運動生理學 Exercise Physiology

運動生理學 Exercise Physiology

一、何謂運動生理學？

1. 是研究運動前.中.後.身體內部各種變化的一門學問。

各種變化的情況包含：

(1) 短期的變化：呼吸.心跳.血流.肌溫---等 (2) 長期的變化：各種生理變化的適應及體力的增加.

2. 運動生理學是研究人體運動當中有關變化、反應與長期運動訓練所產生 適應現象的科學。

＊【生理學是研究生命現象的科學.也就是人體的細胞、組織、器官及系統如 何運作的學術領域。】

2. 運動生理學的內容：

（1） 認識一般生理。

（2） 運動時的生理反應。

（3） 長期運動後的生理反應。

（4） 評價與分析體能。

（5） 擬定體能訓練處方。

（6） 運動潛能的發揮。

（7） 特殊環境下的生理反應及對策。

（8） 運動者健康的維護。

3. 運動生理學研究的：

（1） 對象：選手與一般人民

（2） 應用價值：運動選手的訓練及全民健康.

二、競技體力（Skill Fitness）

1. 肌力 （muscle strength）

2 肌耐力（muscle endurance）

3 爆發力（muscle power）

4 柔軟性（Flexibility）

5 敏捷性 （Agility）

6 平衡性（Balance）

7 協調性（Coordination）

8 速度（Speed）

9. 心肺耐力（Cardiopulmonary endurance）

三、 Exercise and sport

1. Exercise（運動）

指身體上的 各種活動 或 訓練 (大肌肉的動作) 能使自己身體狀況

達到健康 的 種種方式.。

2. Walking, running ,rowing, and horse-riding are all healthy for exercise.

3. Sport（運動）

指 有比賽性質 的運動項目（有勝負、有獎勵、有名譽）的體育運 動

4. Sportsman（運動員）

5. Sportsmanship（運動道德）

6. Athletics（運動競技、各項體育運動的總稱）

7. Athlete（運動員）

8. physical （身體的、肉體的）

9. Physical education （體育）

四、何謂運動量？

運動量 ＝ 運動強度 × 運動時間 Q: 運動強度的大小如何判定？

A: 用心跳數（Heart Rate 簡稱 H.R）的多少來決 定. 一般而言：

H.R 在 90----100 之間 視為 輕度運動 100----130 之間 視為 中度運動 130----160 之間 視為 重度運動 160 以上 視為 超 重度運動

五、Aerobic exercise and Anaerobic exercise 的區別：

1. 有氧運動：運動的強度小、運動時間長。

2. 無氧運動：運動的強度大、運動的時間短。

六、運動強度 是影響 運動中使用能量代謝

的主要因素 。

七、運動競賽

(比賽)得到勝利的必備條件有:

1.個人的基本條件. (不同的運動項目有不同的基本條件) 2.平常的訓練方式.(適合自己的訓練處方)

3.臨場的表現.(天時.地利.人和以及實力的發揮加上運氣) 以上3 種條件缺一不可之外.尚需要心理方面的正常發展。

◆愛心基金會董事長紀政說 :

練習就是要辛苦，不辛苦就不要練。

玩一玩就好了，心情快樂輕鬆。

雖然也是達到 健康及休閒活動 的目的。

但是 想要在比賽中得到勝利，絕對不能如此

。

八、科學就是一門 有系統 、有組織 的學問。

需要三個步驟：

1. 化繁為簡：

2. 化簡為繁：

3. 執簡馭繁：

九、理論與實際的配合。

1. 沒有理論的實際 是 盲目的。

2. 沒有實際的理論 是 空洞的。

科學是真的，實用更加是真的。

十、安靜時與最大運動時生理反應的比較

生理指標 安靜時 最大運動時

心跳率（次/分） 70 200

呼吸數（次/分） 12 60

換氣量（升/分） 10 150

攝氧量（升/分） 0.3 3

每跳輸出量（毫升） 75 150

每分心輸出量（升） 5 20 血壓（mmHg） 120 180 血乳酸（毫克/百毫升） 10 200 血酸鹼度（PH） 7.4 6.8

體溫 37 41

Q：每分鐘的心輸出量有多少毫升？

→

＊【每次的心輸出量 ：大約 75-90 ml】

＊【心跳數：大約 72 次】

Q：每分鐘的換氣量有多少毫升？

→

＊【潮氣量：每次的呼氣量 】 ＊【呼吸次數： 12-15 次】

十一 、生理學的內容包含：

1. 骨骼系統 （Skeletal System ） ★★

2. 肌肉系統 （muscle System） ★★★★★

3. 神經系統（Nervous System） ★★★★★

4 呼吸系統（Respiratory System） ★★★

5 血液系統（Blood System） ★★★

6 淋巴系統（Lymphatic System） ★ 7 消化系統（Digestive System） ★★★

8 泌尿系統（Urinary System ） ★

9 內分泌系統（Endocrine System）★

10 生殖系統（Reproductive System） ★ 11 新陳代謝（Metabolic） ★★★★★

十二 ^、五Ｗ　和　一Ｈ^。

Who ( 誰要運動 ) Why ( 為何要運動 ) When ( 何時要運動 ) What ( 要做什麼運動 ) Where ( 在哪裡做運動 ) How ( 如何做運動 )

十三 ^、 比賽的對象

• ^{人與人之間的比賽}

• 自己與自己也有比賽

• 攝取 與 消耗 的比賽 攝取＞消耗＝ 胖

攝取＜消耗＝ 瘦

攝取＝消耗 ―→GOOD 最理想

十四 Any exercise is better then no exercise.

• Golden age no gold.

• You can delay but time will not.

• It is not easy to die . so difficult to die. you rather live .

• Practice makes perfect.

• No pain no gain.

十五、健 康 ( HEALTH )

Health is a state of complete physical、 mental and social well being.

not merely the absence of disease or infirmity.

● 健康是一種 身體的、心理的 以及 社會上的 和諧狀態.

不單純只是 沒有 疾病 或者 身體不舒服 而已。

健康 是 產品 ？ 食品 ？ 用品 ？ 商品 ？

是 現在式 ？ 過去式？ 完成式 ？ 進行式？

＊健康是人類追求的目標. 而達到此目標的方法有好幾百種、好幾千 種、甚至好幾萬種. 重點是你自己抓住了那幾種？.認識了那幾種？.利 用了那幾種？最重要的是利用了之後有沒有 產生效果。

＊健康是個人的. 是不可能互惠的. 是自己要去追求的。

＊健康是每個人的最大財富. 沒有了建康. 其他的事都很難談。

＊不同的年齡層有不同的『健康表現方式』

十六、達到健康的四大要素 ：

1. 運動 2. 營養 3. 休息

4. 正常的規律生活

十七 、為了達到健康而從事運動的三大原則 ^：

1. 興趣 2. 安全 3. 效果

十八 、 運動訓練的三大要素 ● F.I.T

1. 頻率（Frequency）

2. 強度（Intensity）

3 .時間 （Time）

十九、技術與技能的區別：

1. 技術 （1）是可以經由學習而得來的。

（2）是後天的

2. 技能 (1）是天生的（先天的）

（2）需要非常非常的努力苦練才可以學到的

二十、如何才能減肥（胖）（體重）？

• 運動 不是 減肥的 唯一方法.

• 減肥 也不是 運動的 唯一目的.

只要把握三大原則 ：

1. 要有恆心長期的保持運動..

2. 運動的方式必須是有氧性的運動.

3. 飲食的控制及心情保持輕鬆.

二十一、體能檢測的內容 :

1. 身體質量指數 ( BMI = 體重(公斤) ÷ 身高²(公尺) ) 2. 肌力檢測 ( 握力及背肌力 )

3. 動力檢測 ( 立定跳遠及 50 公尺快跑 ) 4. 肌耐力檢測 ( 60 秒屈膝仰臥起坐 )

5. 心肺耐力檢測 ( 男生 1600 公尺.女生 800 公尺 ) 6. 柔軟度檢測 ( 座姿體前彎 )

二十二、 運動時能量的來源

● 無「能」萬事皆不能.

• 「能」有機械能、化學能、熱能、光能、電能與核能等六種型態.

• 運動的執行 如：跑、跳、擲、踢等動作 均需要 能量 的供應.

• 所以身體需要 能量 的供應.

食物 → → 體內消化 → → 產生能量（Energy）→ → 使用能量

● 能量來源的三個管道

1. 有氧系統 （Aerobic System）

2 無氧系統（Anaerobic System）

磷化物系統（ATP—PC System）

乳酸系統 （Lactic System）

• ATP-PC 系統 又稱 磷化物系統.

• 磷化物系統是爆發性運動的主要能源.

• 有氧系統是以心肺耐力的鍛鍊為主.

• 乳酸系統是兼顧有氧和無氧系統的訓練.

二十三 、運動生理學的硬體設備 :

1. 原地跑步機 2. 固定腳踏車 3. 台階 4. 氣體分析器 5. 肌力測量器 6. 乳酸分析器 7. 心電圖 8. 肌電圖

二十四 運動生理學（Exercise Physiology）

1. 運動時能量的來源 2. 肌肉系統的功能 3. 神經系統的功能 4. 呼吸循環系統的功能 5. 血液循環系統的功能

二十五 運動生理學的發展 (p.11)

1.英國方面: 1919 年倫敦大學的 Bainbridge 探討運動中能量轉換、氧和營養之 供給機轉.

倫敦大學的另一位生理學家Hill 首先提出最大攝氧量与氧債的概念.被稱為運 動生理學之父

2.美國方面: Karpovich 及 Sinning 等人的書 肌肉運動的生理學.當時影響最深.

3.日本方面 : 1964 年東京奧運時.豬飼道夫所領導的運動科學研究.奠定了日本在 研究的基礎.

4. 台灣方面 : 1970 年師範大學成立體育研究所時.才開始從事運動生理的研究.

當時日本東京教育大學的古藤高良博士 . 引進介紹許多運動生理的儀器.才從以往 的測驗測量的研究增加實驗上的研究.

二十六 運動能量的來源 p25 (運動中能量消耗模式)

ATP-PC 系統的關係

1. ATP （腺嘌呤核苷三磷酸）

2. ADP（腺嘌呤核苷二磷酸）

3. PC （磷酸肌素）（肌胺酸磷酸鹽）

ATP → ADP＋Pi＋E Pi＋C＋E → PC PC → Pi＋C＋E ADP＋Pi＋E → ATP

醣類的有氧分解 C6H12O6＋6 O2→6 CO2＋6 H2O＋38 ATP 因為 1mole 的 氣體 有 22.4 升

所以 22.4 × 6 ＝134.4 升(O2) 134.4 升 ÷ 38 ＝3.5 升/ATP ∵ 1 升的氧氣可產生 5 卡的熱量 ∴ 3.5 升/ATP 可產生 約 17 卡的熱量

二十七 氧的消耗 就相當於能的產生.P33

從運動生理學的觀點→ 氧的消耗 就相當於能的產生。.

氧的消耗越多.代表能量的使用越多 也就是 ATP 的使用越多。.



系統

乳酸系統 有氧系統

能量容量 100cal/kg 230cal/kg 無限 供給速度 13cal/kg/sec 7cal/kg/sec

時間 大約 7sec 大約 33sec 無限

二十八 運動時間與能量供應系統的關係

運動時間 能量供應系統

小於 30 秒 ATP—PC 30 秒 ～1 分 30 秒 ATP—PC 和 LA 1 分 30 秒 ～ 3 分 LA 和 有氧系統

大於 3 分 有氧系統

二十九 Q：為何動態休息比靜態休息好？

A：因為動態恢復中. 提升的血流可以將乳酸帶到活動的骨骼肌. 使活動的骨 骼肌代謝率提升. 且動態恢復的過程比較容易呼吸.

三十 :

空氣中氣體成份的比例 O2 20.93 ％ CO2 0.04 ％

N2 79.03 ％

三十一 氧債（Oxygen debt）：(p36)

– 在恢復期 高出安靜時的 氧攝取量 稱之（又稱 運動後過攝氧量 ） 三十二 肌肉(一)

肌原纎維→肌纎維→肌束→肌肉

運動單位：一條運動神經與其所支配的肌纖維稱之.

運動終板：運動神經與肌纖維的交接處稱之 三十三 肌肉(二 ) (p112)

構造：橫紋肌.平滑肌 作用：隨意肌.不隨意肌 位置：骨骼肌.心肌.內臟肌

屈肌---屈曲關節的肌肉稱之. （ 二頭肌及大腿後肌）

伸肌---伸展關節的肌肉稱之. （ 三頭肌及大腿前肌）

拮抗肌 協同肌

按功能分：骨骼肌、內臟肌 及心肌.

按構造分：橫紋肌、平滑肌.

按作用分：隨意肌、不隨意肌.

肌肉(三) P112

• 依照作用的方向來區分:

屈肌 ： 屈曲 關節的肌肉.

伸肌 ： 伸展關節的肌肉.

例：上臂的 屈肌是 肱二頭肌 伸肌是 肱三頭肌

大腿的 屈肌是 股二頭肌(前肌) 伸肌是 股四頭肌(後肌)

肌肉(四) P112

• 屈肌與伸肌的肌力比在運動傷預防上的意義：

例如：股二頭肌(後側)與股四頭肌(前側)的肌力是有一定的比例. 若比例過小 時. 力量較小的股二頭肌比較容易發生肌肉拉傷或斷裂的傷害。

∴要藉著訓練來增加其比例.

肌肉(五) P112

• 協同肌：同側的肌肉互相協助做工的稱之.

• 拮抗肌：不同側的肌肉在屈伸過程中.相互拮抗.与作用肌相拮抗的肌肉稱之.

• ^{( 協調性} 就是協同肌順暢在作用時. 拮抗肌是否能充分配合鬆弛的程度. ) 肌肉(六)

• 骨骼肌再按生化功能又分：

• Ⅰ 型(紅肌或慢縮肌)

• Ⅱ 型(白肌或快縮肌)

• 紅色肌肉（ST）可產生持久力.白色肌肉（FT）產生爆發力.

• 紅肌又稱慢肌（Slow Twitch）（ST）紅肌可產生持久力.

白肌又稱快肌（Fast Twitch）（FT）白肌 可產生爆發力.

每塊肌肉中的 ST 和 FT 肌纖維的比例是遺傳來決定的.不是訓練而改變的.但是 ST 和 FT 的 肌纖維會有選擇性的肥大改變.這就是訓練的效果。

三十四 肌肉收縮的過程應該沒有馬拉松與短距離賽跑具佳的選手.因為二種項 目所使用的肌肉不同.

紅肌 可產生持久力. 。 白肌可產生 爆發力.。

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•

三十五 肌肉收縮的方式 (p123)

1.等長收縮：（Isometric Contraction）

2.等張收縮：（Isotonic Contraction）

3.等速收縮：（Isokinnetic Contraction）

1.等長收縮（Isometric Contraction）

肌肉收縮時長度沒有改變的收縮方式稱之. 又因為收縮時關節固定不動所 以又稱靜的收縮. (靜性收縮 static contraction)

例: 用力推重物 但推不動.

拔河.柔道的壓制動作.及單槓的懸垂動作 2.等張收縮 （Isotonic Contraction）

• 肌肉收縮時.長度有改變的的收縮方式稱之.又因為收縮時關節有變動所以 又稱動的收縮.(動性收縮)

• 動性收縮又分:

1. 向心收縮

2. 離心收縮(用力時肌肉被迫拉長)

3. 等速收縮（Isokinnetic Contraction） p127

• 肌肉收縮時.整個動作過程中.速度不變的收縮稱之.

• 此種等速收縮的狀況是：

1. 必須利用等速機器才能做出

2. 在整個動作過程中（活動範圍內）任何 角度所產生的力量都是最大的.

3. 速度快.可產生的力量小.

速度慢.可產生的力

◎ 神經纖維與肌纖維的比值.稱神經支配比.

動作細膩--- 神經支配比小.

動作粗大--- 神經支配比大 三十五 肌肉收縮的過程

1.潛伏期 2.收縮期 3.舒張期

三十六 慢肌具有較強肌耐力的原因？

因為慢肌含有「肌血紅素 」(Myoglobin＝muscle＋hemoglobin)

肝醣可完全分解為 二氧化碳與水 ..且乳酸不易蓄積在肌肉中.所以肌肉不易疲 勞.

肌耐力比快肌強 三十七

肌力是指肌肉克服或抵抗阻力.收縮時產生的張力.在生理學上所稱的肌

肉張力.於運動表現上稱為肌力.

• 評量後的肌力.以公斤或磅等單位表示者稱絕對肌力.

• 絕對肌力除以個人體重.以單位體重表示者稱相對肌力.

•

•

三十八 訓練時肌力大小的負荷與其效果 1 of Max. str.

2/3 of Max. str. 肌力增加(肌肉肥大) 1/3of Max. str.

1/5of Max. str. 肌肉變化小(肌耐力增加) 1/20of Max. str.

0 of Max. str. 肌力退化(肌肉萎縮)

三十九 影響肌力 肌耐力的因素 P129 1. 肌纖維型

2. 肌橫斷面積 3. 微血管密度 4. 中樞的控制

5. 肌肉收縮前的長度 6. 肌肉收縮的速度 7. 肌肉的溫度 8. 年齡與性別 9. 最大肌力比

四十一運動訓練的方法

• ^{運動訓練的方法:}

1. 重量訓練:利用重量器材的訓練方式.

2. 循環訓練: 連續刺激不同肌肉群的 多項訓練方式.

3. 間歇訓練 : 反覆交替運動和休息的一種訓練方式.

整體運動的過程（Process）：

Warm up → main exercise → cool down.

◎ 運動傷害發生的原因 1. 有意 無意的犯規

2. 暖身運動不足 3. 技巧錯誤 4. 過度訓練

5. 不專心或緊張過度 6. 場地設備不好 7. 不可抗拒的意外

◎ 運動訓練的效果 1. 提昇能量的容量 2 . 減少供給的速度 3. 增加使用的時間 4. 肌纖維的變粗 5. 微血管密度的增加 6. 神經反應速度加快 7. 判斷準確性的提升

8. 體力的增加 ( 肌力. 肌耐力. 爆發力. 柔軟性 敏捷性 平衡性. 速度 ) 9. 心肺功能的提升

10. 心輸出量的增加 11. 心跳數的減少

12. 氧攝取率的提升(氧攝取量增加) 13. 肺活量的增加

14. 換氣量的增加

15. 提升對運動負荷的適應力.(運動強度) 16. 比賽時提高自己的信心.

四十二 間歇訓練(interval training)

1.高而強的短程反覆.加上中間的不完全的休息.

2. 跑的距離 跑的時間 跑的次數

3.休息的方式 : A 以時間來計算 B 以心跳數來計算

四十三 ^{比賽時吃的原則}

• 讓所吃的食物能在比賽過程中提供充足的營養和能量.而又不至於在運動過 程中造成腸胃的不舒服.

• 例：攝取 米飯 麵包 玉米 等五榖根莖類澱粉性的食物. 適量的水分. 容易消 化且能產生能量.

四十四 Q：何謂心臟的傳導系統？

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四十五 四十六

四十七體內進行氣體交換的位置：

• 1. 肺泡中 （肺呼吸.外呼吸）

• 2. 組織中 （組織呼吸.內呼吸）

呼吸的目的：

• 提供 身體組織代謝的氧氣. 同時將組織代謝產生的 二氧化碳 經 肺泡 排 出體外

四十八^{疲勞的原因}

• ^{1.體內能源耗盡}

• 2.代謝物在體內的囤積

• ^{3.血液循環不良所致}

• 4.體內環境恆定性失調

四十九美國運動醫學會對心肺耐力 的 訓練處方

• 1.訓練的次數 ：3-5 日/ 週

• 2.訓練的強度 ：60-90 ％ 最大心跳數

• 3.訓練的時間 ：20-60 分的有氧運動

• 4. 運動的型態：有節奏性的大肌肉活動

五十

五十一氧攝取量 ＝ 肺換氣量 × 氧攝取率

肺換氣量 ＝ 一次換氣量× 呼吸數 循環

• 氧攝取量＝ 心輸出量 × 動靜脈血含氧差

五十二

• 五十三心輸出量＝ 每跳輸出量 × 心跳數

• Q＝ S.V × H.R

• 男子的最大攝氧量是 2.5 ～3.0 升/ 分

• （40 ～50 毫升/ 公斤 ．分 ）

• 女子的最大攝氧量是 1.7～2.2 升/ 分 （35 ～40 毫升/ 公斤 ．分