道斯及卡伯奇等人对肘关节的屈伸活动进行肌肉力量的测定实验,用以研究肌肉的 不同收缩形式时其发挥力量的大小。实验结果表明,在全运动幅度(50~140。角)中,屈 前臂肌群的退让式收缩力,显著大于等长收缩力,等长收缩力又显著大于向心收缩力。
在屈肘关节成100。角时,退让收缩力和等长收缩力都达到最大值,而向心收缩力的 最大值是在120。角时出现的。这就是说,当肘关节屈成100。角时,前臂屈肌群可以表 现出最大的阻力(退让性收缩),或保持最大的载荷(等长性收缩)。但只有当肘关节屈
成120。角时,才能提起最大重量(向心收缩)o
肘关节的伸肌群的实验结果,与屈肌群有较大差别。
体育活动中肌肉收缩形式是经常变换的。如跳远的起跳动作,在起跳腿着地后的缓 冲阶段,由于人体重力及惯性力等载荷力矩作用大于伸肌群的拉力矩,因此,伸肌群被 拉伸做退让收缩;当膝关节达到最大缓冲时刻,上述两力矩平衡,肌肉由退让式收缩转 换为等长收缩;随着动作的进行,当膝关节的伸展力矩大于阻力矩时,肌肉才由等长收 缩转为克制性收缩。
由于肌肉在不同收缩形式时其力量大小不同的特性,在做跳跃动作的缓冲阶段,人 们利用此动作阶段中肌肉因做退让式收缩,能发挥更大肌力的特性,可以在做起跳前及 起跳的缓冲阶段,借助增加助跑速度和做强烈的大幅度的肢体摆动动作,增大起跳力. 提高起跳效果。
三、肌肉工作的堂物修特征
(一)肌肉的激活状态和收缩性
- 肌肉的激活状态
在神经脉冲的影响下,肌肉的收缩成分出现激活状态。因此,把肌肉兴奋时其收缩 成分力学状态的变化称为肌肉的激活状态。肌肉兴奋后达到激活状态的高峰,比整块肌 肉收缩过程中张力的发展要快得多。从肌肉力学模型的原理可知,这是由于肌肉进入激 活状态后,收缩元兴奋产生的张力,起初被其串联的串联弹性元的形变所缓冲。当串联 弹性元的形态及张力进一步发展,整块肌肉的张力达到一定程度后,收缩元的主动张力 才能直接对肌肉起止点施力,表现出肌肉收缩力。
加塞•希尔1924年对肌肉激活状态进行研究。他们的实验方法是在肌肉受到刺激后 的不同时间使肌肉受到突然拉抻。此时肌肉产生的拉力,明显地超过了肌肉未被激活时 的张力。这是因为处于激活状态的肌肉,其收缩元的主动张力在此瞬时可以直接向外部 表现出来。因此,激活状态对完成动作起积极作用。实验资料说明,跳远运动员在做起 跳动作前15~25ms,做起跳动作的肌肉已产生肌电活动,说明已处于激活状态,但此时 还没有表现出肌肉活动。这样做可产生较大的起跳力。
- 肌肉的收缩性
肌肉具有兴奋性和收缩性,它在刺激作用下产生兴奋的特性称兴奋性,肌肉在兴奋 时能产生缩短反应的特性叫收缩性。
在整体情况下,由运动神经元传出的冲动,经运动神经到达运动终板,然后传至肌 膜,引起肌膜发生一个可传导的动作电位。运个动作电位经过一个复杂的过程触发横桥 运动,使肌肉相互滑行从而产生肌肉收缩。肌肉收缩后又必须舒张才能进行下一次收 缩。肌肉在收缩时产生力量,舒张时力量消失。
被拉长的肌肉,其张力有随着时间的延长而下降的特性,这一特性称肌肉松弛。在 完成动作过程中,当肌肉出现松弛现象时,会使肌肉的弹性力下降。如在做纵跳练习 时,当下蹲到最低点停顿时间过长,由于出现肌肉松弛而使肌肉总张力下降。B.M.扎 齐奥尔斯基对31名受试者作了下蹲之后有停顿和无停顿的纵跳实验,结果表明有停顿 的纵跳高度下降。其原因是停顿时肌肉中的弹性成分产生了松弛。如果停顿时间大于肌 肉松弛的出现时间,则肌肉所产生的弹性势能,就会完全耗散掉,后继动作就只能单纯 依靠肌肉收缩力来完成。
肌肉进行离心收缩和向心收缩时,力量的大小随运动速度变化而变化,但变化规律 有所不同。在向心收缩中,收缩速度较低时力量较大,随着收缩速度的加快力量减小, 而在离心收缩中随着收缩速度的加快开始力量有所增大,然后开始下降。
(二) 肌肉的伸展性和弹性
肌肉在外力作用下能被拉长的特性称做肌肉的伸展性。当使肌肉伸展的外力除去 后,肌肉又会恢复到原来长度的特性称为肌肉的弹性。肌肉的伸展性和弹性,可用有弹 性的橡皮带作比喻。在生理范围内,肌肉被拉得越长,弹力越大。在体育运动中,如掷 标枪等的最后用力(身体“满弓”)、跳跃项目起跳前的准备姿势(屈膝下蹲)等,都是 为了预先拉长即将参加工作的肌肉,以增加肌肉的弹力和收缩力。肌肉伸展性与关节运 动幅度有很大关系,在发展柔韧素质上,加强肌肉伸展性训练,对于增加关节运动幅度 和防止肌肉拉伤具有重要的意义。
(三) 肌肉的粘滞性
肌肉粘滞性是指肌肉收缩时,由于肌纤维内胶状物质分子间的摩擦及肌纤维彼此间 摩擦产生的阻力,使肌肉活动迟缓的特性。肌肉粘滞性与温度的变化有关,温度低,粘 滞性增大;温度升高,粘滞性降低。所以在运动之前,需要做准备活动,使体温升高, 减少肌肉粘滞性产生的阻力,以加快肌肉收缩速度,提高肌肉工作能力和预防肌肉拉伤。
(四) 肌肉的收缩形式
肌肉收缩可表现为整块肌肉的长度发生变化,也可不发生变化而产生张力。肌肉的 收缩形式可分为向心收缩、等长收缩、离心收缩、等动收缩。
1.
向心收缩肌肉收缩时,长度缩短的收缩称为向心收缩。这种收缩的特点是肌肉收缩使肌肉的 长度缩短,起止点相互靠近,因而引起身体的运动。肌肉张力增加出现在前,长度缩短 发生在后。
在整个关节活动的范围内,肌肉进行向心收缩时所产生的张力往往不是肌肉的最大 力量。Edviard L.FOX对肱二头肌收缩使肘关节屈曲并举起某一恒定的负荷进行研究, 发现肱二头肌收缩产生的张力随着关节角度的变化而变化。肱二头肌收缩时所产生的张 力,在关节角度为120。时最大,而在30。时最小。由于举起某一物体时肌肉所产生的力 量必须大于被举起物体所产生的阻力,因此,在整个关节的活动范围内所能克服的阻力 不会大于“顶点”所能克服的阻力。也就是说,在整个关节的运动范围内,只有在“顶 点”肌肉才能达到最大力量收缩。这是向心训练的不足之处。
- 等长收缩
肌肉在两端被固定或负有不能拉起的重量的情况下收缩时,其长度不可能缩短,只 能产生张力,这种长度没有改变而张力增加的收缩,称为等长收缩。
在体肌肉的等长收缩和离体肌肉有所不同,肌肉不仅在对抗过重负荷时出现等长收 缩(如试图提起根本提不起的杠铃时,肱二头肌所进行的收缩就是等长收缩),而且当其 他关节在肌肉离心收缩或向心收缩的调节下发生运动时,等长收缩可使某些关节保持一 定的位置,为其他关节的运动创造适宜的条件。要保持一定的体位,某些肌肉就必须做 等长收缩。如做蹲起动作时,肩带和躯干的肌肉发生等长收缩以保证躯干的垂直姿势, 同时腿部和臀部肌肉做向心收缩。当下蹲时,肩带和躯干肌肉同样发生等长收缩以保证 躯干的垂直姿势,但腿部和臀部的肌肉做离心收缩,在理智复杂的运动中身体姿势不断 发生变化,因此,肌肉的收缩形式也不断发生变化,在体育运动中,如竞技体操中的 “十字支撑” “直角支撑”和武术练功中的站桩,参加工作的肌肉就是进行等长收缩。
原苏联的有些科学家把等长收缩区分为外等长收缩和内等长收缩。前者是针对外负 荷进行收缩,后者则是针对拮抗肌进行收缩,就像健美运动员展示肌肉那样。等长收缩 甚至可以在有关肌肉被突然牵拉前短暂地进行,以引发肌肉牵张反射,增加收缩力量。 这一技术在本体感觉神经肌肉中使用。
- 离心收缩
肌肉由收缩产生张力的同时被拉长的收缩称为离心收缩。艾伯特偏重于功能方面对 离心收缩下了一个定义:以肌腱为单位的肌肉块在外力作用下,肌肉应力增大为特征的 一种肌肉负荷类型。
股四头肌在完成蹲起动作时,需要向心和离心两种形式都发挥作用。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,对身体缓慢下蹲起缓冲作用。因 此,肌肉做离心工作也称为退让工作。起立时股四头肌开始做向心收缩,使身体回到原 来的位置。再如搬运重物时将重物放下,以及下坡跑和下楼梯等,也需肌肉进行离心收 缩。在所有的跳跃和投掷项目运动中,都或多或少地需要肌肉进行向心收缩和离心收 缩。肌肉离心收缩可防止运动损伤,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。由于肌肉离心收缩的制动作用,减缓了身体的下落速度, 不至于使身体造成损伤。但是,当高度过高或下落的冲力过大而超出了肌肉离心收缩所 能承担的负荷时,也会造成运动损伤。离心收缩时肌肉做负功。
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