力量训练在提高运动表现中的作用

喻伯海，徐盛嘉，张仁祥，余 洲

前言

许多潜在因素可能影响运动员的表现，虽然先天因素不可改变，但可以通过常规力量训练提高绝对和相对力量。肌肉力量定义为对外部对象或阻力施加力的能力[1]。考虑到运动或活动的要求，可能需要施加大量的力对抗重力，以操纵自己的体重(如短跑、体操、跳水等)，控制自己的体重和对手的体重(如足球、橄榄球、摔跤等)、或操作物体 (如棒球、举重、铅球等)。在这些运动项目中，肌肉力量是限制性能的主要因素。本文将对肌肉力量对运动性能相关各种影响因素进行归纳，探讨增加肌肉力量的益处。

1 力量和爆发力

高速率的力的增加 (RFD)和高外部机械功率被认为是关于运动性能两个最重要的性能特征[2]。研究表明RFD和外部机械功率在首发和非首发运动员之间和不同级别的运动员之间存在差异[3]。由于 RFD 和外部机械动力对运动员的运动成绩的重要性，采用可训练因素提高这些变量至关重要。

1.1 力增长的速度

RFD定义为随着时间的变化力的增加速度，也被称为“爆发力”[4]。爆发力可以被认为是在各种体育赛事中取得成功的主要因素。许多运动都需要快速运动的表现(如跳跃、短跑等)，在有限的时间(50-250ms)内产生力。与爆发力相似，冲量被定义为力量的产生和一段时间的力量的表达。冲量能决定垂直跳和举重的能力，因为后续更长一段时间(300ms)内也需要达到最大肌肉力量[4]。因此，相关运动员训练的重点是增加RFD，以在一个给定的时间段达到更大的力量。这反过来也会导致生成的冲量增加或所需的时间减少，以获得一个相等的冲量。研究已经表明，通过抗阻训练获得的力量积极影响个体的RFD[4]。最大肌肉力量可能占RFD(150-250ms)的80%。强壮个体比较弱个体产生的更大的RFD[5]，一项研究表明。最强的个体和最弱的个体的测试之间没有统计学差异[6]。这可能和研究样本量过小(n=6)和个体能力范围有关。

1.2 外部机械功率

外部机械功率是运动员在运动中区分性能的决定性因素，反映出联合力量的总和[7]。外部机械功率通常可测量，且与许多不同的运动性能特征，如短跑、跳跃、变向和投掷有关。研究已经表明，不同水平的运动员的外部机械功率性能存在差异，在初学者和非初学者之间同样存在差异[8]。因此，训练者经常寻求发展和改善外部机械功率，以转化为改进的运动性能。

周期化模型称为阶段增强作用[9]。第一阶段的训练加强或提高基本能力，以在随后阶段的训练中达到特异性训练的生理要求。例如，在完成力量耐力阶段，主要目标是提高肌肉横截面积和工作能力，增强的能力满足最大肌肉力量阶段的需要，而最大力量阶段的训练会在随后的力量爆发力和爆发速度阶段增强肌肉爆发力。研究表明，力量训练计划的完成会增加绝对或相对外部机械功率[10]。力量训练计划的有效性可以以牛顿第二运动定律(作用力=质量×加速度)解释。在这个定律中，一个物体的运动变化(加速度)与施加的力成正比。

如果在给定的时间内产生更大的力量，将产生更大的加速度，从而导致更大的速度。因此，增加力和速度都将使功率增加。鉴于肌肉力量被定义为对外部对象或阻力施加力，在提高和改善外部机械功率时，必须考虑提高最大力量的重要性。

研究分析了个体的力量水平和外部机械功率之间的关系，与较弱的个体相比，强壮的个体产生更大的外部机械功率[11]，而只有一项研究指出，强弱之间没有统计学差异[12]。这可能是由于缺少任务检查对象(包括板球、柔道、橄榄球和足球运动员)的同质性引起的。总的来说，肌肉力量与外部机械功率高度相关，可被认为是构建外部机械功率的基础。

2 力量对运动技能的影响

跳跃、短跑、快速改变方向是许多运动项目中最常见的动作。有效地执行这些动作决定了运动中的表现和结果。肌肉力量对于运动相关的爆发力有很大影响。理论上，爆发力的增强会转移为运动技能的能力。因此，肌肉力量的影响在跳跃、冲刺和变向以及特定运动中不容忽视。

2.1 跳跃

跳跃任务是运动中一项重要技能，无论是垂直或水平跳跃，都需要定期练习。在某些情况下，比竞争对手跳得更高或更远将决定谁赢得比赛(如跳高、跳远、三级跳远)，而其他运动中重复跳跃的能力并不能确定胜者。在团队运动中，如篮球抢篮板、排球的扣杀拦网等。冲量最终确定个体的跳跃性能，爆发力特征决定冲量的形状和大小。

更大的肌肉力量可能会改变个体的力-时间特征。具体来说，通过抗阻训练增加肌肉力量可以改变峰值性能变量以及力-时间曲线的形状。此外，10周力量训练后最大力量的增加，在下蹲跳的早期阶段产生积极的力的适应[11]。进一步的研究表明，强壮的个体可能具有明显的力-时间曲线特征(如腾空阶段持续时间、跳跃阶段的形状和净冲量)。强壮的个体的腾空时间更短，高度高于较弱的个体，在力-时间曲线中对净冲量产生反应形成更大的力[13]。只有一项研究表明，他们之间没有跳跃的高度的差异[12]。可能的解释包括缺乏任务对象的同质性和使用等速力量试验。

2.2 冲刺

许多运动项目要求迅速加速并达到高速度冲刺的能力。虽然某些项目冲刺的速度峰值可能决定获胜者(如100m、200m等)，运动员参加诸如足球、橄榄球、曲棍球和曲棍球等竞技体育项目，可能不一定达到他们的最高速度。橄榄球和足球的平均冲刺时间大约是2 s，覆盖的距离分别是14 m和20 m，橄榄球球员冲刺2s后可能只达到最大速度的70%[14]。因此，在短距离上加速的能力对短距离径赛运动员来说是最重要的。

研究表明，与非精英运动员相比，优秀运动员在短距离内的速度更快[15]。更快的跑步者具备几个特点，更大的力的利用，更短的地面接触时间, 和更大的步长[16]。冲刺的性能可能会受到短暂的接触产生一个高RFD的能力影响，而不是应用力的能力。更好的短跑运动员能够在支撑阶段的上半部分产生更大的垂直力[16]。最大强度与RFD密切相关，因此，短跑性能也与个人的力量水平有关。

2.3 变向

需要设计严格的变向测试进行力量和变向能力之间的关系进行评估，因为与敏捷性(反应)相关的神经肌肉策略性能是单独的，且高度依赖于认知策略[17]。认知感官策略和能够使用的身体特性之间存在交互反应，最近的研究表明，力量和灵活性直接的关系不大，在强弱的运动员之间没有区别。类似于短跑，RFD对变向任务至关重要，发生在阻止运动员产生最大的力的周期中。具体来说，当发生变向时，根据速度和变向角度的大小，所需时间范围从0.23s到0.77s[18]。在变向时所有地面接触时间在加速冲刺阶段和最大速度冲刺阶段均超过标准的地面的接触时间[18]。因此，最大力量和变向性能之间具有显著的关系。然而，类似于短跑，变向不仅需要有力量去改变动力，而且还需要过身体动作的协调使用这种力量。基于数学原理，在给定的时间施加更大的力能够以最快的速度加速或改变动量。

可以采用更多的测试来同时测量“变向能力”和“力量”，而不是单独测量。提供更多有效的评估变向能力可能最终帮助更好的理解力量和变向能力之间的关系。最近的研究表明，离心、向心、动态和等速力量都会提高变向性能[19]，然而，大多数研究只是衡量了一个类型的力量。更好地了解力量和变向能力有助于制定提高身体素质的有效和具体的措施。

一些研究表明，在变向跑测试表现更好者相比较差者具有更大的力量[19]。其他的研究表明，强弱个体变向跑总时间没有显著差异[20]。研究结果的差异可能归因于评估变向性能的测量灵敏度。例如，当以总时间和变向速度评估变向性能时，较强个体只有变向速度具有显著差异[20]。总的来说，大多数研究支持最大力量和COD性能之间的关系，结果出现差异的原因主要是测试方法的局限性和多样性。

2.4 特定运动技能

通过爆发力的增加来实现力量向运动技能的转移是一种积极的适应，对实际的运动技能和运动员的表现至关重要。肌肉力量是运动表现的潜在决定因素之一[21]，同时但也与肌肉耐力的增强有关。若干研究调查了运动员的力量与他们在各类运动的表现之间的关系，强壮的运动员在力量和耐力运动赛事中表现优于较弱的对手。研究表明，与较弱的自行车手相比，强壮的自行车手骑行速度更快[22]。与较弱的手球运动员相比，强壮的手球运动员具有更大的稳定性和起跑速度[23]。而强壮的短跑运动员与较弱的短跑运动员相比，100米速度更快[24]。综合证据表明，在具有相对同等的技能水平时，强壮的运动员与较弱的运动员相比表现更好。

3 力量对其他能力的影响

除了影响运动员的力-时间特征，一般运动技能和特定运动技能外，肌肉力量也可能影响其他训练和表现特征。当力量增强时，可能激发运动员的潜力，且降低受到损伤的可能性。

3.1 增强作用

力量和爆发力的增加可能对个体的表现带来变化，众多因素影响个体的增强作用，其中之一是通过定期的力量训练。研究表明，力量训练可以更大程度上发挥个体的潜力[25]。这可能归因于强壮的受试者对高负荷的耐疲劳性能力的增强，以及对重复的高负荷训练的适应。另外有研究检查了受试者的绝对和相对力量特征与力量训练后的运动性能变化之间的关系，一些研究表明，与较弱的受试者相比较，较强的受试者在较早且较大程度上得到增强。通过获得更大的力量，个体可以更早和更大程度上实现增强作用。

3.2 损伤率

肌肉力量对足球运动员而言可能与无氧功率以及损伤预防一样重要。运动和训练中的受伤率是主要关注点之一。如果运动员受到某种形式的损伤，则无法对球队的整体表现做出贡献。从教练的角度来看，引入新的训练模式可能会产生风险，因为某些练习被认为是有害的。然而，为了提升力量，使用各种适当和渐进的方式，可能会减少总体损伤的发生。研究表明，采用力量训练计划后，大学生足球运动员的损伤率有所下降[25]。此外，Sole等人[26]表示女排球员大腿等速拉力的最大值越大，损伤率越低，这个证据支持了力量增加在减少损伤发生中起重要作用。荟萃分析表明，力量训练计划将运动损伤减少到不到三分之一，过度损伤几乎减半。抗阻训练可以减少由于韧带，肌腱，腱骨骼以及肌肉内的关节软骨和结缔组织强度的增加而引起的损伤数量[25]。此外，由于肌肉耐力训练，骨矿物质含量的积极变化可能有助于减少骨骼损伤。

4 力量的监测

定期测试和监测运动员的表现是为教练提供运动员训练状态有用信息的最有效方式。此外，这些信息可用于规定和调整训练计划，为运动员提供最佳训练方案。在测试和监测运动员的力量方面，可以使用各种测试来检查运动员的等速、动态和反应力量特征。

定期监测还可以帮助更好地理解最大力量与运动性能之间的关系。必须认识到运动学习策略对整体提升力量以达到熟练的表现至关重要，增加的身体力量和运用该力量实现性能的改进之间的延迟称为滞后时间。对于运动员来说，学习利用新发现的力量对将训练效果从一个基础的物理属性转移到诸如短跑和跳跃这样的运动技能时非常重要。因此，需要对数据进行常规的测试和评估，以便评估或确定各种活动中的延迟。

4.1 等速力量

如上表所示，许多研究通过等速力量测试来评估受试者的最大力量，例如等速拉力，等速蹲坐等。研究已经显示等速力量测试和动态力量性能之间的存在显著关系[27]。等速力量测试已被用于检验运动的不同阶段，以及某个训练项目对肌肉力量特征的影响。由于等速力量测试会给受试者带来较大的负荷，因此应该谨慎使用。

此外，在使用等速测试时，必须牢记运动员的运动特性。换句话说，运动员必须在与运动项目相关的位置进行测试。例如，举重运动员的第二次牵引产生最大的力量[28]，因此，需要第二次拉力特定的位置进行测试。

4.2 动态力量

和等速力量测试一样，动态力量测试也具有其特定的优点。动态力量测试可能是测量个体力量的最常见方法。这通常是通过让个体执行重复的最大(RM)测试来完成的，在这个测试中，个体被要求尽可能多地提高重复的次数。测试需要包括离心和向心的动作，评估每个肌肉动作中需要包含了整体动态力量的最大力量特征。动态力量测试与运动员的运动能力关系更紧密，因为他们在不同的运动或赛事中都有相似之处。与等距力量测试类似，动态力量测试也应谨慎的使用。

4.3 反应力量

反应力量可以描述为运动员从离心到向心肌肉收缩的快速变化能力[29]。评估反应力量的两个主要方法是通过执行落地跳或下蹲跳来分别计算反应力量指数(RSI：落地跳高度×落地时间-1)或反应力量指数修订值(RSImod：下蹲跳高度×起跳时间-1)。尽管与等速和动态力量测试不同，但等速力量与RSImod之间有很强的关联。此外，反应力量测试可以提供关于个体如何实现某一动态性能标准的进一步信息，一项关于RSI的研究已经确定，这是一个可靠的性能变量[29]，以区分较高或较低加速能力，同时可用于监测神经肌肉疲劳。RSImod可用于监测爆发力性能，也可以用于一个赛季的长期监测。此外，RSImod可以区分团队之间的绩效差异，并且可以用于评估运动员有效利用伸展缩短周期来实现特定跳跃高度的能力。

4.4 绝对力量和相对力量

虽然绝对力量可能是运动员在一些运动中胜出的决定性因素(例如美式足球联赛)，但在某些需要移动自身重心的运动(田径项目的短跑和跳高)或在竞赛中需要体重分级的运动(例如举重)中的相对力量更重要。目前，在不同的体育运动中，没有为个体提供相对力量标准的量表，基于现有的文献，在垂直跳跃中，下蹲至少可以承载两倍体重的个体会产生更大的外部机械力，冲刺速度更快，跳的更高，蓄力更早且延展幅度更大[5]，但目前仍然缺乏关于所需力量的具体标准的信息。

5 力量的训练阶段

力量增长有三个主要阶段，即力量亏损，力量关联和力量储备阶段。个体处于的阶段可能直接影响运动性能或训练重点。

5.1 力量亏损阶段

根据个体的运动学习能力，力量亏损阶段是最短的阶段。这个阶段表明，虽然个体正在提高自身的实力(即生成力量的能力)，但他们可能无法利用自己的力量，将其转化为各自运动中的成绩。中枢和局部因素(即运动单位，纤维类型和共同收缩)增强了最大力量。这个阶段的运动员通常身体素质快速提高，特别是以前没有接受过力量训练者[30]。力量亏损阶段会持续到个人完成力量训练后才结束。

5.2 力量关联阶段

随着运动员变得更强壮，进入力量关联阶段，力量的增加经常直接转化为运动表现。该阶段的特征在于相对力量和表现能力之间几乎线性相关。具体来说，最大力量进一步提高了与运动任务的特异性。多个关节的协调结合，提高了肌肉表现的能力。这个阶段的持续时间主要基于两个生理机制，包括肌肉横截面积或结构变化，以及由于正常力量训练而发生的脊柱下或脊髓神经肌肉适应。具体来说，肌肉的适应包括I/II型肌肉功能横截面积和羽状角发生变化[31]，脊柱神经和脊髓神经肌肉适应包括运动单位速率编码，神经驱动，肌间协调，运动单元同步，以及使用拉伸缩短循环的能力，同时减少神经抑制过程[31]。关于最大力量训练的研究报道了4-5周后肌肉结构出现变化，9-10周后肌腱刚度增加[32]。随着肌肉结构和肌腱刚度的变化可能会影响拉伸缩短周期任务期间的机械延迟和力量发展速度，因此要注意积极训练所需的时间。

5.3 力量储备阶段

最后阶段是力量储备阶段。达到这个阶段的运动员由于局部和中心的适应和任务特异性的改变，运动能力得到了极大的提高。在力量储备阶段，运动员可以继续获得相对力量，然而，对运动性能表现的直接好处可能并不那么大。事实上，虽然力量是影响运动员表现的基本因素，但当运动员保持很高的力量水平时，这种影响的程度可能会减少，进一步增强力量会变得困难[33]。在到达特定的力量标准之后训练的重点将转移到功能性或RFD训练上。

此外，整体训练阶段，采用的力量训练方式[34]和模式[35]，以及如何与其它训练相结合[36,37]，从而获得最佳的运动表现也是值得考虑的问题。

6 结论

虽然影响运动员表现的某些潜在因素不能被改变(如遗传学)[38]，但可以通过定期的力量训练来提高运动员的绝对和相对的力量。更强的肌肉力量可以增强个体的力-时间特征，然后将其转化为他们的运动表现。肌肉力量与跳跃，冲刺，变向和特定运动的性能密切相关。更强壮的个体在利用潜能和损伤率降低方面也具有优势。可以通过监测个体的等速、动态和反应力量，根据力量增长的三个阶段制定最佳的训练方案。没有任何因素可以替代肌肉力量的能力，因为它支撑着广泛的属性，这些属性在一定范围内与提高个人在普通和运动特定技能方面的表现有关，同时降低其运动时受伤的几率。

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