第四講肌肉工作的原理

1、第四講第四講 肌肉工作的基本理論肌肉工作的基本理論第三講第三講 肌肉工作的基本理論肌肉工作的基本理論3肌肉工作的力學原理3.1人體運動的杠桿原理3.2肌肉收縮過程中力的變化4肌肉的協(xié)作關系和工作分類4. 1肌肉在運動中的不同作用4. 2肌肉收縮的形式4. 3肌肉工作性質(zhì)的分類4. 4單關節(jié)肌和多關節(jié)肌 4.4.1單關節(jié)肌4.4.2多關節(jié)肌4.4.3多關節(jié)肌的特點4.4.4多關節(jié)肌和單關節(jié)肌的協(xié)作關系3肌肉工作的力學原理 3.1人體運動的杠桿原理 3.2肌肉收縮過程中力的變化3.1人體運動的杠桿原理 人體運動中的骨杠桿 在力學中，把在力的作用下能繞支點轉(zhuǎn)動的棒叫做杠桿。在人體運動中，骨在肌肉拉力

2、的作用下，能繞關節(jié)軸轉(zhuǎn)動并克服阻力作功。因此，我們可將骨視為骨杠桿。骨杠桿作功的常用名詞概念如下： 1.支點杠桿轉(zhuǎn)動時的支撐點，稱為支點。骨杠桿的支點位于關節(jié)的中心，支點一般用“0”表示(圖2-3)。 2.力點動力作用點叫力點。骨桿桿的力點就是原動肌的動點附著點，力點通常用“f”表示。(圖2-3)3.阻力點一阻力作用點叫阻力點。骨杠桿上所受的阻力，包括環(huán)節(jié)自身的重力和環(huán)節(jié)負荷的阻力(重力及其他對抗力)等。這些阻力的合力作用點就是阻力點，阻力點通常用“r”表示(圖2-3)。 4.力臂從支點到肌拉力線的垂直距離，叫力臂。骨杠桿的力臂，是從關節(jié)中心到肌拉力線的垂直距離(圖2-3中的oa)，力臂通常用

3、“d”表示。 5.阻力臂從支點到阻力作用線的垂直距離，叫阻力臂。骨杠桿的阻力臂，是從關節(jié)中心到阻力作用線的垂直距離(圖2-3中的or)。阻力臂通常用“dr”表示。 6.力矩力與力臂的乘積叫力矩。力矩越大，對杠桿轉(zhuǎn)動的作用就越大，轉(zhuǎn)動速度就快。力矩用“m”表示，f代表力，代表力臂。則力矩公式如下： m=fd 7.阻力矩阻力與阻力臂的乘積，叫阻力矩。阻力矩用“mr ”表示，用r代表阻力，dr 代表阻力臂。則阻力矩的公式如下：mr =rdr 人體骨杠桿的分類 1平衡杠桿：支點位于力點和阻力點之間的杠桿稱平衡杠桿。例如，頭與寰椎的連結，支點在寰枕關節(jié)，阻力點為頭的重心點位于支點前面，力點在枕外隆凸斜方

4、肌上部的起點。斜方肌上部纖維的收縮力可以平衡頭的重力，使頭處于平衡位（圖4）。人體骨杠桿的分類 2省力杠桿：阻力點位于力點和支點之間的杠桿稱省力杠桿。例如，站立提踵時，以跖趾關節(jié)為支點，力點在跟結節(jié)的小腿三頭肌止點，阻力點在重心垂線上，位于支點和力點之間（圖4）。人體骨杠桿的分類 3速度杠桿：力點在支點和阻力點之間的杠桿稱速度杠桿。例如，負重彎舉動作，以肘關節(jié)為支點，重物、前臂和手的合重心為阻力點，肱二頭肌的止點橈骨粗隆是力點，位于支點和阻力點之間（圖）。杠桿原理在人體運動中的應用 1省力：根據(jù)杠桿平衡原理，要想達到省力的目的，有兩個途徑：即增大力臂和縮短阻力臂。 2獲得較大速度：在體育運動中

5、，許多動作不是要求省力，而是要獲得更大速度。通常采用增大阻力臂的方法，來達到獲得速度的目的。 3.有時還可利用增大阻力臂的方法，來增大動作難度，提高訓練效果。如用仰臥起坐練習訓練腹肌力量，可選用手抱頭的方法來提高訓練效果(圖)。 3.2肌肉收縮過程中力的變化 肌拉力的分解與合成 肌拉力的分解：為了進一步了解了肌拉力對骨杠桿的作用，有必要對肌拉力進行分解研究，肌拉力線可能在一個基本平面內(nèi)，也可能不在一個基本平面內(nèi)。 肌拉力線在一個基本平面內(nèi)的分解： 當肌拉力線在某一基本平面時，可以分解成兩個互相垂直的分力，其中一個分力沿著骨杠桿指向關節(jié)中心，叫做法向分力，法向分力有加固關節(jié)的作用，所以又叫加固分

6、力。另一個分力叫做切向分力，該分力使骨杠桿繞關節(jié)軸轉(zhuǎn)動，所以又叫轉(zhuǎn)動分力(圖2-9)。轉(zhuǎn)動分力是關節(jié)運動的動力。肌拉力不在一個基本平面內(nèi)的分解： 當肌拉力線不在一個基本平面內(nèi)時，可分解成三個互相垂直的分力，這三個分力，分別位于三個基本平面內(nèi)。例如，三角肌前部肌纖維的拉力線，就不在一個基本平面內(nèi)，它可以分解成三個互相垂直的分力：一個向的分力；一個向內(nèi)的分力；一個向前的分力。向上的分力有外展作用；向前的分力有屈是臂的作用；向內(nèi)的分力有使上臂旋內(nèi)和內(nèi)收(標準姿勢時)的作用，此外，向上和向內(nèi)的分力還有加固肩關節(jié)的作用。 肌拉力的合成： 單頭肌的拉力方向與肌腱方向一致。多頭肌的各頭拉力向雖然不完全一致，

7、但都集中在合并腱上，也就是說已經(jīng)自然合成了，如股四頭的四個腱首先集中在骼骨上，形成一條肌腱。 對不同拉力方向的肌肉之間，可采用平行四邊形法進行合成，以求出它們的合力作用線，從合力作用線到關節(jié)中心的垂直距離，叫做合力力臂。合力與合力力臂的乘積，叫做合力矩。但拉力方向不同，就可采用平行四邊形法進行合成。以確定兩肌的合力作用線(圖2-10)。ac為胸大肌的拉力線，ab為背闊肌的拉力線，ad為胸大肌和背闊肌和背闊肌的合力作用線。肌拉力兩個分力比值的變化 1肌拉力角的概念：從肌肉的動點(肌肉的運動骨上的附著點)到關節(jié)中心(轉(zhuǎn)動支點)連一直線，該直線與肌拉力線之間的夾角，叫肌拉力角(圖2-)。 肌拉力角大

8、，力臂就大，力矩就會相應增大，骨杠桿的轉(zhuǎn)動效率就高。 在進化過程中，一些大塊肌肉通過突起的骨結構(如結節(jié)、粗隆、嵴和籽骨等)來增大肌拉力角，以提高環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)動效應。肌拉力兩個分力比值的變化 2肌拉力角與兩個分力比值變化的關系： 肌拉力兩個分力的比值，總是隨著肌拉力角的變化而改變。 當肌拉力角從0向45變化時，轉(zhuǎn)動分力漸增大而加固分力逐漸減小，但轉(zhuǎn)動分力總是小于加固分力，直到45時，兩個分力才正好相等。 在肌拉力角由45增至90時，轉(zhuǎn)動分力逐漸增大，加固分力逐漸變小，在整個變化過程中，轉(zhuǎn)動分力始終大于加固分力，到90時，轉(zhuǎn)動分力達到最大值，等于肌拉力，而加固分力則降為零。 當肌拉力角大于90以后，

9、轉(zhuǎn)動分力開始逐漸減小，而加固分力則成為負值(起分離關節(jié)的作用)。阻力矩的變化 當阻力不變時，阻力矩隨著阻力臂的變化而變化。在骨杠桿繞關節(jié)軸轉(zhuǎn)動時，阻力臂就會發(fā)生相應的變化?，F(xiàn)以肘關節(jié)的運動為例說明之。前臂繞肘關節(jié)額狀軸轉(zhuǎn)動，從0到90時，阻力臂會逐漸增大，90時達最大值，90以后阻力矩又會逐漸變小。 4肌肉的協(xié)作關系和工作分類 4. 1肌肉在運動中的不同作用 4. 2肌肉收縮的形式 4. 3肌肉工作性質(zhì)的分類 4. 4單關節(jié)肌和多關節(jié)肌4. 1肌肉在運動中的不同作用 每個體育動作，都是在許多肌肉的參與下完成的，這些肌肉在運動中起著不同的作用，有的發(fā)揮原動肌的作用，有的成為對抗肌，有的則起固定肌

10、或中和肌的作用。原動肌 在完成某一動作中，直接發(fā)揮動力作用，引起環(huán)節(jié)運動的肌肉，稱為原動肌，根據(jù)所起作用的主次，可分為主動肌和副動肌。例如，伸肘關節(jié)的原動肌是肱三頭肌和肘肌，其中的肱三頭肌是主動肌，而肘肌則為副動肌。對抗肌 與原動肌作用相反的肌肉稱為對抗肌，它能使環(huán)節(jié)向相反的方向運動，也可以原動肌起制動作用，例如，在作負重彎舉運動時，肱二頭肌是原動肌，而肱三頭肌則為對抗肌。 但是，原動肌和對抗肌并不是固定不變的，它們會隨著動作的改變而發(fā)生的變化，例如，在作俯臥撐時，肱三頭肌又成為原動肌，而肱二頭肌則轉(zhuǎn)化為對抗肌。固定肌 當肌肉收縮時，其拉力可使該肌所附著的兩塊骨發(fā)生相向運動。為了充分發(fā)揮原動肌

11、對動點骨的作用，就需要有其它肌肉來固定定點骨(支撐骨)。那些對支撐骨起固定作用的肌肉，就稱為固定肌，例如，在作負重彎舉時，用來固定上臂的胸大肌和背闊肌，就是固定肌。中和肌 如果原動肌對運動環(huán)節(jié)具有多種功能的話，為了充分發(fā)揮其中的某種功能，就需要另外的肌肉來抵消那此必要的功能，這些用來抑制原動肌多余功能的肌肉，就是中和肌，如用臀中肌前部的旋內(nèi)作用來抵消髂腰肌的旋外作用，使步態(tài)正常。4. 2肌肉收縮的形式 向心收縮 離心收縮 等長收縮 等張收縮向心收縮 肌肉收縮時，肌肉兩端逐漸靠攏，緊張度增強，長度變短，稱為向心收縮。離心收縮 肌肉興奮、緊張，但肌肉兩端逐漸分離，由縮短狀態(tài)逐漸被拉長，這種收縮形式

12、，稱為離心收縮。等長收縮 肌肉收縮時，如果長度不變，稱為等長收縮，這種收縮只表現(xiàn)為肌肉緊張度的增強而沒有工的變化。等張收縮 肌肉收縮時，長度發(fā)生變化，但收縮力保持不變，稱為等張收縮，這種收縮形式，只在離體肌肉的實驗中測得，在正常人體上不存在，在正?；铙w上，肌拉力在開始階段較大，以后逐漸減小，形成一條走下勢的曲線。 4. 3肌肉工作性質(zhì)的分類 肌肉收縮能產(chǎn)生拉力，這種力能克服阻力引起環(huán)節(jié)運動，或用來平衡阻力使力肢保持某種姿勢，我們把這種現(xiàn)象稱為肌肉工作。 肌肉工作性質(zhì)分兩大類，即動力性工作和靜力性工作。動力性工作 動力性工作的特點是：肌肉長度發(fā)生變化，運動環(huán)節(jié)產(chǎn)生位移，力矩和阻力矩不平衡。動和性

13、工作又可分為克制性工作和退讓性工作?？酥菩怨ぷ?其特點是，肌肉的拉力矩大于阻力矩，肌肉作向心收縮，長度縮短，環(huán)節(jié)沿肌拉力方向運動。絕大多數(shù)的體育動作都屬于此類工作。例如，負重彎舉的上舉階段，就是肱二頭肌和肱肌等屈肘作克制性工作的結果，再如縱跳的跳起階段，下肢臀大肌、股四頭肌和小腿三頭肌等肌群，作克制性工作的例子。退讓性工作其特點是，肌肉的拉力矩小于阻力矩，作離心收縮，肌肉逐漸被拉長，環(huán)節(jié)沿肌拉力的反方向運動，例如，負重彎舉的下降階段，正是肱二頭肌和肱肌等屈肘肌作退讓性工作的表現(xiàn)。肌肉的這種工作具有保護關節(jié)不受損傷的作用，再如縱跳的落地動作，也是退讓性工作，臀大肌、股四頭肌和小腿三頭肌都要保持緊

14、張度，以緩沖落地時的震動，保護人體不受損傷。靜力性工作 靜力性工作的特點是：肌肉拉力矩等于阻力矩、肌肉持續(xù)收縮，但長度不變。 靜力性工作又可分為支持工作、固定工作和加固工作三種類型。支持工作 肌肉持續(xù)收縮，以平衡阻力矩，使人體保持一定的姿態(tài)，稱為支持工作，支持工作有兩種情況： 第一種：肌肉保持縮短狀態(tài)的支持工作，如作直角支撐時，腹直肌、髂腰肌和股直肌均作縮短狀態(tài)的支持工作(圖2-14)。 第二種：肌肉保持伸長狀態(tài)的支持工作，如作馬步站樁時，股四頭肌作伸長狀態(tài)的支持工作。固定工作 作用相反的兩群肌肉共同收縮，使環(huán)節(jié)固定不動，稱為固定工作。例如，作直角支撐時，肱二頭肌和肱三頭肌共同收縮，將肘關節(jié)固

15、定在伸直狀態(tài)；前臂的屈腕肌和伸腕肌共同收縮，將腕關節(jié)固定在伸直狀態(tài)。加固工作 當環(huán)節(jié)受到外力的牽拉時，關節(jié)周圍的肌肉就會持續(xù)收縮，防止關節(jié)被拉脫位。 4.4單關節(jié)肌和多關節(jié)肌 4. 1單關節(jié)肌 4. 2多關節(jié)肌 4. 3多關節(jié)肌的特點 4. 4多關節(jié)肌和單關節(jié)肌的協(xié)作關系4. 1單關節(jié)肌 一塊肌肉的肌腹或肌腱，如果只跨過一個關節(jié)，就稱為單關節(jié)肌。單關節(jié)肌一向都比較粗短，作用力集中，收縮力大，成為環(huán)節(jié)運動的主要原動肌。如三角肌、胸大肌、背闊肌和臀大肌。4. 2多關節(jié)肌 跨過兩個或兩上以上關節(jié)的肌肉，稱為多關節(jié)肌。 多關節(jié)肌中的大塊肌肉一般只跨過兩個關節(jié)，如肱二頭肌、股直肌和股后肌群等，而分布在前臂和小腿的較小肌肉，一般都跨過多個關節(jié)，如指淺屈肌、指伸肌和拇長屈肌等。多關節(jié)肌一般都細而長，有的肌腱很長。4. 3多關節(jié)肌的特點 1功能性“主動不足”：當多關節(jié)肌收縮發(fā)力時，對其中一個關節(jié)發(fā)揮作用后，對其余關