运动过程中人体机能变化规律教学提纲
运动过程中人体机能
变化规律
第十一章运动过程中人体机能变化规律
教学目的与要求：
1、掌握赛前状态、进入工作状态、稳定状态、疲劳和恢复过程生理反应特点及其机制；
2、掌握赛前状态、进入工作状态、稳定状态、疲劳和恢复过程影响因素及调整和提高身体的适应能力的手段。
教学重点：调整和提高身体适应能力的手段
难点：掌握赛前状态、进入工作状态、稳定状态、疲劳和恢复过程生理反应特点及其机制
人体在参加体育运动过程中，其生理机能将发生一系列规律性变化。从参加运动或比赛前一直到运动或比赛结束后的恢复大致可分为赛前状态、进入工作状态、稳定状态、疲劳和恢复过程五个阶段。
第一节赛前状态与准备活动
一、赛前状态
人体参加比赛或训练前某些器官、系统产生的一系列条件反射性变化称为赛前状态。它可产生在比赛前数天、数小时或数分钟。
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（一）赛前状态的生理变化及其产生机制
赛前状态的生理变化主要表现在神经系统兴奋性提高，物质代谢[H1：]加强，体温[H2：]上升，内脏器官活动增强。例如，心率加快、收缩压[H3：]升高、肺通气量[H4：]和吸氧量[H5：]增加，还可能有出汗和尿频等现象（见图13-1）。赛前状态反应的大小与比赛性质和运动员的机能状态和心理状态有关。比赛规模愈大愈关键、离比赛时间愈近，赛前反应愈明显；运动员情绪紧张、训练水平低、比赛经验不足也会使赛前反应增强。
图13-1赛前状态对体操运动员心脏活动和血液成分的影响赛前状态产生的机制可以用条件反射机制解释。人们在日常的比赛或训练过程中，比赛场地、器材、观众、广播声和对手的表现等信息不断作用于运动员，并与比赛或训练中肌肉活动时的生理变化相结合。久之，这些信息就变成了条件刺激，只要这些信息或刺激
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出现，赛前的生理变化就表现出来，因而形成了一种条件反射。由于这些生理变化是在比赛或训练的自然环境下形成的，所以其生理机制属自然条件反射。
（二）赛前状态的生理意义及其调整
1．不同赛前状态对运动能力的影响
赛前状态依据其生理反应可分为三种：
（1）准备状态
其特点是中枢神经系统兴奋性适度提高，植物性神经系统和内脏器官的惰性有所克服，进入工作状态时间适当缩短，从而有利于发挥机体工作能力和提高运动成绩。
（2）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，全身微微颤抖、喉咙发堵等不良生理反应，因而使运动员工作能力和运动成绩下降。
（3）起赛冷淡
其特点一般是由于赛前兴奋性过高，进而引起了超限抑制[H7：]，表现为对比赛淡漠，浑身无力，因此不能发挥机体工作能力。
2．如何调整不良的赛前状态
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赛前状态是自然条件反射，因而可塑性甚大。为了提高运动能力必须对起赛热症和起赛冷淡进行调整，使之达到准备状态。为此，要求运动员不断提高心理素质，正确认识比赛意义、端正比赛态度；经常参加比赛，积累比赛经验；赛前做好准备活动[H8：]，如果运动员兴奋性不高，可做些强度较大的与比赛内容近似的练习；如果运动员兴奋性过高，准备活动的强度可小些，可安排一些轻松的和转移注意力的练习。按摩也可调整兴奋性，例如：强度较大的叩击能提高兴奋性，强度较小的揉、抚摩能降低兴奋性。赛前遵守作息制度亦很重要，作息制度应尽量与比赛条件相一致。
二、准备活动
准备活动是指在比赛、训练和体育课的基本部分之前，有目的进行的身体练习。
（一）准备活动的生理作用和机制
准备活动的生理作用可归纳如下：
1．提高中枢神经系统的兴奋性，增强内分泌腺的活动，为使正式练习时生理功能迅速达到最适宜程度做好准备。
2．增强氧运输系统的活动，使肺通气量、吸氧量和心输出量增加，心肌和骨骼肌中毛细血管网扩张，工作肌能获得更多的氧供应。
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3．体温适度升高。准备活动时，由于肌肉频繁地收缩和舒张，促进体内的物质和能量代谢，使产热过程加强，体温升高。体温升高可以提高酶的活性，体温每上升1℃，代谢率增加13%；希尔（Hill）曾发现哺乳动物的肌肉温度升高2℃时，肌肉收缩速度约增加20%；体温适度升高能使神经传导速度加快，肌肉收缩速度增加，氧离曲线右移促进氧合血红蛋白的解离，有利于氧的供应。研究表明，人体活动的最佳体温是37.2℃，而肌肉温度为38℃。
4．降低肌肉的沾滞性[H6：]，增强弹性，防止运动损伤。
5．增强皮肤的血流，有利于散热，防止正式练习时体温过高。
准备活动对其后进行的正式练习有良好的影响，其主要生理机制是通过预先进行的肌肉活动在神经中枢的相应部位留下了兴奋性提高的痕迹，这一痕迹产生的生理效应能使正式练习时中枢神经系统的兴奋性提高，调节功能得到改善，内脏器官的功能惰性得到克服，生化反应加快进行，有利于机体发挥最佳功能水平。但痕迹效应不能保持很久，研究证明准备活动后间隔45min，其痕迹效应将全部丧失。
（二）影响准备活动生理效应的因素
准备活动的时间、强度、与正式练习的时间间隔以及内容和形式等，是影响准备活动生理效应的主要因素。实验证明，准备活动的
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强度以45%VO2max强度，心率约达100～120次/min，时间在
10min～30min之间为宜。此外，还应根据年龄、季节、运动专项、训练水平和个人特点等因素适当加以调整。总之，准备活动的强度和时间应以体温上升为主要标志。准备活动结束到正式练习开始时的间隔一般不超过15min，在一般教学课中以2～3min为宜。第二节进入工作状态和稳定状态
一、进入工作状态
在进行运动练习时的开始阶段，人体各器官系统的工作能力不可能立刻达到最高水平，而是在运动开始后一段时间内逐步提高的，机体工作能力逐步提高的过程称为进入工作状态。例如100m赛跑在40～50m处达到最高速度，篮球比赛中的投篮命中率往往在开赛后数分钟才达到最高水平。
（一）进入工作状态的生理机制
人体运动除了受物理惰性影响外，主要受生理惰性影响。生理惰性主要和生理功能的逐步提高与协调有关。具体表现在：
1．人体的随意运动或反射活动都是在中枢神经系统的控制和整合下完成的，从感受器[H1：]将刺激能量转化为神经冲动[H2：]，到神经冲动的传导、突触[H3：]传递、中枢间功能活动的逐渐协调和肌肉收缩都需要时间。动作愈复杂，需要的时间愈长。
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2．肌肉活动必须依赖内脏各器官的协调活动与之相配合才能获得能源物质、氧和清除代谢产物，这一协调活动需要机体各种调节机制的参与。表现为：（1）内脏器官的生理惰性比运动器官大。支配内脏器官的植物性神经不仅传导速度慢，而且传导途径中突触联系较多（见图13-2）（神经冲动每经过一个突触需要0.3～0.5ms）。（2）在调节内脏器官产生持续活动中，神经-体液调节[H4：]作用更为重要。首先由神经系统调节内分泌腺分泌激素[H5：]，激素随血液循环到达所支配的器官，改变其功能状态，这一系列的生理活动，比神经调节的惰性大得多。因此，内脏器官的生理惰性大是产生进入工作状态的主要原因。
研究表明，在不做准备活动的情况下跑1500m，呼吸和循环系统的活动需要在运动开始后2～3min才能达到最高水平，而骨骼肌在20～30s内就可发挥出最大工作效率。
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图13-2 躯体性神经系统和植物性神经系统传出途径模式图
（二）影响进入工作状态的主要因素
为提高运动练习效果应尽量缩短进入工作状态的时间。进入工作状态所需时间的长短取决于工作强度、工作性质、个人特点、训练水平和当时机体的功能状态。在适宜运动负荷下工作强度越高，进入工作状态的时间就愈短。动作愈复杂、活动变换愈频繁，进入工作状态愈慢。训练水平愈高，当时的功能状态愈好，进入工作状态愈快。年龄和外界因素（场地、气候等）也能影响进入工作状态的时间。据研究，儿童少年进入工作状态的时间比成年人短。场地条件好，气候温暖适宜能激发运动欲望，迅速调动身体功能，极早适应工作。此外，良好的赛前状态和充分的准备活动有助于机体缩短进入工作状态的时间。
（三）“极点”与“第二次呼吸”
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1．“极点”及其生理机制
进行具有一定强度和持续时间的周期性运动时，在运动进行到某一段时程，运动者常常产生一些难以忍受的生理反应，例如：呼吸困难、胸闷、头晕、心率急增、肌肉酸软无力、动作迟缓不协调，甚至想停止运动等，这种状态称为“极点”。
“极点”是机体在进入工作状态阶段产生的生理反应，其原因与进入工作状态产生原因相似，主要是内脏器官的功能惰性与肌肉活动不相称，致使供氧不足，大量乳酸积累使血液的pH值向酸性方面偏移。这不仅影响神经肌肉的兴奋性，还反射性地引起呼吸循环系统活动紊乱，这些功能的失调又使大脑皮层运动动力定型暂时遭到破坏。
2．“第二次呼吸”及其生理机制
“极点”出现后，如依靠意志力和调整运动节奏继续运动下去，不久，一些不良的生理反应便会逐渐减轻或消失，动作变得轻松有力，呼吸变得均匀自如，这种状态称为“第二次呼吸”。
“第二次呼吸”产生的原因主要由于运动中内脏器官惰性逐步得到克服，氧供应增加，乳酸得到逐步清除；同时运动速度的下降使运动的每分需氧量[H6：]下降又减少了乳酸的产生，这样机体的内环
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境得到改善，被破坏了的动力定型得到恢复，于是出现了“第二次呼吸”。它标志着进入工作状态阶段的结束。
3．影响“极点”与“第二次呼吸”的因素
“极点”出现的迟早，反应的强弱以及消失的快慢等，与运动项目、运动强度、训练水平、赛前状态、准备活动和呼吸等因素有关。一般说来，中长跑项目中运动者的“极点”反应较明显，运动强度愈大，训练水平愈低，气候闷热，“极点”出现得愈早，反应也愈明显，消失得也愈迟。良好的赛前状态与适当的准备活动能推迟“极点”的出现和减弱“极点”反应。在“极点”出现时，应注意加深呼吸以减少血液中二氧化碳的浓度，有助于“极点”反应的减轻和更快消失。
二、稳定状态
在进行运动练习时，进入工作状态阶段结束后，人体的机能活动在一段时间内保持在一个较高的变动范围不大的水平上，这种机能状态称为稳定状态。稳定状态可分为真稳定状态和假稳定状态。（一）真稳定状态
在进行小强度和中等强度的长时间运动时，进入工作状态阶段结束后，机体所需要的氧气可以得到满足，即吸氧量和需氧量保持动态平衡，这种状态叫真稳定状态。在真稳定状态阶段，肺通气量、
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心输出量、血压[H1：]及其它生理指标保持相对稳定，运动中的能量供应以有氧氧化供能[H2：]为主，乳酸的产生很少，运动的持续时间较长，可达几十分钟或几小时。真稳定状态保持时间长短的关键取决于氧运输系统[H3：]的功能，该功能愈强，稳定状态保持的时间则愈长。
（二）假稳定状态
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，吸氧量已达到并稳定在最大吸氧量[H4：]水平，但仍不能满足运动练习对氧的需要，这种状态称为假稳定状态。由于吸氧量不能满足需氧量，所以机体的无氧供能[H5：]成分增加，乳酸的产出率大于清除率，使血乳酸增加，pH值下降，运动不能持久。研究证明在假稳定状态阶段，与运动有关的其它生理功能基本达到极限，例如，心率可达200次/min，心输出量达30L，呼吸频率60～80次/min，肺通气量达120～150L，收缩压26～32kPa等。同时肌肉的电活动加强，表明募集了新的运动单位以代偿肌肉的疲劳。
第三节运动性疲劳
一、运动性疲劳
（一）概念及其发展过程
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