效地防治胃肠下垂病症。胃肠蠕动的加强又能积极地消耗胃肠外壁的脂肪组织，缩小腹型、降低腹腔内的压力，解除腹内压力对肝、肾、脾等重要脏器的不良作用。经常规律的运动锻炼能促进消化液分泌和脂肪代谢，增强消化道对食物的消化吸收能力。肝脏的脂肪代谢在运动锻炼的作用下变得活跃，因此，脂肪肝可以在运动锻炼的作用下得到有效的防治，目前，脂肪肝防治的方法中运动锻炼已是被公认的切实有效的方法之一。但是长时间的剧烈运动就会引起过度疲劳而对消化系统产生不良的影响，会导致一些胃黏膜缺血、降低胃黏膜的防御能力、减少胃液分泌、削弱消化和吸收等。（三）心血管系统的功能及与运动的关系长期的有规律体育运动可引起心脏结构域功能的适应性变化，形成运动性心脏的特点。运动性心脏主要的特点是心室容积腔明显增大，而且心室壁增厚，这样就使每搏输出量增大和心肌收缩力增强。合理的体育锻炼对血管的内皮细胞和平滑肌的形态结构产生良性作用，有利于维持血管的弹性，促进微循环的功能，维持适当的血压，保证重要器官的血液供应，并能预防和减缓高血压的发生。（四）呼吸系统的功能及与运动的关系呼吸系统的生理指标在长期有规律的运动锻炼下会有所提高，特别是青少年，效果会更加显著。在一些运动中要防止特定的呼吸动作所产生的不利影响。过高的胸内压就会引发上下腔静脉的血液回流，可能会造成心输出量不足，从而发生脑部暂时性缺血导致晕厥。（五）泌尿系统的功能及与运动的关系泌尿系统由肾、输尿管、膀胱、尿道组成。主要功能是排出体内在代谢过程中的残渣和多余的物质，以及维持机体内环境的酸碱平衡，但在运动中，肾脏一般会处于缺血状态从而导致少尿，这个时候，代谢的终产物的排泄主要靠汗液的分泌。剧烈运动可能会导致肾脏受损，会出现蛋白尿甚至血尿等现象。（六）神经系统的功能及与运动的关系神经系统由中枢和周围神经系统组成，中枢位于脑和脊髓。功能是对机体进行调节和指挥，并且直接控制人体的运动。运动单位是任何一种动作的基本功能单位，而运动单位就是由一条运动神经纤维的所有分支及其所支配的肌纤维所组成的，也就是说肌肉只有接受神经的直接支配才能产生运动。脑干具有传导、反射的低级中枢、网状结构功能；小脑具有协调躯体运动、调节肌紧张、维持平衡的功能；脊髓具有传导、反射的功能。脊髓内最简单的反射弧只有两个神经元，如膝反射。（七）感受器与运动的关系本体感受器又称运动感觉，其特点是它可以相对独立于视觉和听觉而起作用，比如说人即使闭上眼睛都能感受到自身身体各个部位的位置及状态，篮球运动员即使不需要依靠视觉也可以进行运球。本体感受器具有可训性，有效的重复训练可以提高本体感受的灵敏度，本体感受器在把它所接受到的刺激以神经冲动的形式传输到中枢神经引起本体感觉的同时，还把肌肉关节处的活动信息及时反馈给中枢，来调整和矫正中枢神经对外界的控制，使运动完成得更为准确。本体感受器主要包括肌梭、腱梭，具有感受肌肉牵张、收缩和关节伸展的功能。第二节 运动生理学一、骨骼肌收缩的生理学原理（一）肌肉的细微结构与收缩原理肌肉的细微结构（）肌原纤维骨骼肌由束状排列的肌细胞组成，又称肌纤维。一条肌纤维由许多肌原纤维组成。肌原纤维是由可调节的粗肌丝和细肌丝组成。在显微镜下每条肌原纤维全长都呈现有规则的明暗交替，分别称为明带（带）和暗带（带）。在肌原纤维上，暗带长度比较固定，其中间有一个比较透明的区域为区，区中间有一横向暗线称线，明带长度可变，其中央有一条横向的暗线称线。（）肌管系统注：钙离子在肌肉收缩过程中起重要作用。肌肉的收缩原理在完整的机体内，肌肉的收缩活动都是在中枢神经系统的控制下完成的，其收缩过程至少包括：兴奋在神经肌肉接点的传递、肌肉兴奋收缩偶联和肌肉的收缩与舒张三个环节。（）兴奋在神经肌肉接点的传递运动神经纤维在到达所支配的骨骼肌时发出分支，形成末端膨大的神经末梢。神经末梢与肌纤维接触前先失去髓鞘，再以裸露末梢嵌入肌膜上被称为终板膜的凹陷中，形成神经肌肉接点。神经肌肉接点类似于突触，其结构包括突触前膜、突触后膜和突触间隙三个部分。兴奋在神经肌肉接点的传递是通过化学递质乙酰胆碱和终板膜电位变化来实现的，它包括突触前和突触后两个过程。突触前过程指乙酰胆碱的合成、贮存和释放。突触后过程为乙酰胆碱进入突触间隙经扩散到达突触后膜时，立即与突触后膜的乙酰胆碱受体结合，引起突触后膜对的和等离子的通透性改变，突触后膜被极化，形成终板电位。终板电位属局部反应电位，他通过局部电流作用，使临近肌细胞膜去极化而产生动作电位，实现了兴奋由神经传递给肌肉。兴奋在神经肌肉接点的传递有如下特点：化学传递。神经和肌肉之间的兴奋传递是通过化学递质乙酰胆碱进行的；兴奋传递节律是对的。即每一次神经纤维兴奋都可引起一次肌肉细胞兴奋；单向传递。兴奋只能由神经末梢传向肌肉，而不能相反；时间延搁。兴奋地传递要经历递质的释放、扩散和作用等多个环节，因而传递速度缓慢；高敏感性。易受化学和其他环境因素变化的影响，易疲劳。（）肌肉的兴奋收缩偶联肌细胞兴奋过程以膜的电变化为特征，而肌细胞的收缩过程是以肌纤维机械变化为基础，他们有着不同的生理机制，肌肉收缩时必定存在某种终结过程把它们联系起来，这一中介过程称为肌肉的兴奋收缩的偶联。主要有三个步骤：电兴奋通过横管系统传向肌细胞深处、三联管结构处的信息传递、肌浆网中释放入胞浆以及由胞浆向肌浆网的再聚积。（）肌肉的收缩与舒张过程肌丝滑动学说认为在收缩时肌小节的缩短是细肌丝（肌动蛋白丝）在粗肌丝（肌球蛋白丝）之间主动地相对滑行的结果。肌小节缩短时，粗肌丝、细肌丝的长度都不变，只是细肌丝向粗肌丝中心滑行。由于粗肌丝的长度不变，因之带的宽度不变。由于肌小节中部两侧的细肌丝向带中间滑行，逐渐接近，直到相遇，甚至重叠起来，因此区的宽度变小，直到消失，甚至出现反映细肌丝重叠的新带区。由于粗肌丝、细肌丝相向运动，粗肌丝的两端向线靠近，所以带变窄。当肌肉牵张或被牵张时，粗肌丝、细肌丝之间的重叠减少。从分子水平上分析，肌肉收缩是构成粗肌丝和细肌丝的收缩蛋白（肌球蛋白和肌动蛋白）互相作用的结果，而存在于细肌丝中的调节蛋白（原肌球蛋白和肌动蛋白）则起着控制作用。（二）肌肉的收缩形式与特征1单收缩与强直收缩2缩短收缩、拉长收缩、等长收缩1）缩短收缩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，又称向心收缩。如进行屈肘时，主动肌就是做缩短收缩。根据在整个关节运动范围内肌肉张力与负荷的关系，缩短收缩又可分为非等动收缩和等动收缩两种。非等动收缩（又称等张收缩），在整个收缩过程中负荷是恒定的，由于关节角度的变化，引起肌肉收缩力与负荷不相等，收缩速度也变化。等动收缩是通过专门的等动练习器来实现的。在整个关节范围内肌肉产生的张力始终与负荷相同，肌肉能以恒定速度或等同的强度收缩。等动收缩肌肉做正功。2）拉长收缩当肌肉收缩力小于外力时，肌肉虽然在收缩，但却被拉长，这种收缩形式称拉长收缩，又称离心收缩。在人体运动中，拉长收缩起着制动、减速和克服重力等作用，肌肉做负功。还有一种收缩形式叫超等长收缩。例如，跳高练习，肌肉做负功。3）等长收缩当肌肉收缩力等于或小于外力时，肌肉虽在收缩但长度不变，这种收缩形式称等长收缩。等长收缩时，肌肉做内功，对运动环节固定、支持和保持某种身体姿势起重要作用。等长收缩肌肉只做内功，外功。肌肉三种收缩形式的特点比较（三）骨骼肌纤维的类型与运动能力1力量训练的原则：超负荷、渐增阻力、针对性、顺序性、适宜频度。2速度素质训练原则：改善提高神经系统的灵活性；发展磷酸原系统功能能力；提高肌肉的协调放松能力；发展腿部力量及关节的柔韧性。4骨骼肌纤维的类型与运动的关系1）运动员的肌纤维类型优秀运动员的肌纤维百分组成具有明显的运动项目特异性。应当指出的是，运动员的肌纤维构成并不是决定运动成绩的唯一因素，它只是影响运动成绩的因素之一。优异的运动成绩最终是由生理、生化、心理和生物力学等各方面因素共同作用的结果。2）训练对肌纤维的影响运动训练对肌纤维类型的转变的影响：两种观点：“遗传学派”和“训练适应学派”。遗传因素可能起主要作用。原因：肌纤维百分比组成的遗传度多数在90以上；快慢肌的转化主要发生在型肌的亚型中，且变化范围小于10。运动训练对肌纤维的面积和数量的影响：经常进行运动训练或体育锻炼，可使骨骼肌组织壮大。原因有两个：肌纤维增粗，即肥大；肌纤维数目增多，即增生。但主要是第一种作用。就肌纤维肥大而言，不同形式的运动可优先引起骨骼肌中某种肌纤维产生肥大，这种现象称为肌纤维的选择性肥大。3）训练对肌纤维代谢特征的影响训练对肌纤维有氧能力的影响。耐力训练可使肌纤维中的线粒体数目增多，体积增大，容积密度增加，使线粒体中的有氧代谢酶活性增加，因而使肌纤维的有氧氧化能力提高。力量训练使肌纤维的面积大大增加，而线粒体却未相应增加。因而，力量训练不仅无法增加肌肉的有氧能力，甚至可能降低肌肉的有氧能力。训练对肌纤维无氧能力的影响。短跑运动员乳酸脱氢酶最高，长跑运动员最低，其他项目介于两者之间。训练对肌纤维影响的专一性。训练所引起的肌纤维的适应性变化，具有很明显的专一性，这不仅表现在不同的运动专项或不同训练方式上，而且也表现在局部训练上，即使同一个体，各部肌肉的活动程度不同，反应也不同。二、氧的运输系统与能量代谢（一）氧的运输系统人体有氧工作能力决定于机体氧运输系统功能和肌肉利用氧的能力。其中心泵功能是制约运氧能力的主要因素。氧的供应是实现人体正常生理活动和运动的必要条件。氧的供应，首先是氧的运输，即氧从体外运输到体内，直至细胞中。氧的运输是由包括呼吸系统、血液系统、循环系统所构成的氧的运输系统完成的，并接受神经和体液的调控。人体有氧工作能力取决于机体氧运输系统和肌肉利用氧的能力。运动时的呼吸功能1）运动时肺通气的变化肌肉利用氧的能力主要取决于肌肉的供氧量与细胞肌中线粒体氧化酶的活性、血流量与肌纤维周围的毛细血管等因素。训练可以提高机体有氧能力及最大吸氧量的利用率。人体在进行体育运动时，随着运动强度的增加，体内代谢的加强，所需的氧气和排出二氧化碳量也随之加大，同时在神经和体液的调节下，呼吸肌收缩与舒张加强，表现为呼吸加深加快，肺通气量增加。在运动强度小的情况下，机体所需要的氧和所摄取的氧保持一致的状态，才能够使这种状态持续较长时间。运动时需氧量是随着运动强度的变化而变化的，并受到运动持续时间的影响。训练可导致人体在进行亚极量运动时的每分通气量增加的幅度减少，但训练者能承担的运动强度及运动时能达到的每分通气量的上限较无训练者高。运动时，运动员的最大通气量可达升分，无训练者约为升分。在一定范围内，每分通气量与运动强度呈直线关系。2）运动时的潮气量（深度呼吸）与呼吸频率运动时，呼吸加深加快使通气量增加。在运动强度较低时，每分通气量的增加主要是靠潮气量的增加，呼吸频率的增加不明显；在运动强度较强时，每分通气量的增加主要靠呼吸频率的增加，潮气量的增加幅度有所下降。运动强度大、持续时间短，虽然总需氧量少，但每分钟需氧量却大。反之，运动强度小、持续时间长，虽然每分钟需氧量少，可是总需氧量却大。3）运动时的合理呼吸呼吸与技术动作相结合。通常周期性的运动要特别注意呼吸的节奏，富有节奏地呼吸，将会使运动更加轻松和协调，更有利于创造出好的运动成绩。同样呼吸运动是一种节律性活动，其深度和频率随着机体代谢水平而改变，运动时为维持内环境稳定，呼吸必须加深加快，这都是通过神经与体液的共同调节实现的。同时要注意的是呼吸形式、呼吸时相、呼吸节奏与技术，与动作相配合，如长跑，宜采用单步一吸、个单步一呼的方法。非周期性运动时，原则上以完成两臂前屈、外展、外旋、扩胸、提肩或展体时采用的吸气较为有利，而在完成与上述相反的运动时采取呼气为好。体育运动过程中，人们往往忽略了运动与呼吸的配合、协调。加大呼吸深度，控制呼吸频率，提高肺换气效率。剧烈运动时，呼吸频率和肺通气量迅速上升，呼吸深度反而减小，容易引起呼吸肌的疲劳，甚至衰竭，造成运动效果下降。径赛运动员的呼吸频率不宜超过次分，若超过次分，即为无效呼吸。对儿童少年来说，经常进行胸式和腹式的深呼吸锻炼，对发展肺通气功能是非常有益的。由于解剖无效腔的存在，加大呼吸深度，才能有效地提高肺泡通气量。减小呼吸道阻力。运动时呼吸的目的是保证在吸气时，期望肺泡腔中有更多含氧的新鲜空气，呼气时，期望能呼出更多的含二氧化碳的代谢气体。正常人安静时的呼吸是经过鼻呼吸的方法进行的，但运动时，由于肺通气量的增加，需要采取口鼻并用法来呼吸，以减少肺通气的阻力，延缓疲劳的出现。剧烈运动时，用口呼吸可以使肺通气量从用鼻呼吸时的升分增加到升分。当人体进行慢跑时，对氧的需求量不是太大时，采用以鼻吸气，以嘴吐气的方式为佳，随着速度的加快，可增加吐气的深度和频率，当然，在严寒的季节里，最好不要过多地用口呼吸。对于锻炼者来说，主观感觉必须使用嘴帮忙吸气时，说明跑步速度太快，此时应适当放慢运动速度。正确使用憋气方法。胸膜壁层与胸膜脏层之间的腔隙称为胸膜腔，其内存在的压力称为胸内压。在正常情况下总是低于大气压，因此称之为胸内负压。憋气是会反射性地引起肌张力加强，胸廓与腹腔固定，在完成一些运动技术动作时，可为上肢的发力获得稳定的支撑。但憋气过长时，胸膜腔内压会呈正压，导致静脉血回流困难，心输出量减少，致使心、脑、视网膜供血不足，产生头晕、恶心、耳鸣等感觉。憋气结束，会出现反射性深吸气，使胸膜腔内压骤减，滞留于静脉的血液迅速回心，血压骤升。这对于儿童少年的心脏发育和缺乏心力贮备者或老年人的心血管功能会产生极为不利的影响，为此，憋气在运动中一定要谨慎应用。4）运动与氧通气当量经常锻炼的人，氧扩散容量随年龄降低的趋势将推迟，无论安静时还是运动时，运动员的氧扩散量比非运动员高。在肺换气过程中，由肺气泡扩散入肺毛细血管，并供给人体实际消耗或利用的氧量为吸氧量。氧通气当量是指每分通气量和每分吸氧量的比值。氧通气当量是评价呼吸效率的一项重要指标，氧通气当量小，说明氧的摄取效率高。正常人安静时氧通气当量为（升升）。运动时，在相同吸氧量情况下，运动员的通气量比无训练者要少；在相同肺通气量情况下，运动员的吸氧量较无训练者要大得多，即运动员的呼吸效率高。2.血液与氧的运载1）氧在血液中的运输氧在体内的运输方式有两种：即结合氧与溶解氧。血液中（P高）以物理溶解和化学结合两种方式运载。物理溶解量很少，但物理溶解是化学结合的前提，以化学结合形势的运输占以上，氧与血红蛋白的化学结合叫氧合，其分离叫氧离。在肺部，当氧分压P升高时与结合形成氧合血红蛋白（O），而在组织，当P降低时氧合血红蛋白又解离出。血红蛋白是氧合还是解离，取决于该组织P的高低。血红蛋白不断地在肺部（P高）通过氧合结合血红蛋白（O），并随血液循环运输至组织（P低）进行氧离，释放出，供组织利用。2)血红蛋白氧氧饱和度、氧容量和氧含量血红蛋白氧饱和度。简称血氧饱和度，是指血液中与结合（被氧饱和）的程度。影响血氧饱和的因素是由P所决定的。平原地带的人安静时动脉血P为13.3 （），血氧饱和度为9698。血红蛋白氧容量。是指血氧饱和度达100时，每升血液中血红蛋白所能结合的最大量。影响血红蛋白容量的主要因素是血红蛋白浓度。正常男子的血红蛋白浓度为150克升，其容量约为200毫升升。血红蛋白氧含量。实际上，正常人血液的血氧饱和度并不能达到100，故把每升血液中血红蛋白实质结合的氧含量称为血红蛋白氧含量，其值受氧分压的影响。例如，动脉血氧分压高，血红蛋白氧饱和度大，血氧含量多。正常男子动脉血氧含量约为194毫升升，其氧容量约为200毫升升。3）血液的酸碱缓冲功能正常人血液的平均值为7.4，动脉血浆的为7.357.45，静脉血平均低0.020.1。这是机体代谢和各种酶活动所要求的适宜条件之一。人体生命活动所能耐受的最大PH变动范围为6.97.8，PH低于7.33为失代偿性酸中毒，高于7.45为失代偿性碱中毒。在进行剧烈运动时，机体内主要依靠无氧代谢功能，还会产生大量较强的酸性物质乳酸。这些酸性物质使血液PH下降。人体从饮食中也会摄入碱性物质。当这些碱性物质进入血液后，解离出OH-又会使血液呈碱性，PH升高，而人体PH只能在一个非常狭小的范围内波动。代谢中产生酸性或碱性物质首先进入血液，被血液中的缓冲物质所平衡。缓冲物质是成对存在的，人体的肾脏也具有维持酸碱平衡的作用。3心血管功能与氧的运输1）每搏输出量和射血分数血液循环的形式是多样的。循环系统的组成有开放式和封闭式；循环的途径有单循环和双循环。人类血液循环是封闭式的，由体循环和肺循环两条途径构成的双循环。一次心搏中由一侧心室射出的血液量称为每搏输出量。在安静状态下，正常成年人左心室舒张末期的容积为145毫升，收缩末期的容积为75毫升，二者差值即为每搏输出量，约为70毫升。心室在每次射血时，并未将心室内充盈的血液全部射出。每搏输出量占心室舒张末期容积的百分比，称为射血分数。射血分数每搏输出量心室舒张末期容积（毫升）100成人安静时射血分数约为60。每搏输出量和射血分数与心肌收缩力有关。收缩力越大，心脏播出血量越多，心室内剩余血量就越少，射血分数越大。肌肉活动时射血分数提高。2）每分输出量和心指数一侧心室每分钟射出的血液量，称为每分输出量，简称心输出量。心输出量等于心率与搏出量的乘积。安静时，健康男子每搏输出量约为70毫升，如心率为75分，则心输出量约为5K毫升分。在身体、体重等条件相似的情况下，女子心输出量比男子约低10；老年人心输出量低于青年时期；情绪激动或身体活动时，心输出量增加。安静时的心输出量与体表面积成正比。以单位体表面积计算的心输出量，为心指数。3）心功能贮备血液由左心室射出经主动脉及其各级分支流到全身的毛细血管，心输出量随机体代谢需要而增加的能力，称之为心功能贮备或心力贮备。心力贮备是最大心输出量与安静时心输出量之差。健康成人安静时心输出量约为5升分；剧烈运动时，心输出量大幅度增加，最大心输出量可达30升分，心力贮备可达25升分。训练水平高的运动员最大心输出量可达35升分。心功能贮备也可以用心率贮备来表示，即：心率贮备最大心率安静心率。一般而言，一个人的最大心率可用“220年龄”来衡量。因此，同年龄的人的心率贮备就决定于其安静心率，安静心率较低者有较高的心率贮备。研究发现，运动训练不能提高最大心率，但运动训练，特别是耐力训练能降低安静心率，故耐力运动员的心率贮备较大。4）动脉血压动脉血压的形成与心脏射血、外周阻力、主动脉和大动脉管壁的可扩张性和弹性以及血管系统内有无足够的血液充盈量等因素有关。血压是指血管内血液对于单位面积血管壁的侧压力，即压强。血压的形成还有赖于心脏的射血和血液流动过程中所遇到的外周阻力。主动脉和大动脉管壁的弹性对动脉血压起缓冲作用，当主动脉和大动脉管壁的弹性降低时，表现为收缩压升高而舒张压不变或稍高，脉压增大。在一个心动周期中，尽管血液是连续不断的，但动脉血管内的血压却是周期性变化着的，心室收缩时，主动脉压急剧升高，在收缩中期动脉血压达到最大值，称收缩压。心室舒张时主动脉压下降，在心舒末期主动脉压最低值称舒张压。动脉血压通常用在上臂肱动脉处测得的血压来代表。正常人动脉血压在一定范围内变动，但保持相对稳定。如果动脉血压过低，各器官得不到足够的血液供应，可导致脑、心、肾等器官缺血、缺氧，严重时将危及生命。血压过高，则心脏射血的阻力增大，心肌负荷加重，久之可导致心脏扩大，以致心力衰竭，严重时可致血管壁受损。如果脑血管损伤，会发生脑出血。5）运动时血液循环功能的调节与适应运动时，由于体内能量物质消耗的增强和代谢物的增多，因此就必须加快血液的流通量，及时满足机体各部能源的供应和代谢物的排泄。由于心交感神经活动加强，因此心率加快，心肌收缩力加强，心输出量增加。骨骼肌节律性收缩的静脉泵作用和呼吸运动的加强等也有利于静脉血液回流，导致心输出量增加，运动中动用心率贮备是调节输出量的主要途径，充分动员心率贮备可使心输出量增加1.5-2倍。长期从事耐力训练的运动员，运动时心输出量可比静息时增加7-8倍。运动时心输出量的增加并不是平均分配给全身各个器官，而是心脏和进行运动的肌肉里的血流量明显增加，不参与运动的骨骼肌及内脏的血流量增加不大或减少。在最大强度运动时，所增加的心输出量中由流向了运动的肌肉。（二）运动中的能量物质与能量供应机体的能源物质及其能量价值1）能源物质。体内贮存的能量物质有多种形式，包括血液中葡萄糖、肝糖原、肌糖原等。食物中的营养物质包括糖、脂肪、蛋白质、无机盐、维生素、水、膳食纤维等大类，其中只有糖、脂肪、蛋白质是能源物质。另外，体内还有两种高能磷酸化合物，即三磷酸腺苷和磷酸肌酸。2）糖、脂肪和蛋白质的能量价值。运动中的能量供应（1）三磷酸腺苷（ATP）在生物体内的作用可形象地比喻为能量转化与传递的“载体”或“通货”，是肌肉活动时能量的直接来源。三磷酸腺苷（ATP）存在于细胞内，由自身合成并可迅速分解从而被直接利用的一种自由存在的化学能形式。它由一个大分子的腺苷和三个磷酸根组成，故称为三磷酸腺苷。在ATP分子结构的后两个磷酸根结合键中蕴藏着大量的化学能，故称为高能磷酸键。ATP也因此被称为高能磷酸化合物。ATP是肌肉活动唯一的直接能源。肌肉活动时，贮存在肌肉细胞中的ATP不断在ATP酶的催化下，迅速分解为二磷酸腺苷（ADP）和无机磷（Pi），并释放出能量用于肌肉运动，完成机械功。然而，肌肉中的ATP储量很少，仅为5mmolk（湿肌），肌肉运动时若不及时补充，ATP可在极短时间内消耗殆尽，必须边分解边合成ATP才能不断供应肌肉活动所需要的能量，该能量提供给肌小节中的横桥摆动，产生肌丝滑行，引起肌肉收缩。ATP的分解与再合成，即高能键的断裂与再连接在活的细胞内是永不停止地进行着，运动中当ATP再合成速率下降时，表明能量供应受阻，意味着疲劳开始出现。（2）ATP的再合成过程。ATP的再合成实际上是ADP与Pi再连接，是一个磷酸化的吸能过程。ATP再合成所需要的能量来源有三个途径：一是磷酸肌酸的分解供能；二是糖原无氧酵解供能；三是糖和脂肪（可能还有蛋白质）的有氧氧化供能。磷酸肌酸的分解磷酸源供能系统。磷酸肌酸是储存在细胞中的另一种高能磷酸化合物，分解时可释放出大量能量。当肌肉收缩时。可随着ATP的迅速分解而立即分解，为ADP与Pi再合成ATP提供能量。然而，肌纤维中CP的含量也是有限的。当其全部分解时，释放出的能量也只能维持数秒钟的剧烈运动。磷酸肌酸在三磷酸腺苷再合成中的重要意义在于其快速动用性。糖原的酵解乳酸能系统。当运动的持续时间达10秒以上时，体内能量主要依靠糖原的无氧酵解来提供。1mmol肌糖原酵解后释放的能量可合成3mmolATP，1mmol葡萄糖酵解后释放的能量可合成2mmolATP。糖的酵解虽然生成的能量少，但在运动时，特别是机体处于缺氧或供氧相对不足的条件下，是机体保证能量供应的应急措施，因而具有重要的生理意义。因为在糖的无氧酵解过程中产生副产品乳酸，所以，这个供能系统又被称为乳酸能系统。乳酸产生后，会引起肌肉疲劳，这是限制运动能力的一个因素。糖和脂肪的有氧氧化糖的有氧氧化供能系统。当运动中氧的供应能满足机体需要时，ATP再合成所需能量要由糖、脂肪的有氧氧化提供。有氧氧化过程提供的能量较多，有利于维持较长时间的运动。1mmol子糖原通过有氧氧化，最终可产生3mmol ATP，1mmol葡萄糖通过有氧氧化可产生38mmol ATP。此过程的产能是糖无氧酵解过程产能的13倍。三、运动过程中人体功能的变化与运动技能的形成（一）运动过程中人体功能的变化规律竞技状态及其调节在参加比赛或训练前，身体的某些器官和系统会产生一系列条件反射性变化，由此引起的生理过程和机能反应称为赛前状态。它可产生在比赛前数天、数小时或数分钟，并一直持续到运动结束后的一段时间。按其发生的顺序可分为赛前状态、准备活动、进入工作状态、稳定状态、疲劳和恢复个阶段。赛前状态的生理意义及其调整赛前状态可分为三种，不同的赛前状态对运动能力产生不同的影响。（）准备状态赛前状态的生理反应主要表现在神经系统、氧运输系统和物质代谢等方面的变化。其特点是：中枢神经系统兴奋性适度提高，自主性神经系统和内脏器官的惰性得到一定的克服，进入工作状态的时间适当缩短，有利于发挥机体工作能力和提高运动成绩。（）起赛热症其特点是：中枢神经系统的兴奋性过高，表现为过度紧张，常有寝食不安、四肢无力、喉咙发堵等不良反应，运动能力和成绩下降。例如，初次参加比赛的年轻选手，或参加特别重大比赛的运动员，或运动员过分重视比赛结果时都容易出现起赛热症。（）起赛冷淡其特点是：赛前兴奋性过低，引起超限抑制，表现为对比赛淡漠、浑身无力，比赛时不能充分发挥体能与技能，通常是起赛热症的继发反应。为了提高运动员的运动能力，必须把起赛热症和起赛冷淡调整到准备状态。因此，要求运动员提高心理素质，正确对待比赛；让运动员多参赛，增加比赛经验。例如，运动员兴奋性过低时，可做强度较大的准备练习；运动员兴奋性过高时，准备活动的强度可小些，可安排轻松和转移注意力的活动，赛前作息制度应尽量与比赛条件一致。此外，准备活动与正式练习的时间间隔一般不超过分钟，在一般的体育教学课中以分钟为宜。3准备活动与整理活动1）准备活动准备活动的时间、强度、内容、形式以及正式练习之间的时间间隔等因素都能影响准备活动的生理效应。在比赛、训练和体育课的基本部分之前进行身体练习，目的是为即将来临的剧烈运动或比赛做好准备。准备活动的生理作用是：调整赛前状态，提高中枢神经系统和肌肉组织的兴奋性。克服心血管系统和呼吸系统的生理惰性，使肺通气量及心输出血量增加，心肌和骨酪肌毛细血管扩张，工作肌能获更多的氧，缩短进入工作状态的时程。提高组织的兴奋性与代谢水平，升高体温，降低肌肉黏滞性，增加肌肉的伸展性、柔韧性，提高收缩和舒张速度，增加肌力并预防损伤；使血红蛋白和肌红蛋白释放更多的氧；增加体内酶的活性，保证有较充足的能量供应。增强皮肤的血流量以利于散热，防止正式比赛时体温过高。准备活动的时间、强度与正式练习的时间间隔、内容和形式等是影响其生理效应的主要因素。准备活动以最大摄氧量、心率在次分、时间在分之间为宜。此外，还应根据项目特点、个人习惯、训练水平和季节气候等因素适当加以调整，通常以微微出汗为宜。若准备活动与正式练习之间的间隔时间过长，其痕迹效应则消失。实验证明，准备活动后间隔分钟其痕迹效应全部消失。（）整理活动人体在承受一定的运动负荷刺激后，机体机能和工作效率会逐渐降低，整理活动就是指在正式练习后所做的一些加速机体功能恢复的较轻松的身体练习。通过整理活动，可减少肌肉的延迟性酸疼，有助于消除疲劳；可使肌肉血流量增加，加速乳酸利用；可预防激烈活动骤然停止可能引起的机体功能失调。例如，跑到终点后站立不动，血液大量集中在下肢扩张的血管内，使静脉回心血量减少，因而心输出量下降，血压降低，造成暂时性脑缺血，甚至出现“重力性休克”。因此机体对运动负荷的耐受程度有较大的个体差异，并受许多因素，如训练负荷的量和强度、训练后机体机能的恢复及运动员的身体机能状态等因素的影响。稳定状态与进入工作状态1）稳定状态稳定状态可分为真稳定状态和假稳定状态。运动时进入工作状态结束后，人体的机能水平和工作效率在一段时间内处于一种动态平衡或相对稳定状态，这称为稳定状态。在进行中小强度的长时间运动时，进入工作状态结束后，机体的摄氧量能够满足需氧量，各项生理指标保持相对稳定，这种状态为真稳定状态。在进行强度较大、持续时间较长的运动时，进入工作状态结束后，机体摄氧量已达到并稳定在最大摄氧量水平上，但仍不满足机体对氧的需求，运动过程中氧亏不断增多，这种状态称为假稳定状态。2）“极点”与“第二次呼吸”在进行剧烈运动开始阶段，内脏器官的活动满足不了运动器官的需要，会出现呼吸困难、胸闷、肌肉酸软无力、动作迟缓不协调、心率剧增及精神低落等一系列暂时性生理机能低下综合征。这种机能状态称为“极点”。“极点”出现后，采取适当降低运动强度、调整呼吸节奏等自我缓解措施，生理机能低下综合征症状会明显减轻或消失。这时，自主神经与躯体神经系统机能水平会达到新的动态平衡，人体的动作会变得轻松有力，呼吸也会变得均匀自如，这种机能变化过程和状态称为“第二次呼吸”。“第二次呼吸”的出现标志着进入工作状态阶段的结束。3）进入工作状态进行体育运动时，人的运动能力逐渐提高的生理过程叫进入工作状态。肌肉活动必须依赖内脏各器官的协调活动和配合才能实现，协调循环与呼吸系统的惰性对进入工作状态影响较大。研究表明，在不做准备活动的情况下跑1500米，呼吸和循环系统的活动需要在运动开始后2-3分才能达到最高水平，而骨骼肌在20-30秒内就可发挥出最大工作效率。4）减轻极点反应的措施良好的赛前状态和适当的准备活动都能预先克服内脏器官的生理惰性，从而减轻极点的反应程度。极点出现时，应继续坚持运动，并注意加深呼吸和适当控制运动强度，有助于减轻极点的反应和促使第二次呼吸的出现。5运动性疲劳运动性疲劳是指机体生理过程不能继续维持在特定水平或不能维持预定的运动强度，关于运动性疲劳产生机制最具代表性的理论有衰竭学说、堵塞学说、内环境稳定性失调学说、保护性抑制学说、突变理论和自由基学说。6运动后的恢复与运动能力的提高恢复过程运动后的恢复与运动能力的提高恢复过程是指人体在运动过程中和运动结束后，各种生理机能和能源物质逐渐恢复到运动前水平的功能变化过程。1）促进人体功能恢复的措施。有活动性手段、营养性手段、睡眠、物理手段和心理学手段等。2）恢复过程的一般规律。恢复过程可分为三个阶段：第一阶段，运动时能源物质消耗占优势，消耗大于恢复，能源物质逐渐减少，各器官系统的工作能力下降；第二阶段，运动停止后能源物质消耗减少，恢复占优势，能源物质和各器官系统的功能逐渐恢复到原来水平；第三阶段，运动时消耗的能源物质及各器官系统机能不仅恢复到原来水平，甚至超过原来水平，这种现象称为超量恢复或超量代偿。超量恢复保持一段时间后又回到原来水平。（二）运动技能的形成1运动技能的条件反射本质从生理学本质来看，运动技能的学习就是建立复杂的、连锁的、本体感受性的运动条件反射。在学习运动技能时，大脑皮质运动中枢内支配肌肉活动的相关神经元在机能上进行排列组合，兴奋和抑制在运动中枢内有序、规律地交替发生，这种条件反射的系统化表现为相对固定的动作定型。也就是说，运动技能的形成是建立动作定型的结果。2运动技能的形成过程运动技能的形成可以用神经反射机制和控制论机制来说明。根据大脑皮质建立条件反射的机制，可以把运动技能的形成分为相互联系的个过程。1）泛化过程在学习一个动作的初期，由于人体内外环境的刺激通过感受器（特别是本体感觉）传到大脑皮质，引起皮质细胞的兴奋，而这一阶段皮质的内抑制尚未精确建立，故大脑皮质的兴奋和抑制呈现扩散状态，条件反射的通路不能集中，缺乏特异性，这称为泛化阶段。这一阶段的行为特点是动作僵硬、不协调、不够放松，出现多余动作。在技能学习的泛化阶段，教师应抓住动作的主要环节进行教学，不宜过多强调动作的细节。2）分化过程在不断练习动作的过程中，大脑皮质运动中枢的兴奋和抑制从分散趋于集中，而且抑制过程增强，特别是分化抑制得到发展，能比较精确地反映动作的细节，这就进入了技能形成的分化阶段。这一阶段动作定型初步建立但不够巩固，容易受新异刺激的干扰而出现错误。教师在教学中应帮助学生体会动作的细节，注意纠正错误动作。3）巩固过程经过对正确动作的不断重复，大脑皮质的兴奋与抑制在空间和时间上更加集中、精确，动作定型比较稳定地建立起来，而且运动器官和内脏器官配合协调，这就进入了运动技能形成的巩固阶段。在这一阶段仍然要坚持不断的重复性技术练习，以防止动作定型的消退。4）自动化过程随着对动作的练习和记忆，动作定型已经牢固建立，并能自动重现，而且在完成动作时可以暂时不需要有意识地控制，而是可以让整套动作流畅自如地展现出来，这时就进入了运动技能形成的自动化阶段。达到自动化阶段的动作精确、自然，并具有美感。四、身体素质的生理学基础（一）力量素质的生理学基础1力量素质与神经系统的调节神经系统调节实现肌肉运动，神经系统调节机能是肌肉力量大小的决定因素。发展肌肉最大力量取决于支配肌肉的神经中枢的机能改善，肌肉中每一运动单位发生最大的紧张性变化，肌肉中更多的运动机能单位参加活动，肌肉活动过程中各种肌肉群协调性改善。只有在神经中枢机能改善的基础上，才能实现肌肉的功能。神经