2000年(第36卷)第12期
CH I NA SPOR T SC IEN CE AND T ECHNOLO GY V o l
.36.N o .12,2000肌肉收缩张力与收缩速度基本关系阐释 An Annota tion on Ba sic Rela tion between M uscular Ten sion and M uscular Veloc ity
李建设L I J ian 2she
摘 要：肌肉收缩张力与收缩速度的关系是肌肉力学中最重要的关系。H ill 方程描述的“张力愈大，收缩速度愈小”和通常认为的“肌肉力量愈大，收缩速度愈大”恰好相反。本文给出这一悖论的阐释，以正确指导运动员进行肌肉力量训练。关键词:H ill 方程；肌肉收缩；力学分析
Abstract :T he relati on betw een m u scu lar ten si on and m u scu lar velocity is the mo st i m po rtan t
p rob lem in m u scu lar m echan ics
.H ill equati on described the greater m u scu lar m echan ics ten si on ,the s m aller m u scu lar velocit
y .T he paper pu t fo rw ard the anno tati on of th is con tradicti on fo r the sake of giving co rrect gu ide to m u scu lar fo rce train ing .Key words :H ill equa tion ;m uscu la r con traction ;m echan ica l ana ly sis
文章编号:100229826(2000)1220008202 中图分类号:G 804.6 文献标识码:A
收稿日期:2000206205; 修订日期:2000208217
作者简介：李建设(19572)，男，山东人，教授，主要从事运动生物力黑榆
学理论与方法学研究,T el :(0571)8863636,E 2m ail :
lijs 99@m ail
.hz .zj 。作者单位：浙江大学教育学院体育系，浙江杭州310028
Physical Educati on D epartm ent of Zhejiang U niversity,H angzhou 310028,Ch ina .
1 引言
肌肉收缩力是人体主动运动的惟一原动力。研究肌肉收缩的力学规律是探究人体运动力学规律的基础。关于肌肉收缩的力学规律的认识，基本以希尔(H ill )方程为经典。H ill 方程所描述的肌肉收缩张力与收缩速度的关系，是肌肉力学中最重要的关系，它对运动实践有重要的指导意义。然而，肌肉收缩张力与收缩速度的基本关系，在理论和实践中都存在着认识和理解上的偏差，并可能对肌肉力量训练产生错误的影响。本文就这一基本关系做必要的阐释。
2 H ill 方程的背景
1938年，英国生理学家H ill 基于对青蛙离体缝匠肌收
缩的热力学实验，建立了著名的H ill 方程，即:
(a +T )(V +b )=b (T 0+a )
式中:a 、b 、T 0为独立常数，是肌纤维初始长度、
温度、周围环境的化学成分及C ++
a 浓度等函数,T
为肌肉收缩张力,V 为肌肉收缩速度。
滑稽戏满园春
图1是H ill 方程与青蛙缝匠肌快速释放实验中测得的等张收缩的张力2速度数据的比较，可见相当一致。
图1 H ill 方程的实验比较曲线图
3 张力2速度关系的注释
从力学观点来看,H ill 方程描述了骨骼肌收缩时的张力2速度关系。显然，张力愈大，收缩速度愈小，反之亦然。
通常认为：肌肉收缩力量愈大，则肌肉收缩速度愈大。这种观点和H ill 方程的描述恰好相反。H ill 方程无疑是正确的，那么，这一通常观点是错误的吗?假如是错误的，那么，当肌肉力量增大时，是否意味着以肌肉收缩速度的减小为代价呢?正确认识或注释这一悖论是目前生物力学教学和肌肉力量训练中所面临的基本问题，同时，在肌肉力学理论与运动实践中也有重要意义。
首先,H ill 方程描述的是离体骨骼肌收缩张力T (载荷)
与收缩速度V 的关系，即载荷愈大，收缩速度愈小；无载荷时(T =0)，收缩速度最大(V m )；极限载荷时(T m )，收缩速度为零(V =0)。
其次，当力量训练使肌肉力量增大时，通常是指肌肉最大力量增大。在肌肉张力2速度曲线上，收缩速度为零时，最大载荷增大(由T m 1→T m 2)；无载荷时，最大收缩速度亦增大(V m 1→V m 2)。在图2的肌肉张力2速度关系曲线上，表现为张力2速度曲线由①→②。
虽然随着肌肉力量的增大，在相同载荷(T )时，收缩速度将增大(由V 1→V 2)；在相同收缩速度(V )时，收缩张力亦增大(由T 1→T 2)。在运动实践中上述过程表明，肌肉力量增大的力学意义是：克服同一载荷时，肌肉收缩速度更大;
相同收缩速度时，肌肉能承受更大的载荷
。
图2 肌肉张力-速度关系曲线图
因此,“肌肉收缩力量愈大，则肌肉收缩速度愈大”的通
常说法与H ill 方程所描述的“张力愈大，收缩速度愈小”的结论并不矛盾。由此便不难理解，他体比较时，肌肉力量较大者，通常有较大的肌肉收缩速度；自体比较时，载荷较大时，通常肌肉收缩速度较小。
火柴算式
4 结语
有关肌肉收缩的力学问题，已有的研究积累并不丰富，但却是极具基础性和挑战性的研究领域，惟真正弄清楚肌肉
力学的本质规律，方谈得上力学进入了生物力学，方谈得上生物力学理论指导体育运动实践。控制论之父维纳(W iener )曾说过:“如果没有自然界要服从规律这一信仰的话，就不可能有任何科学”。从这一层面而言，运动生物力学还任重道远，因为，我们对人体的发动机——肌肉，还缺少规律性的认识，对体育运动实践有重要意义的肌肉收缩功、功率、效率等一些基本力学问题，我们还只停留在学术研究的水平，离指导运动实践尚远。参考文献:
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2000.
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