第一节 运动过程中人体机能状态变化的规律

　　一、赛前状态 与准备活动

　　(一)赛前状态

　　在比赛或训练前，人体各器官系统会产生一系列反射性的功能变化?这些变化称赛前状态。

　　在赛前数天或数小时甚至一想起比赛均可产生赛前状态。比赛愈临近、比赛规模愈大，赛前状态的表现也愈明显。

　　1、赛前状态的生理变化

　　主要表现在神经系统、氧运输系统、物质与能 量代谢等方面。如出现神经系统兴奋性提高、交感神经活动加强，心率 增加、心输出量增多、收缩压升高，呼吸频率增加，肺通气量增大，吸氧 量增加，物质分解代谢加快，能量代谢率提高(如血糖与体温升高、有时 甚至出现出汗、尿频)等现象(图12—1)。赛前状态与运动员的情绪、唤 醒水平、训练水平及比赛经验、比赛规模、距离比赛的时间、个体差异等 因素有关。

　　2、赛前状态的表现形式及生理本质

　　赛前状态可依据其生理反应分为三种形式，

　　准备状态、运动员处于战斗准备状态时，中枢神经系统的兴奋性适度提高在 一定程度上克服了内脏功能的生理惰性，预先动员其功能来适应即将 来临的肌肉活动，缩短进入工作状态的时间，使功能更快地到达最大的工作水平，因而有利于运动成绩的提高。

　　起赛热症 出现起赛热症时，神经系统兴奋性过高，常表现为情绪过度紧张， 如急躁、食欲不振、睡眠不好、两腿无力、全身微微颤抖、呼吸急促、心跳 加快、尿频，甚至感到咽喉发堵等。赛前这种过分紧张，往往使运动员 在运动场上显得急躁，易激动，注意力不易集中，错误动作出现增多，工作能力下降，进而使运动成绩下降。这种症状常常在大规模比赛前更 为明显，没有经验的新手或初次参加大规模比赛的运动员常易出现这种情况。

　　起赛冷淡　起赛冷淡是赛前过度紧张发展成的超限抑制。运动员常表现为没 有精神、浑身无力、肌紧张下降、对比赛冷漠等现象。起赛冷淡也会使 运动员的工作能力下降。 赛前状态的生理本质，是一种自然的条件反射。

　　3、赛前状态对运动能力的影响和调整

　　由于赛前状态是一种自然的条件反射，因此可以通过适当调整使之改变。克服不良赛前状态的措施有：

　　①如果比赛期间或比赛开始前 运动员兴奋性过高，可采取措施尽力降低生理及心理负荷;

　　②如果要提高赛前的兴奋性，则应该使运动员的注意力集中到即将进行的比赛上， 此时准备活动的练习要接近比赛的动作，或采用一些内容活泼、频率较快的动作来作准备活动;

　　③加强心理训练;

　　④严格遵守作息制度，适时进行模拟训练;

　　⑤利用物理疗法。

　　(二)准备活动

　　在正式训练或比赛之前所进行的成套练习叫做准备活动。

　　1、准备活动的生理作用

　　1.使肌温和体温升高 准备活动促使肌温和体温升高，导致神经 传导速度加快，肌肉黏滞性降低，肌肉韧带伸展性加大，酶活性提高，血 流量增加，氧的扩散加快。这些变化的总效果是物质分解与能量释放 过程加强，肌肉收缩力量和速度增加，进而使人体工作能力提高，同时 可减少肌肉疼痛和防止关节损伤。

　　2.预先提高内脏器官的功能 准备活动可以预先克服植物性神 经功能的惰性，动员内脏器官的功能，使之能迅速地与运动器官的功能 相适应，促进机体更快地进人工作状态，提高工作效率。

　　3.提高神经系统兴奋性 准备活动进行的各种身体练习可在大 脑皮层留下痕迹，这一痕迹效应使中枢神经细胞的兴奋性预先提高，使 运动技能的条件反射联系多次接通，进丽使神经系统对不同器官的协 凋作用更加完善。

　　4.调节运动员的心理状态 上述赛前热证和赛前冷漠可通过不 同兴奋性的准备活动加以调整。如出现赛前热证时，可做一些兴奋性 低的准备活动。

　　2、准备活动的种类及应用 准备活动按其内容可以分为三类。

　　第一类为一般性准备活动。其目的是提高中枢神经系统适宜的兴奋性，使机体功能水平提高，以适应 即将开始的运动，如走、跑及一般体操等活动。

　　第二类为专门性准备活动。其目的是提高与专项基本练习内容相关的皮层中枢的兴奋性及脏 器的功能。如可进行一些与正式练习内容相近的活动。

　　第三类为混合性准备活动。该准备活动兼有一般活动与专门准备活动共有的生理效 应。

　　研究表明，在三类活动中混合性准备活动的效果最佳。 上述几种准备活动都属主动准备活动。还有一类准备活动，如按摩、透热疗法、热水淋浴等物理疗法及其他一些方法，因为它们都没有身体练习的成分，故又称之为被动准备活动。 准备活动的时间、强度及与正式练习的时间间隔是影响准备活动 生理效应的主要因素。在中学体育课的准备活动中，因时间较短，故应 在内容上安排紧凑些。业余训练中的一般准备活动以10～30 min为宜。安排准备活动的强度、时间还要考虑个。人习惯、季节气候、赛前状 态等。如儿童少年的神经系统灵活性高，准备活动可少些，成年人则可适当加长些。

　　3、准备活动生理机制

　　准备活动对其后的动作练习有良好影响，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痕迹，

　　这一痕迹效应使正式练习时

　　A中枢神经系统的兴奋性提高，

　　B调节功能得到改善，

　　C内脏器官的功能惰性得到克服，

　　D生化反应加快进行。

　　痕迹效应不能保持很久，准备活动后间隔45min，其痕迹效应将全部丧失。

　　4、影响准备活动生理效应的因素

　　准备活动的时间、强度以及与正式练习之间的间隔时间是影响准备活动生理效应的主要因素，准备活动的强度和时间应以体温上升为主要标志。日本铃木洋的研究表明，在自行车功量计上以35%VO2max。的强度运动时，呼吸循环系统功能虽有所提高，但直肠温度经过20min仍无上升趋势，在强度为45%VO2max的运动中，经过15min左右体温明显高于安静时水平(图14-3)。

　　另有实验证明，以68%VO2max (高于无氧值)的强度作准备活动后，最大工作时的作功量减少，稳定状态时血乳酸增多，最大工作时血乳酸减少。因此准备活动的强度以45%VO2max为宜，心率约达100—120次·min-1，时间在l0min以上。

　　但年龄、季节、运动专项、训练水平和个人特点等因素的不同准备活动的时间应有差异。年龄小，训练水平低，在温暖季节里准备活动的时间可适当缩短，而在寒冷季节则应适当延长，准备活动结束到正式练习开始间的间隔时间一般不超过15min，在一般教学课中以2—3min为宜。

　　5、准备活动的内容

　　准备活动的方式可分为一般性和专门性两种，一般性准备活动是指与正式练习不相似的活动。

　　例如，体育课开始时的走、跑，跳，徒手操或游戏等，是以提高中枢神经系统的兴奋性和各器官系统的功能为目的，使之体温升高，促进新陈代谢。专门性准备活动是指与正式练习相类似的活动，目的是增强中枢神经系统对正式练习的调节能力，强化运动动力定型，为正式练习做好机能和技战术准备。

　　一般性和专门性的准备活动都是主动进行的，如果仅只借助于按摩、红外线照射、超声波和热疗法等被动手段使身体发热，均不能达到主动准备活动的目的。

　　第二节 进入工作状态与稳定状态

　　一、进入工作状态

　　在进行体育活动时，人体的功能能力和工作效率都不能在活动一开始就达到应有的水平，而是在活动后一段时间才逐步提高。这种逐 步提高的过程称为进人工作状态的过程。

　　(一)进入工作状态的生理学机制和影响因素

　　1.进入工作状态的生理学机制 进入工作状态的过程是人体在 工作中克服惰性的过程。这种惰性包括物理上的和生理上的惰性。生 理惰性主要表现在反射活动和内脏器官活动的惰性上，这是产生进入 工作状态的主要原因。 肌肉活动时，内脏活动具有一定的惰性。其原因是：

　　①支配内脏的植物性神经系统发出的冲动，需经多级皮层下中枢并经多次化学突触传递，中枢延搁延长，才能到达所支配的内脏，故所需时间较长;

　　②植物性神经传导速度也比躯体性神经慢(图12-2);

　　③对内脏活动起调节作 用的体液调节缓慢而持久。

　　2.影响进入工作状态的主要因素

　　进入工作状态所需的时间主 要取决于工作性质、工作强度、训练水平、运动员的个人特点及其功能 状态。 一般来说，动作越复杂，进入工作状态所需要的时间就越长;运动强度越大，工作过程的功能变化就越显著，进人工作状态的时间就越短。良好的赛前状态和准备活动有助于降低生理惰性，缩短进入工作 状态的时间，所以赛前状态、准备活动和进人工作状态三者之间存在密切的联系。

　　(二)“极点”和“第二次呼吸”

　　由于生理惰性的影响，在一定强度和一定持续时间的肌肉活动的 开始阶段，内脏器官的活动常跟不上运动器官的要求，运动员往往出现 肌肉酸痛、动作缓慢而不协调、全身乏力、呼吸困难、胸部发闷、感觉难 受，甚至想退出比赛等现象，这种状态称为“极点”。 产生“极点”的原因是内脏器官的活动不能适应肌肉活动的需要， 造成供氧不足。人体在缺氧的条件下运动，大量乳酸等代谢产物堆积 在肌肉和血液中，刺激神经系统，使调节躯体功能活动的运动中枢间的 协调关系受到破坏。同时，这些化学物质的刺激还会引起呼吸与循环系统功能失调(如呼吸太快、心动过速、血压太高)，进而刺激大脑皮层 引起人体动力定型的暂时紊乱，致使运动中枢内抑制过程占优势。

　　“极点”出现后，应坚持运动，但可稍放慢速度，并有意识地加深呼 吸。这样不久又会出现呼吸均匀自如、动作轻松有力、不适感消失的状 态，这种状态称为“第二次呼吸”。

　　“第二次呼吸”出现的原因是：

　　随着减慢了肌肉活动的速度，减少了 乳酸的生成，部分乳酸得到清除，植物性和躯体性功能的关系得到协调，内脏活动逐渐适应了肌肉活动的需要，使遭到破坏的运动动力定型 得到恢复，“极点”被克服，人体功能重新开始进入稳定状态。

　　二、稳定状态

　　在进人工作状态后，人体各种生理惰性逐步被克服.各器官系统的功能活动就达到了——种稳定状态，此时人体的工作效率达到了应有的水平。所谓稳定状态，是指在一段时间内人体的功能保持在一个稳定的范围内。图12-3显示了不同强度的练习摄氧量分别在开始运动后1.5 min、2 min和3 min时达到了稳定状态。凡与吸氧量有关的因素(如摄氧量、心搏频率、心输出量、血压等)均可出现稳定状态。稳定状态可分为真稳定状态和假稳定状态两种。

　　(一)真稳定状态

　　在进行时间长但强度不大的周期性运动(超长距离跑和竞走)中，吸氧量能满足需氧量的要求，运动中依靠有氧代谢供能，几乎没有氧债的积累，这时各器官的功能活动水平所处的状态为真稳定状态(图12—4)。这样的运动可以进行较长时间。据国外报道，优秀的耐力运动员 以66%VO2max的强度运动时，可维持8h。

　　(二)假稳定状态

　　在进行强度大而时间较长的剧烈运动(中长距离跑的运动)时，即 使每分钟吸氧量已达到自己极限水平，但仍不能满足需氧量的要求，这 种稳定状态称为假稳定状态(图12—5)。这种缺氧状态的运动，因无氧 酵解供能占相当大的比重，故不能持久。

　　第三节运动性疲劳

　　人体在持续工作一定时间后，工作能力即开始下降。这种由肌肉 工作本身引起的机体功能和运动能力暂时的下降现象，称为运动性疲劳。

　　一、运动性疲劳产生的机制

　　有关运动性疲劳产生的生理机制，目前尚不完全清楚。许多生理学家从不同的角度，提出了有关引起运动性疲劳产生机制的各种学说。

　　(一)能源衰竭学说

　　能源衰竭学说认为：运动导致机体的能源物质大量消耗是运动性 疲劳的主要原因。实验证明，肌肉中的ATP、肌糖原含量及血糖浓度 的降低是神经中枢及外周疲劳的重要原因。长时间运动导致的疲劳，在得到糖类物质补充后，运动能力会有所恢复。

　　(二)代谢产物堆积学说(堵塞学说)

　　代谢产物堆积学说认为运动性疲劳主要是运动过程中某些代谢产 物在体内大量堆积而又不能及时消除所致，代谢产物的堆积将影响体 内的正常代谢，造成运动能力的下降。目前认为引起运动性疲劳的主 要代谢产物有乳酸和氨等。 乳酸在体内的堆积可通过多种途径造成运动功能下降：

　　①乳酸解离后可产生H+，使肌肉pH值下降，抑制糖酵解关键酶(如磷酸果糖激 酶)的活性，从而抑制糖的无氧酵解，减少ATP的生成，造成能量供应障碍;

　　②乳酸解离生成的H+和Ca2+竞争肌钙蛋白的结合位点，置换 Ca2+，使兴奋收缩脱耦联，阻碍肌肉收缩;

　　③H+升高使pH值下降，而 脑细胞对酸碱变化十分敏感，血液pH值下降，可造成脑细胞工作能力下降。

　　(三)离子代谢紊乱学说

　　近年来，离子代谢在运动性疲劳中的作用越来越受到人们的重视， 运动时离子代谢紊乱可导致骨骼肌疲劳。目前对钙、钾、镁等离子研究较多。

　　1.钙离子 运动中肌质网大量释放Ca2+而回收减少，可使线粒体内Ca2+浓度增加，造成细胞代谢紊乱，使ATP生成减少，从而导致 运动性疲劳。

　　2.钾离子 运动中，细胞持续兴奋，使细胞内钾流失增多，力竭时 细胞内K+浓度与细胞外K+浓度比值由40下降至20，影响了细胞的兴奋性，导致肌肉张力降低。

　　3.镁离子 镁是许多关键酶的辅助因子，在物质代谢的能量代谢 中起重要作用。运动中细胞内Mg2+下降，可使许多关键酶活性下降， 进而导致细胞代谢障碍。

　　(四)自由基致损伤学说

　　有研究表明，运动使体内自由基增多。自由基过多会导致核酸受损、蛋白质交联或多肽断裂，一些重要的代谢酶因交联聚合而失活。自由基还攻击生物膜，导致生物膜结构和功能改变。另外，在运动中还会出现与自由基清除有关的抗氧化防御功能的下降现象。如超氧化歧化酶(SOD)的下降，可使得自由基更易攻击生物体的某些亚细胞结构。

　　(五)保护性抑制说

　　按照巴甫洛夫学派的观点，无论是体力疲劳还是脑力疲劳，都是大 脑皮层保护性抑制发展的结果。该理论还认为，大脑皮层在高强度工作或长时间工作过程中处于一种高度兴奋状态，消耗增大，为了防止脑细胞的进一步损耗，大脑皮层由兴奋状态转为抑制状态。

　　近年来，利用生理、生化手段发现大脑在疲劳时，主要表现为血糖下降，ATP、CP减 少、7—氨基丁酸、5—羟色胺等增加，进而导致兴奋过程减弱。γ—氨基丁酸 能使抑制过程加强;5—羟色胺增加，可激发人体倦怠、食欲不振、睡眠紊 乱等疲劳症状的出现。

　　(六)突变理论

　　突变理论认为疲劳是因为运动过程中能量消耗、力量下降和兴奋性或活动性减弱至一定程度所致。这一学说改变了以往用单一指标研究运动性疲劳的缺陷，对疲劳进行综合分析。

　　除上述六种学说外，有人还提出了内分泌调节功能下降学说及神经—激素学说、免疫和代谢调节网络疲劳链学说等。

　　二、促进疲劳消除的措施

　　(一)活动性休息 活动性休息是指以其他肌肉活动来促使已经疲劳的肌肉得以更快消除疲劳的方式。例如在以上肢活动为主的运动中，当控制上肢活动的大脑神经细胞处于高度兴奋状态并出现疲劳时，应转为下肢活动为主的活动，使神经细胞轮流工作，以此促进神经和肌肉疲劳的消除。根据该原理，在体育教学与训练中常采用轮换活动内容的方式作为一种休息的手段。

　　(二)睡眠 睡眠是疲劳消除不可少的重要条件。睡眠可使中枢神经系统处于抑制状态;使机体代谢率降低，脉率变慢，血压下降，血流减慢，呼吸减慢，体温下降，肌肉放松，感觉功能减退;还能使机体合成代谢占优势，生长素分泌增加等，这些都有利于疲劳消除。成人每日需7～9h的睡眠，儿童少年睡眠时间比成人睡眠时间要长。

　　(三)其他 除活动性休息及睡眠外，合理营养以及合理地中医药补济、针灸、按摩、被动牵拉、理疗、气功、吸氧、温水浴、桑拿浴等方法均有助于消除疲劳。

　　一、恢复过程

　　在运动后经过一段时间，体育运动中消耗的各种物质能得到补充;下降的各器官功能也会恢复到运动前的水平。这段时间机体的功能变化，称为恢复过程。

　　(一)恢复过程的阶段性 能源物质的恢复有明显的阶段性，可分为三个阶段(图12-6)。

　　第一阶段：运动中的恢复阶段。人体运动时恢复过程也在进行，但消耗多，恢复少，能源物质仍不断减少，各器官系统的功能趋于下降。

　　第二阶段：运动后的恢复过程。运动停止后，体内的消耗过程大为 减弱，能源物质及各器官系统功能逐渐恢复到原有水平。

　　第三阶段：超量恢复阶段。运动时所消耗的各种物质不仅能恢复 到原有水平，而且在一段时间内甚至出现超过原有水平的现象，这种现象称为超量恢复。这是训练适应的生理基础之一。

　　不少实验资料证明，运动后超量恢复的程度和时间与肌肉活动中 的消耗程度有密切关系。在生理范围内肌肉活动量愈大，消耗过程愈 剧烈，超量恢复也愈明显，这也是大运动量训练的科学依据。如果活动 量过大，超出了生理范围，恢复过程就会延缓。运动后超量恢复的机制 尚不清楚。 运动后不同的能量物质出现超量恢复的时间有所不同。国外有人 用活检法对人体的肌肉组织进行微量分析，结果发现100m跑后，磷酸肌酸在2～5 min内恢复;在进行短时间大强度运动后，肌糖原大约在 第15 min出现超量恢复;蛋白质的超量恢复时间较晚;跑一次马拉松 后，脂肪要第3天才恢复。

　　(二)人体工作能力与生理功能的恢复

　　1.人体工作能力的恢复

　　运动后，人体工作能力的恢复过程也存在着阶段性的特点，如大运动量一结束，就进人工作能力低落阶段;经过一段时间，工作能力恢复到原有水平;以后工作能力继续增加，并超 过原有水平，这是工作能力的超常阶段;再经过一定时间，工作能力又回到原有水平。如果休息时间很长，工作能力会下降。由此可见，工作 后的休息时间也有一定的界限，休息时间过长，对运动员的工作能力会 产生不良影响(见图12-7)。

　　2.人体生理功能的恢复

　　运动后生理功能的恢复过程，一般可分 为快速恢复与慢速恢复两个阶段。研究证明，激烈运动后10 s以内的 心率与运动时接近，以后急剧下降，然后缓慢下降至运动前的水平。快速恢复的原因可能是肌肉中的传人神经冲动减少;慢速恢复的原因则 可能与体液因素有关。如慢速恢复与肾上腺素、乳酸等消除的速度较慢有关。运动后各生理指标的恢复速度不相同。有人报道，血压和吸氧量的恢复速度比心率恢复速度快。

　　二、整理活动

　　整理活动指在训练或比赛后，为了使机体由剧烈运动状态逐步过 渡到安静状态所做的一些轻松的伸展性身体练习，它是加速疲劳消除 和促进恢复的重要措施。如果剧烈运动后立刻停止下来，由于肌肉的 唧筒作用消失，大量回心血受重力作用而停留在下肢舒张的血管中，会 造成回心血量与心输出量减少、血压下降，引起暂时性的大脑贫血，出 现头晕、目眩，严重时会出现重力性休克现象。这样会影响恢复过程的 进行。 整理活动能够加速乳酸清除，促进恢复过程。例如，福克斯(FOX) 让受试者的一组运动至精疲力竭后，再继续缓慢运动一段时间;让另一 组受试者运动至精疲力竭后，立即停止，进行休息。结果发现轻微运动 的受试者血乳酸的清除速度比静止休息者快一倍。(图12-8)

　　整理活动可以加速呼吸运动和促进血液循环，偿还运动中的氧亏。 整理活动可做些伸展性、牵张性练习，以减轻由运动引起的肌肉酸 痛和僵硬状态，加速肌肉疲劳的消除。原则上，整理活动可以和准备活 动相似，只是强度顺序颠倒过来(图12-9)。

　　选择整理活动的练习应有针对性，使运动中主要负荷部位的肌群得到充分放松;活动量不宜太 大，强度应由大到小，使机体逐渐过渡到安静状态;活动时间应根据运 动中的负荷量与运动强度来安排，一般为5—15 min为宜。