自行车功率计评价有氧与无氧运动能力的实验研究

王 艳，马楚虹

(浙江师范大学体育与健康科学学院，浙江金华321004)

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

浙江师范大学体育与健康科学学院11名男性研究生。

1.2 研究方法

1.2.1 Wingate实验法 采用瑞士产Monark 839E自行车功率计进行测试，指标分别为:峰值功率［peak power(W/kg)］，简称［PP］;平均无氧功率［Average power(W/kg)］，简称［AP］;无氧功率斜率，也称疲劳指数［Power drop(%)］，简称［DP］;最小无氧功率［Mini power(W/kg)］，简称［MP］。

实验步骤:30s Wingate实验采用瑞士产Monark自行车功率计，负荷为0.075kg/kg体重。正式测试开始时，在2s～3s内加到预定阻力，等测试者发出“开始”的口令时放下法码，受试者以最快的速度蹬骑，到达30s后停止运动，运动中应不断给予口头鼓励，按方案设定每5s为单位，显示:峰值功率(pp)、平均功率(Mp)、疲劳指数(DP)、最小无氧功率(MP)这四个指标，测试结果由电脑自动采集并存储。

1.2.2 PWC170实验法 采用瑞士产 Monark834E自行车功率计进行测试，四个指标分别为:第一次负荷所做的功用Nl表示;第二次负荷所做的功用N2表示;第一次负荷后即刻脉搏数用F1表示;第二次负荷后即刻脉搏数用F2表示。

1.2.3 实验步骤 测试前，受试者在自行车功率计上蹬骑15min做准备活动，其间受试者必须进行2～3次全力蹬骑，每次蹬骑持续时间4s～8s，心率要达到150b/min以上。准备活动后休息3～5min，当心率恢复至100b/min以下时开始测试。受试者按照负荷强度不同的要求，进行两次蹬骑自行车，持续时间均为5min，每次负荷结束后马上观察心率表显示的心率。PWC170自行车功率计的负荷会根据受试者的心率变化情况而选择相应的负荷，具体标准参见表1。

表1 PWC170负荷参考值(kg·m/min)

1.2.3 数理统计法 所有测试数据采用SPSS13.0和Excel2003软件进行统计学处理，同时对有氧、无氧能力指标采用Pearson相关分析法进行分析，并进行相应的统计检验。

2 实验结果

2.1 有氧运动能力测试结果(见表2)

通过表2显示，负荷和心率代入卡尔普曼公式计算PWC170，公式为:PWC170=N1+(N2－N1)［(170－F1)/(F2－F1)］，其中，N1为第一次负荷所做的功;N2为第二次负荷所做的功;F1为第一次负荷时的心率;F2为第二次负荷时的心率，并计算出有氧运动能力指标结果分别为:

1:PWC170=844.80kg·m/min;

2:PWC170=811.43kg·m/min;

3:PWC170=1091.71kg·m/min;

4:PWC170=1125.71kg·m/min;

5:PWC170=900.00kg·m/min;

6:PWC170=1040.00kg·m/min;

7:PWC170=912.73kg·m/min;

8:PWC170=952.17kg·m/min;

9:PWC170=1192.00kg·m/min;

10:PWC170=938.82kg·m/min;

11:PWC170=970.00 kg·m/min。

表2 PWC170有氧能力测试指标

2.2 无氧运动能力测试结果(见表3和图1)

表3 Wingate无氧能力测试指标

表3和图1显示，无氧测试能力各项指标的平均数分别为:最大功率11.48±1.63W;平均功率8.15 ±0.81W;最小功率 4.26 ± 0.61W;疲劳指数7.22±1.61W。受试者 5s～10s时功率达到最大，最大相对功率为11.67W/Kg，在分段平均功率上，5s～10s达到测试最高值，从10s以后平均功率值随时间的延长而递减下降，10s～15s时斜率下降最快。

图1 自行车功率计做30秒无氧功折线统计图

2.3 有氧与无氧测试指标相关分析(见表4和表5)

表4受试者进行无氧能力测试结果表明，相对平均功率为9.72 ±1.29W/kg，PWC170 有氧能力为979.94 ±119.35kg·m/min。表5 显示，无氧、有氧指标进行相关分析显示，体育学院研究生无氧运动能力测试指标与有氧能力测试指标无显著相关性(r=0.047，p ＜0.05)。

表4 无氧、有氧相关指标

表5 无氧、有氧指标相关分析

3 分析与讨论

3.1 自行车功率计对有氧运动能力指标情况的分析与讨论

同一台自行车功率计采用PWC170实验方法，再一次对有氧运动能力进行测试。测试者一般第一次负荷功率设定为400kg～600kg·m/min(此时心率估计为110次/分左右);第二次负荷功率设定为800kg～1 200kg·m/min(此时心率接近180b/min或略为超过)，这是因为当心率在110～180b/min范围内，心率与功率直线相关，这样可使PWC170的数值更为准确。

经过前后两次蹬踏负荷，必然有两个功率，即N1和N2和两个心率，即F1和F2(见表3)，通过对11名体育学院研究生的测试结果进行推算并观察，800kg～900kg·m/min水平的有2名;900kg～1 000kg·m/min水 平 的 有 五 名;1000kg ～1 100kg·m/min水平的有两名，超过1 100kg·m/min水平的有两名。根据资料显示，PWC170公式计算出的值1 000kg～1 500kg·m/min为健将级运动员，这一标准分析，体育学院研究生与健将级还有差距，但也有个别同学具有有氧耐力项目高水平运动能力，其机能水平与常参加体育锻炼者差异不大。而影响大部分研究生有氧能力水平不高的因素则有很多，如年龄、锻炼时间等等。

3.2 运用自行车功率计对无氧运动能力指标变化趋势的分析与讨论

运用自行车功率计进行Wingate实验时间为30s，短短的30s时间里，在某一时间段会给受试者带来很大的困难，恰恰这困难期的出现，形成一个转折点，体育学院研究生在10s指标达到最大，随后成下降趋势，10s～15s时斜率变化较大，15s～30s相对比较平稳，且疲劳指数稳定在7.22±1.61W。通过指标的检测可以迅速、全面、准确地掌握受试者的无氧运动能力水平。

分析得知，致使大部分受试者不能保持曲线上升，而很快下降的原因，不是心肺功能水平下降，而是肌肉收缩力量不能足以使腿部继续做功，将有效地提高肌肉中糖原的储藏量。Dawson等人研究认为30sWingate测试主要由糖酵解供能(约70%)为主，肌肉糖酵解是速度耐力能量代谢的基础，体现了无氧运动能力的整体状况。有研究证明，运动员Wingate测验结果与运动能力和运动专项间存在内在关系。体育学院研究生无氧供能低于文献中专业运动员，主要与研究对象的训练水平有关。

3.3 有氧与无氧运动能力的相关分析

依据自行车功率计的运用既能判断出有氧运动能力的好坏，还能反映无氧运动能力水平的高低。在PWC170测试的开始阶段，由于强度、负荷比较小，以有氧供能为主，有氧能力有助于有效地进行氧化过程，因此，测试者伴随着呼吸的调节，使心率达到正常范围。但是对Wingate测试的观察，由于强度较大，以无氧供能为主，能量的输出伴随着乳酸的生成，此时机器以每5s的数值显现出来，只有那些能耐受高乳酸水平，并且只有恢复能力好的受试者才能够保持做功曲线上升状态。而相对平均功率则反映肌肉维持高功率的耐力，可作为评价无氧供能的能力。

表4、表5显示，无氧运动能力相对平均功指标与有氧运动能力PWC170指标二者进行相关性分析得出(r=0.047，P ＜0.05)，体育学院研究生无氧运动能力测试指标与有氧能力测试指标无显著相关性。

4 结论

(1)体育学院男研究生的有氧运动能力保持在900～1 000kg·m/min水平，低于专业运动员，但还具备一定的运动基础。

(2)体育学院男研究生在无氧运动能力测试中，10s时达到最大值11.48 ±1.63，随后逐渐减少。

(3)通过对体育学院研究生有氧、无氧能力指标进行分析，二者之间存在差异(P＜0.05)，而且他们之间相关系数低(r=0.047)。

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