人体下肢伸肌群快速力量训练负荷强度的确定

人体下肢伸肌群快速力量训练负荷强度的确定

1按最大力量方向发展的负荷强度为目前，确定负荷强度有两种方法。一种是以马特维也夫为代表的最大力量的百分数法。其做法是以肌肉克服最大负荷重量的百分比确定发展不同性质力量素质的负荷重量,一般认为快速力量的负荷强度应采用最大负荷重量的60%～75%(最大力量80%～100%,力量耐力40%～50%)。第二种是以德洛姆和华特金斯为代表的RM(repetitionmaximum)法。RM是指疲劳前按指定的重复次数所能克服的最大负荷重量。一般认为发展快速力量的负荷强度应为10～15RM(最大力量1～5RM,力量耐力20～30RM)。上述两种负荷强度的确定方法完全来自于训练过程中所得到的实践经验,尽管有一定的生物学理论依据,但是仍有很大的局限性。这两种方法都无一例外地仅以负荷重量为唯一确定的指标,采用统一的比例关系,没有考虑训练对象的个体差异以及训练过程的不同状态对训练效果的影响,无法确定较为精细的负荷强度,不能保证高效的训练效果。2对比输出冲量极值采用负重半蹲跳动作作为发展运动员下肢伸肌群力量的练习手段,刘北湘等人采用先提假说、后进行实验验证的方法探讨了一种可用于快速力量训练的“最大动量训练法”。他们提出的两个假说是:(1)在力量训练中,当载荷量变化时,人体完成动作时肌肉的输出冲量不同,且存在极值;(2)在力量训练中,用输出冲量的极值点所对应的载荷量来训练肌肉力量,能有效地发展肌肉爆发力。实验验证方法是:让受试者在Kistler测力台上完成负重半蹲跳动作,对应受试者不同的负荷重量测力台可以得到不同的输出冲量,这个输出冲量是由测力台的“力——时间”曲线计算而得。并得到了两个实验结果:(1)随着负荷重量的由小到大的改变,输出冲量确实存在极值点,且可能存在第二个极值点,见图1;(2)利用输出冲量极值点所对应的负荷重量进行一段时间的训练后,输出冲量的提高幅度最大。该种方法利用运动生物力学的测试手段对运动员进行个体测试以探求最佳的负荷强度,对于快速力量训练的科学化进程具有较大的推动作用。但是,对于“最大动量训练法”的整个研究过程,仍有值得商榷和改进的地方。(1)关于输出冲量的假设在假说一中,作者假定肌肉的合力为F,将负荷物分为两部分m1(人体环节质量)和m2(器械质量)。负荷物质心的初速度设为Vc1,末速度设为Vc2。由动量定理可得:(F-m1g-m2g)t=(m1+m2)(Vc2-Vc1)(1)式(1)的左边是人体在完成动作过程中肌肉合力的冲量,称为输出冲量,右边是总负荷物动量的改变量。在此情况下,作者假定了两种理想情况的存在:一是当(m1+m2)的质量足够大时,即当负荷物的重力大到和人体产生的最大肌力相等时,总负荷物质心速度不发生变化,即Vc2-Vc1=0,从而由式(1)可知肌肉的输出冲量为0;二是当(m1+m2)的质量足够小时,即当(m1+m2)趋近于0时,总负荷物质心速度尽管可能会很大,但由式(1)仍然可得到肌肉的输出冲量为0。作者由此根据罗尔定理推测肌肉的输出冲量至少存在一个极值。事实上,上述假定的第二个理想情况并不存在。因为,该实验是针对下肢伸肌群进行快速力量练习,采用的方法是负重半蹲跳,因此,m1不仅包括被重点训练的人体环节,还应包括人体的上半身质量,m1几乎约为人体的体重。即使运动员不负重,即m2=0,相对于人体体重的m1也不可能被视为足够小,更不能被视为趋近于0。这样以来,上述两种理想情况的输出冲量并不相等且都为0,因此也就不满足罗尔定理的条件,因此可以说假定一的理论基础并不充分。(2)最大冲量输出的确定对肌肉进行快速力量训练,其中就包含着两个方面:力量和速度,二者缺一不可。而最大力量的百分数法和RM法均只给出了负荷重量的定量值,对于发挥的速度只是定性地给予参考:应当快。这种利用最大冲量输出确定负荷强度的方法,不仅可以给出负荷重量的定量值,由于可以测得力——时间曲线,还可以监控到完成各个动作的时间,从时间上可以定量地判断完成动作的快慢,这较最大力量的百分数法和RM法已经有了明显的进步。但是,应当采用多大的速度进行指定负荷重量的快速力量训练,上述所有的负荷的确定方法并没有给出速度定量控制的方法。3从力速特性角度验证陈松等探索了利用肌肉的力——速曲线来确定快速力量训练负荷强度的方法。早在20世纪的30年代,英国的生理学家希尔就提出了旨在反应骨骼肌收缩的力量——速度关系的希尔方程。肌肉力量与速度的乘积即为肌肉的输出功率,且存在一个最大值,见图2。陈松等经过研究发现可以利用肌肉最大输出功率所对应的负荷重量和速度采用负重半蹲蹬地动作对下肢伸肌群的快速力量进行训练。因为快速力量包含着力量和速度两个组成其训练负荷强度的因素。因此,利用肌肉的力速特性曲线不仅可以定量地控制负荷重量,同时也可以定量地控制动作的速度,以实现人体下肢伸肌群快速力量训练的定量化、科学化,从而可以解决利用最大冲量输出无法解决的动作速度定量控制问题。如何获取人体下肢伸肌群的负荷——速度曲线呢?他们具体的做法如下:首先采用抗阻形式测量最大阻抗等长肌力作为T0,之后测量外负荷为0,克服自身重量时所达到的平均动作速度为最大速度Vmax。根据T0百分比及方程计算所需要最低采点数选取6个点,分别测量运动员完成这6个重量负荷Tj(j=1,2…6)时的动作速度Vj(j=1,2…6),求出拟合后的负荷——速度曲线,并计算随负荷变化的功率曲线,以最大功率所对应的负荷重量和动作速度作为人体下肢伸肌群快速力量训练的负荷强度。负荷强度的确定是动态的,如何评价快速力量的训练效果,陈松等提供了快速力量发展的大小和方向指标,见图3。由图3可见,假定经过一段时间训练后,人体下肢伸肌群的负荷——速度曲线上移,那么P1P2¯¯¯¯¯¯¯¯=△HΡ1Ρ2¯=△Η即可反应快速力量增长的大小,△H/H是增长的相对值;∠Q为45°时,作为评价曲线力速结构的分水岭,∠Q>45°为偏速型,∠Q<45°为偏力型。当计算的P1P2¯¯¯¯¯¯¯¯Ρ1Ρ2¯与水平线的夹角△Q>∠Q时,快速力量的发展方向偏速,当△Q<∠Q时,快速力量的发展方向偏力。陈松等人利用肌肉的力速特性提出的这种方法可以对快速力量负荷强度的两个构成要素力量和速度均达到定量控制的目的,较前述方法更进一步。但是,这种方法仍有值得商榷的地方。我们首先从希尔建立希尔方程的实验过程说起。希尔认为:当肌力F>T(重物)时,静止的重物即向上方做加速运动,其运动符合牛顿第二定律:F=ma,但他同时认为,重物的加速时间非常短暂,可忽略不计。在经过一个短暂的加速阶段后,即达到一种等速状态,故设加速度为0,所以肌肉收缩速度为匀速,肌肉收缩力F等于重物的重量T,这样,原本的负荷——速度曲线可以近似地看作力量——速度曲线。由此可见,在加速度不可忽视的前提下,希尔方程所阐释的离体骨骼肌收缩力量与速度的关系,实质上是负荷重量与平均速度的关系,而不是肌肉张力与速度的瞬时对应关系。从这个角度来讲,对于加速度较大的动作,利用肌肉的负荷——速度曲线来确定的肌肉最大输出功率是不够准确的。再进一步讲,希尔方程是从肌肉离体实验中获得的结果,那么,人体正常状态下在体肌肉收缩力量和速度之间的关系是否也符合希尔方程呢?威尔克于1950年在研究肘关节屈曲运动时认为:肌肉的张力应当包括负荷重量加上前臂质量的惯性力。后来,日本的金子于1978年采用重量负荷与分段计算前臂质量的方法研究了实测负荷——速度曲线与理论负荷——速度曲线之间的关系。金子的实验也表明,在人体肌肉实验中,不光有负荷,同时还应加上肢体的惯性力。特别是在轻负荷情况下,实际测得的肌肉收缩速度明显小于理论值。如图4所示。他的研究方法是首先测定了受试者等长最大肌肉张力,选取最大肌肉张力的6个百分比(0%,10%,20%,30%,45%,60%)为重量负荷,之后测定施加不同重量负荷时屈曲的平均速度,并绘制肌肉的负荷——速度曲线。从上述分析可知,影响在体肌肉的负荷——速度曲线与在体肌肉收缩力量——速度曲线有明显差别的原因有两点:一是人体动作时不可忽视的运动肢体的加速度;二是运动肢体的质量,二者相结合就是运动肢体的惯性力。半蹲蹬地动作是人体下肢的臀大肌、骨四头肌、小腿三头肌等多个肌群共同参与完成的,而整体动作所产生的作用力与某一孤立肌肉所产生的收缩力并无单值联系,因此,要对人体下肢伸肌群采用半蹲蹬地的方式进行快速力量的训练,其所获得的负荷——速度曲线必定与希尔方程相去甚远。原因之一是人体要从静止状态变为一定速度的运动状态,其中人体运动的加速度必