一、体育的生理学基础

体育是以身体练习为基本手段，以增强体质、增进健康，促进人的全面发展为目的的一种教育活动。身体活动性是体育锻炼的基本特征，人们参与体育活动的过程就是机体各器官系统活动的过程，活动中人体内各器官系统将会发生适应性变化。通过神经系统、神经-体液调节系统的调节控制，各器官系统相互协调，共同完成各种运动，从而提高人体的运动能力。

（一）有机体的新陈代谢

（1）新陈代谢是生命中最一般、最显著的现象，它主要表现在以下几方面。

①机体的代谢是蛋白质的代谢，代谢反应的生物催化剂是酶，其本质是蛋白质。

②通过机体的代谢来促进有机体的繁殖和进化。

③机体的代谢一旦停止，生命也随之停止，结果是蛋白质的解体。

（2）新陈代谢过程

①机体从外界环境中摄入物质，经过体内的转化和合成，变为自身的组成物质，并储存能量，即同化过程。

②机体将自身的组成物质分解，释放能量，供机体需求，并将分解产物排出体外，即异化过程。

在新陈代谢中，物质代谢和能量代谢密切相关，在物质变化中必须伴有能量的转移；在释放能量的过程中，同时也必须存在物质的分解。体育的过程就是人有意识地促进机体新陈代谢的过程。从生物学观点看，人的一生始终离不开新陈代谢过程，同化作用与异化作用并存。当新陈代谢积极、旺盛、同化过程大于异化过程时，机体处于生长发育、机能水平提高的过程；当新陈代谢处于迟滞、衰退、异化过程大于同化过程时，将会使机体衰老、各器官系统功能减退。体育锻炼等身体活动是促进新陈代谢的一种刺激，能引起组织系统兴奋，加速物质代谢和能量转换。身体活动必然增加能量消耗，出现代谢的不平衡。科学家已经揭示：体育锻炼能增强体质是由于身体活动引起能量物质的消耗，随后便能引起同化作用的加强，加速恢复过程，可使体内组织细胞内部得到更多补充，合成新的物质，使有机体获得更多的旺盛的活力，从而促使机体发展。体育锻炼是经过科学处理的身体活动，可使机体向着完善的方向转化，这就是体育锻炼可以增强体质的生理过程和理论依据。

（二）运动负荷的价值阈理论

运动负荷价值阈，是指按一定的心率区间去确定运动负荷的计量标准，体育锻炼要针对个人的不同特点安排运动负荷，不可能有一个最佳运动负荷价值阈的绝对标准，但正常人之间的差异较接近。所以，运动负荷价值阈对多数人来说，具有普遍的现实意义。

近年来，国内外学者普遍重视对运动负荷价值阈理论的探讨和实际运用。有些国家采用电脑控制仪、心电图记录器和基础体力测定器等装置，为体育锻炼提供健康变化的各种数据。

在体育锻炼过程中，心搏量会逐渐上升，要达到心搏量的极限，需要有一段发动期。从心搏量急剧上升到心搏量极限，这段数据称为心搏量极限区间。心搏量极限区间低值和高值之间，即为运动负荷的有效价值范围。体育锻炼在这个区间内波动，并达到锻炼时间的2/3左右，可取得理想的锻炼效果。

从有利于增强体质出发，一般人的体育锻炼，应以有氧代谢为主，中等强度为宜。学术界曾提出如下结论：心率在110次/分以下时，机体的血压、血液成分、尿蛋白和心电图等都没有明显变化，健身的价值不大；心率在130次/分的运动负荷时，每搏输出量接近和达到一般人的最佳状态，健身效果明显；心率在150次/分的运动负荷时，每搏输出量开始出现缓慢下降；心率增加到160～170次/分时，虽无不良的异常反应，但亦未能呈现出更好的健身迹象。因此，通常把一般人健身效果的最佳区间定在120～140次/分之间。而每次保持在120～140次/分的时间，占一次锻炼总时间的2/3左右为最佳。

生理学实验证明：心率在120～140次/分时，每搏输出量最大；心率在140～180次/分时，每分输出量最大。因此，在体育锻炼中安排强度较大、持续时间不长的无氧代谢，对提高负氧债能力的锻炼也有一定的意义。

对上述结论的分析，还必须注意到由于年龄、体质的不同，其所承担有氧代谢的运动负荷也应有所不同。国外运动负荷的计量标准有以下几条：①卡沃南的公式，即接近极限负荷的脉搏次数，减去安静时的脉搏次数，乘以70%，再加安静时的脉搏次数；②以脉搏频率150次/分以下（平均130次/分）的运动负荷为指标，谋求有氧代谢能力；③以180减去锻炼者的年龄数，作为锻炼者每分钟的平均脉搏数。采用这三种方法所得出的数据与最佳价值阈值相近。但不论采用何种计量方法，都必须考虑到自我感觉要舒适，并以不影响正常的工作、学习和生活为准。

（三）超量恢复原理

人体在运动时，机体将发生一系列生理机能变化，机体对这些变化有一个适应过程，而这个过程总是按照工作阶段（活动）——相对恢复阶段（休息）——超量恢复阶段——复原阶段的规律在变化。人体在运动时，体内储备的能源不断被释放，以供机体活动需要，能量的消耗使机体机能逐渐下降，引起疲劳。但经过休息，体内的能源物质和各种动能又逐渐恢复到工作前的水平，形成机体的相对恢复阶段。再经合理的休息后，物质能量的储备还可超过原来的水平，从而提高机体的工作能力，这就是超量恢复。机体发生的一系列机能变化，最重要的是看恢复过程。只有恢复过程获得发展，才能获得超量恢复。

1.恢复过程的阶段性

恢复过程可分为三个阶段。

第一阶段：运动时能源物质的异化作用占优势，同化作用小，能源物质逐渐减少，各器官系统功能逐渐下降。换言之，即机体一边进行锻炼消耗，一边进行能量物质的补充，但由于运动中消耗多，此时的恢复跟不上消耗量，因此，能量物质储备逐渐下降。

第二阶段：运动停止后消耗过程减弱，同化作用占优势，恢复过程不断加强，运动中消耗的能量物质不断得到补充，直至能源物质和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，运动中消耗的能源物质在运动后的一段时间里，不仅可以恢复到原来的水平，甚至超过原有储备水平（即超量恢复），比锻炼前的能量储备还多，随后能量物质的储备又恢复到原有的水平。

超量恢复是客观存在的，它与运动时能量消耗的多少和恢复的快慢、肌肉活动的剧烈程度有密切关系。生理学的大量实践证明，在一定范围内肌肉活动量越大，消耗过程越剧烈，超量恢复越显著；但活动量过大，会使恢复过程延长；运动量过小，训练效果不显著。因此，国内外很多类似的实验结果为合理安排大运动训练提供了理论依据。不论是体育教学，还是运动队伍的训练，在安排运动负荷时，应使下一次的负荷正好落在超量恢复的基础上，使学习技术、技能的效果正好落在上一次产生的痕迹效应上，从而达到增强体质、提高运动技术水平的目的。

2.机体能量储备的恢复

运动时代谢过程加强，以不断满足运动时能量的需要，运动中及运动停止后，能量物质需要不断进行补充与恢复。机体能量储备的恢复如下。

（1）磷酸肌酸的恢复　磷酸肌酸的恢复很快，在剧烈运动后被消耗的磷酸肌酸在2～3分钟可完全恢复。磷酸肌酸的恢复最终由有氧氧化系统供能。

（2）肌糖原储备的恢复　影响肌糖原恢复速度的两个主要因素：一是运动强度和运动持续的时间；二是膳食。积极性休息和营养食物的补充是肌糖原（蛋白质）储备恢复的主要途径。

（3）生理机能的恢复　体育锻炼后，生理机能的恢复呈现出一定的规律性，它具有强度依赖性和不同时性的特点。工作强度越大，功能变化也越大，相应的恢复速度就越快。