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第2章 抗阻训练的生物力学
•成这一章的学习后，你将能够：
￮认识骨骼与肌肉组织的主要构造；
￮了解肌肉骨骼系统的不同类型的杠杆；
￮识别体育活动与运动训练中的主要解剖学动作；
￮计算线性和旋转运动中的做功和功率；
￮描述影响人体力量和爆发力的因素；
￮评估训练器材的阻力和爆发力模式；
￮认识运动中与关节生物力学相关的重要因素。
生物力学知识对理解人体动作非常重要。生物力学关注肌肉骨骼相互作用产生动作的机制。深入了解身体动作如何被执行以及产生动作时肌肉骨骼系统所承受的压力，有助于设计出安全有效的抗阻训练计划。
本章首先将概述体育活动或运动中的骨骼肌系统、身体力学机制及主要动作模式，以及有关人体力量及爆发力表现的生物力学原则；接着讨论了在使用器械训练的过程中，肌肉收缩的主要阻力来源，包括重力、惯性力、摩擦力、流体阻力和弹性阻力；最后介绍了基于关节生物力学的抗阻训练的损伤风险。
第1节 骨骼肌肉系统
为了引起动作或产生施加在外部物体上的力，骨骼肌的两端必须通过结缔组织附着在骨骼上。传统上，解剖学家将朝向身体的中心的肌肉起点定义为近端，并将远离身体的中心的止点定义为远端。有时起点被定义为肌肉附着点中的更稳定的一侧，止点被定义为更灵活的一侧。这样定义可能会引起对起点和止点的困惑。例如在直腿仰卧起坐时，骼肌的起点是股骨，因为其位置相对稳定，而骨盆相对移动更多，因此被作为止点。然而，在仰卧举腿中，骨盆因位置相对不变而成为起点，而相对移动更多的股骨成为止点。因此，传统的定义方式最具有一致性。
肌肉以多种方式附着在骨骼上。直接附着经常出现于肌肉的近端。肌纤维直接附着在骨骼上，通常附着面积较大，因此受力可以分散，而非集中在一点。纤维性附着，如肌腱与肌鞘和骨周围的结缔组织融合并连接。它们有额外的纤维延伸到骨骼中，形成非常紧密的结合体。
几乎所有的身体动作都不止涉及一块肌肉。最直接参与产生动作的肌肉叫作原动肌或主动肌。可以使动作减慢或停止的肌肉称为拮抗肌。拮抗肌有助于在快速动作停止时制动并维持关节稳定，从而保护韧带和软骨关节免受潜在的应力性损伤。例如在投掷动作中，肱三头肌作为主动肌，伸展肘部并使球加速；当肘关节接近完全伸展时，肱二头肌作为拮抗肌使肘关节减速并停止，从而保护肘关节免受内部的冲击。
间接协助动作的肌肉叫作协同肌。例如，在上臂活动时，稳定肩胛骨的肌肉为协同肌；如果没有这些协同肌，移动上臂的肌肉将不能有效地完成这一动作。当主动肌是穿过两个关节的肌肉时，需要协同肌共同控制身体的运动。例如股直肌同时穿过髋关节和膝关节，当它收缩时可屈髋和伸膝。从深蹲位站起时涉及伸髋和伸膝两个动作。如果当一个人站起时，股直肌收缩使膝关节伸展的同时要保持身体不前倾，那么伸髋肌群，例如臀大肌，必须起到协同作用，以抵消由股直肌收缩引起的髋关节屈曲。
小节1.1： 肌肉骨骼系统的杠杆
虽然身体中的很多肌肉不通过杠杆起作用，如面部、舌头、心脏、动脉中的肌肉和括约肌，但运动训练中涉及的动作主要通过骨的杠杆作用产生。为了理解身体如何产生这些动作，需要掌握一些关于杠杆的基本知识。以下是一些基本定义。
1.支点： 杠杆的支撑点。
2.杠杆： 坚硬或半坚硬的结构，当受到一个作用方向不经过其支点的力时，会对阻碍其旋转的物体施加力（见图2.1）。
3.力臂： 也称杠杆臂或者扭力臂，力的作用线到支点的垂直距离。力的作用线是通过施力点的无限长的线，并且与力的作用方向一致。
4.肌力： 通过生化作用或者非收缩性组织被拉长时产生的力，将肌肉两端拉向彼此。
5.阻力： 身体外部产生的力，例如重力、惯性力和摩擦力，其作用与肌力相反。
6.力矩： 也称扭矩，一个力使一个物体倾向于围绕特定支点旋转的程度。其定量为力的大小乘以力臂的长度。
7.机械效率：动力力臂与阻力力臂之比（见图2.1）。当杠杆两边的肌力与阻力的力矩平衡时，肌力与动力力臂的乘积等于阻力与阻力力臂的乘积。因此，机械效率大于1意味着动力，即肌力比阻力小时两边也能够产生相同的力矩。相反，机械效率小于1则表示肌力必须大于阻力才能维持平衡，此时肌肉处于明显的费力状态。
8.第一类杠杆： 也称平衡杠杆，肌力和阻力分别作用于支点两侧的杠杆。图2.2展示的是一个第一类杠杆，因为其肌力与阻力分别作用于支点两侧。在进行等长收缩或等速关节旋转时，Fm×Mm=Fr×Mr。因为Mm小于Mr，所以Fm必须远大于Fr；这说明了这种排列的费力特点，即需要较大的肌力抵消相对小的外部阻力产生的作用。
9.第二类杠杆： 也称省力杠杆，肌力与阻力作用于支点同一侧的杠杆，且肌力产生作用的力臂长于阻力的力臂，例如踮脚时腓肠肌收缩，进而抬高身体（见图2.3）。因为其机械效率优势，肌力力臂长于阻力力臂，完成这一动作所需的肌力小于阻力。
10.第三类杠杆： 也称速度杠杆，肌力与阻力作用于支点同一侧的杠杆，但肌力产生作用的力臂比阻力的力臂短（见图2.4）。由于其机械效率小于1，肌力必须大于阻力才能产生同样的力矩。
人体中大多数使四肢围绕身体关节转动的肌肉的机械效率小于1，即负机械效率。这就是为什么内部肌肉收缩的力量远大于身体对外界施加的力。以图2.2为例，由于阻力力臂长度是肌力力臂长度的8倍，所以肌力必须是阻力的8倍。肌肉和肌腱所承受的巨大内部力是导致其损伤的主要原因。在实际的运动中，运动杠杆的具体类型取决于支点的位置。因此，理解机械效率的作用原则比区分运动杠杆类型更重要。在实际活动中，机械效率往往是不断变化的。有如下例子可以参考。
1.膝关节伸展和屈曲的运动中，由于膝关节不是一个真正的较链关节，因此旋转轴的位置随着运动范围地改变而不断变化，并改变股四头肌和腘绳肌活动时的力臂长度。伸膝时，髌骨有助于防止股四头肌肌腱过于接近旋转轴，从而加长了肌力力臂，使机械效率不会大幅下降（见图2.5）。
2.在肘部伸展和屈曲的运动中，没有如髌骨一样可保持肌腱的作用线与关节旋转轴的垂直距离相对恒定的结构（见图2.6）。
3.在使用自由重量的抗阻训练中，阻力力臂相当于杠铃或哑铃质心的垂线与肢体旋转时关节的运动轴在水平线上的距离。因此，阻力力臂在整个运动过程中都在变化（见图2.7）。
由于身体中杠杆的布局特点，大部分骨骼肌都以很大的负机械效率工作。在进行体育运动或其他身体活动时，肌肉和肌腱所承受的力远大于手脚施加于外部物体或地面上的力。
小节1.2： 肌腱止点的差异
人与人之间的解剖学结构存在相当大的差异，包括肌腱附着于骨的止点位置。肌腱止点离关节更远的人可以举起更重的负荷，因为其肌力通过一个更长的力臂发挥作用，进而可以围绕关节产生更大的力矩，在图2.6中的例子中，思考如果肌腱止点向右移动，力臂M有什么变化。然而，更重要的是意识到肌腱止点位置不同所带来的利弊关系。肌腱止点距离关节更远有利于获得更大的机械效率，但是会伴随着最大速度的降低，因为肌腱止点离关节越远，肌肉需要收缩越多才能使关节转动相同的角度。换句话说，肌肉缩短相同的幅度时躯体围绕关节转动的角度更小，由此导致了运动速度的降低。
见图2.8a展示了从关节完全伸展开始，当肌肉收缩一定幅度时，关节转动了37°。然而，如果肌肉止点如图2.8b所示，向远端移动，则相同程度的肌肉收缩只能使关节转动34°，因为这一过程类似几何学中的动态三角，其3个顶点分别为肌肉的起止点和肘关节转动中心。
为了产生同样程度的关节旋转速度，止点离关节更远的肌肉必须以更快的速度收缩，由于力与速度呈反比关系，肌肉产生的力也会更小。因此，这种肌腱结构在快速活动中会使肌力减小。
可以看出，个体解剖学结构上的一个微小差异都会导致多种优势和劣势。这些骨骼结构虽然是不可改变的，但重要的是理解其在不同运动中的利弊。对于力量举这样较慢的运动，肌肉止点距离关节更远将会更有优势；而在速度更快的动作中，例如网球中的击球动作，这样的身体结构会带来劣势。
第2节 解剖平面和主要身体运动
图2.9展示了人站立时的标准解剖学姿势。身体直立，双臂自然下垂于身体两侧，掌心朝前。身体的解剖视图，如在磁共振成像中，通常显示为矢状面、额状面和水平面。三者分别将身体分成左右、前后和上下部，这样的区分是相对性的，不一定在正中间。解剖平面也可用于描述躯干的运动。在这些平面中发生的运动的例子包括：站姿杠铃弯举，矢状面；站立哑铃侧平举，额状面；和哑铃飞鸟，水平面。
人体运动的生物力学分析可用于量化分析目标活动。在缺乏必要设备和专业知识的情况下，简单的视觉观察足以识别运动的基本特征。可以通过选择围绕相同关节进行的类似训练动作来进行运动专项性训练。慢动作录像可以帮助观察过程。此外，购买专业软件能够对影像中捕获的运动动作进行更详细的分析。
图2.10展示了一个身体能够完成的动作的简略清单，这为以动作模式为主导的训练计划提供了一个可行的框架。我们在这里只介绍了在额状面、矢状面和水平面的动作，尽管很少有身体动作只发生于单个平面，但在单个平面内的肌肉训练同样可以加强其在多个平面的动作。
虽然一个包含了图2.10中所有动作的抗阻训练计划是全面且平衡的，但在实际的训练计划中，这些动作的其中一些通常被忽略，而另外一些则被额外采纳。常见的抗阻训练计划中，经常被忽略的重要动作包括：肩关节内旋和外旋，如投掷、网球；膝关节屈曲，如冲刺；髋关节屈曲，如踢腿、冲刺；踝关节背屈，如跑步；髋关节内旋和外旋，如转胯；髋关节内收和外展，如横向运动；躯干旋转，如投掷、击球；以及多种颈部动作，如拳击、摔跤。
第3节 人体的力量和爆发力
力量和爆发力被广泛用于描述人类在体育运动和身体活动中产生最大力的重要能力。不幸的是，这些术语在使用时通常缺乏严谨的一致性。本节为理解力量和爆发力提供了科学依据，并展示了各种因素对其表现的影响。
小节3.1： 基本定义
尽管力量被广泛认为是一种发力的能力，但在如何测量力量方面存在很大分歧。测试一个人可以举起的重量可能是最原始的力量量化方式。技术的发展使等长力量测试以及等速力量测试得到了普及。所有运动都涉及身体的加速度，其中一些还涉及运动器材，例如棒球棒、标枪和网球拍。根据牛顿第二定律，加速度与阻力的关系见公式2.1：
由于每个人在不同速度下的力量能力存在差异，因此在等长或低速力量测试中测得的结果，可能会在预测高速状态下所需要的力时产生变化。所以使用多种负荷测试运动员的力量可能会提供更多关于运动员专项素质和缺点的信息。虽然在力量测试中控制和监测速度需要精密的设备，但得到的力量数据比静态力量和极限力量测试更能反映运动专项能力。
小节3.1.1： 正功与功率
为了了解在特定速度动作或高速下产生力的能力，功率被越来越多的人用于测量在更高速度下施加力的能力。在科学界以外，功率，即爆发力被宽泛地定义为"爆发性力量"。然而，在物理学中，功率被精确地定义为做功的速率，其中功是施加在物体上的力与物体沿施力方向位移的乘积。功率的计算公式见公式2.2和公式2.3：
功率也可以表达为施加在物体上的力与施力方向上物体的速度的乘积，或物体的速度与物体行进方向上所受力的乘积。为了使本章中的公式能够被正确使用，需要采用一致的单位。在国际单位制中力的单位为牛顿（N），位移的单位是米（m），功的单位是焦耳（J，即N×m），时间的单位是秒（s），功率的单位是瓦（W，即J/s）。表2.1列举了其他常用单位与国际单位制单位的换算率。
举一个例子来应用公式2.2。重物被提起时所做的净功，等于抵消物体重力的力（F1）与使物体具有一定加速度的力（F2）的和，乘以重物被提起的位移（D）。应当注意的是，力的方向必须与位移方向一致。其相对关系由力的矢量和位移的矢量之间的角度（θ）确定。例如，重复例次将100kg的杠铃提起2m的做功计算如下。
1.以国际单位制单位确定杠铃的重力（N），即杠铃质量（kg）乘以当地的重力加速度（m/s²）。如果没有当地的重力加速度的数据，那么可采用9.8m/s²的估值。如前所述，θ是力和位移的矢量之间的角度，在这种情况下，θ为0°。作用于杠铃以抵消重力的力的大小如下。
a.F1=9.8m/s²×100kg×cos0°=980N
2.计算使杠铃加速上升时必须施加的额外力（F2）。例如，如果向上所需的加速度是2m/s²，则使杠铃加速提起的额外力的大小如下。
b.F2=2m/s²×100kg×cos0°=200N
3.应用公式2.2计算重复10次将杠铃提起2m所做的功（J）。
c.功=(980N+200N)×2m×10=23600J
这种计算做功的方法对于量化一次训练课中的训练量非常有用。按上述方法可以计算一组动作所做的功，而一次训练所做的总功等于每组做的功相加。对于自由重量训练，杠铃的垂直位移等于其在最低点时与地面的相对距离，和其在最高点位置时与地面的相对距离之差。而对于使用配重片的器械，则要测量配重的垂直位移。测量可以用空杆或最轻的配重片来进行，因为同一人在做同一动作时，配重片移动的垂直距离应该大致相同，而与所使用的重量无关。在上述例子中已经求出做功大小，假设一组动作重复10次需要40s，则使用公式2.3可计算出该组的平均输出功率（W）：
d.功率=23600J/40S=590W
小节3.1.2： 负功与功率
因为功率等于力和速度的乘积，当力的方向与重物移动的方向相反时，比如控制重物缓慢下放，计算出的功和功率都有负号。所有的"负"功和功率都在肌肉离心动作时产生，例如放下重物和快速动作的制动阶段。严格来说，不存在负的功和功率。术语负功实际上是施加于肌肉但不是通过肌肉发挥作用的功。当重量被提起时，肌肉对物体做功，增加物体的势能。当重物被放下时，其势能被用于对运动员做同样量级的功。因此重复举起和放下物体时，是运动员和物体相互向对方做功，而不是运动员在重复地做正功和负功。动作重复的速度决定了输出功率。杠铃自由落体的加速度是9.8m/s²，如果对其施加的净力的大小是980N，那么加速度是0m/s²。如果我们少用200N的力，则根据a=F/m，杠铃的加速度将为200N除以100kg得出其加速度2m/s²。换句话说，就是通过减小施加的力来控制杠铃下落的加速度。
1.计算为了使杠铃以特定加速度下落需要减少的力（F3）。假设让杠铃以2m/s²的加速度下放。为了使杠铃加速下放需要减小的力的大小如下。
a.F3=2m/s²×100kg×cos0°=200N
2.用公式2.2计算重复10次下放动作所做的功（J）。
b.功=[980N+(-200N)]×(-2m)×10=-15600J
3.用公式2.3计算重复10次下放动作的平均输出功率（W）。
c.功率=-15600J/40s=-390W
小节3.1.3： 转动功与功率
刚刚提出的功和功率的公式适用于物体在直线上从一个位置移动到另一个位置的情况。使一个物体开始围绕一个轴旋转或改变旋转的速度，也需要功和功率，即使该物体作为一个整体在空间范围内并没有移动。
物体旋转的角度称为角位移，其国际单位制单位为弧度（rad），且lrad=180÷π≈57.3°。角速度是物体的旋转速度，以弧度每秒（rad/s）为单位。力矩单位是牛×米，即N×m，但不要与功混淆，功的单位也是牛×米。不同之处在于，力矩单位的距离（m）是指力臂的长度，其垂直于力的方向，而功的距离（m）是指物体沿着力的方向所移动的距离。和空间直线位移的运动一样，物体旋转所做的功的单位也是焦耳（J），功率的单位是瓦（W）。见公式2.4用来计算旋转功：
公式2.3也可用来计算旋转功率，过程和计算直线运动的功率一样。
尽管力量一词通常与低速运动相关，而爆发力通常与快速运动相关，但这两个变量都反映了在特定速度下施加力的能力。功率是力和速度的线性数学函数。
小节3.1.4： 力量与爆发力
爆发力或功率的日常和科学性定义的区别引起了许多误会。例如，力量举运动中涉及的力很大而运动速度较慢，相比其他一些运动产生的机械功率更低。尽管存在差异，力量举运动也不太可能被重新命名。在所有其他情况下，体能教练应该在使用爆发力一词时引用其科学性定义，以避免混淆。此外，尽管力量一词通常与低速运动相关，而爆发力通常与快速运动相关，但这两个变量都反映了在特定速度下施加力的能力。功率是力和速度的线性数学函数。因此，当力量、速度和功率这三个变量中有任意两个变量已知，则第三个未知变量可以通过计算得出。如果一个人在特定速度的动作中能产生大力量或大爆发力，那么两者描述的其实是同一个能力：在特定运动速度下使物体加速的能力。因此，把力量与低速运动相关联；爆发力与高速度运动相关联是不正确的。力量是在任何特定速度下施加力的能力，而功率是在任何速度下力量和速度的数学乘积。重要的是在专项运动的特定速度下施加力以克服重力，以及使身体或器材加速的能力。对于阻力大、速度慢的运动，低速力量至关重要。而在高速、低阻力的运动中，高速力量更重要。例如，当橄榄球的进攻内锋和防守前锋相互推操时，他们的运动速度会因为对方球员所施加的力和对手身体重量带来的惯性阻力而降低。因为此时肌肉不被允许在高速条件下收缩，所以在低速状态下发挥出的力量和爆发力是运动表现的重要组成部分。而由于轻质球拍和运动员手臂所带来的极小的惯性阻力，羽毛球运动员的肌肉能迅速达到高速状态。因此，在高速状态下施加力量和爆发力对于击球时迅速地调整动作十分重要。奥林匹克举重相对力量举对爆发力有更高要求，因为举重运动要求用更快的速度举起大重量。
小节3.2： 人体力量的生物力学因素
影响人体力量表现的生物力学因素包括：神经控制、肌肉横截面积、肌纤维排列、肌肉长度、关节角度、肌肉收缩速度、关节角速度和体型。下面将分别讨论以上因素、三维力量关系，以及力量与质量比。
小节3.2.1： 神经控制
神经对肌肉最大输出力量的控制，是通过确定参与肌肉收缩的运动单位募集和运动单位的激活频率来实现的。一般来说，参与收缩的运动单位越多，运动单位体积越大，或者激活的频率越高，肌肉力量越大。抗阻训练最初几周的力量提高，大部分可归因于神经适应，因为大脑学会了如何从相同数量的肌纤维中产生更多的力量。在很多情况下，刚接触力量训练的新手在不能维持他们最初几周的进步速度之后便会觉得沮丧。但重要的是让他们意识到，如果他们坚持训练，就会得到改善，虽然是通过更慢的机制来实现，例如肌肉肥大等。
小节3.2.2： 肌肉横截面积
在其他条件相同的情况下，一块肌肉能施加的力量与其横截面积有关，而不是肌肉体积。例如，如果两名身体脂肪含量相当但身高不同的运动员具有相同的肱二头肌周长，那么他们的上臂肌肉横截面积也大致相同。虽然较高的运动员因肌肉较长，肌肉的体积也较大，但是两名运动员肱二头肌的力量应当是大致相同的。虽然具有相同的力量，但是由于体重大，较高的运动员在抵抗自身重力或者使身体加速时相对处于劣势，例如在进行街头健身和体操时。这就是大多数优秀体操运动员身高不是很高的原因。如第1章所述，抗阻训练可以同时增加肌肉的力量和横截面积。
小节3.2.3： 肌纤维排列
研究已经发现肌肉做最大收缩时能够在横截面产生16至100N/cm²的力。这个广泛的范围部分是由肌小节相对于肌肉的长轴具有不同的排列和调整方式造成的（见图2.11）。羽状肌具有相对肌腱倾斜排列的肌纤维，形成羽毛状的排列。羽状角的定义是肌纤维与肌肉起止点连线之间的夹角；如果该角度为0，说明该肌肉不是羽状肌。
人体有很多肌肉是羽状肌，但很少有羽状肌的羽状角超过15°。实际上，一块肌肉的羽状角并不是恒定的，而会在肌肉收缩时变大。因此，在横截面积一定的情况下，任何影响羽状角的因素都会影响肌肉力量和收缩速度。羽状角大的肌肉，有更多平行排列的肌小节，以及更少串联的肌小节；因此它们能够产生更大的力，但最大收缩速度低于非羽状肌。相比之下，羽状角小的肌肉更有利于产生最大收缩速度，因为串联的肌小节多，平行的肌小节少。然而，羽状的程度会影响肌肉产生离心、等长或低速向心力量的能力。最重要的是，尽管羽状角受遗传因素影响，但通过训练是可以改变的，这也帮助解释了为什么肌肉体积相似的人表现出不同的力量和速度。
小节3.2.4： 肌肉长度
当肌肉处于静息长度时，肌动蛋白丝和肌球蛋白丝靠近彼此，使其具有最大数量的可结合的横桥位点（见图2.12）。因此，肌肉可以在其静息长度时产生最大的力。当肌肉被大幅拉伸，长度超过其静息长度时，肌动蛋白丝和肌球蛋白丝彼此重叠的部位减少。因为潜在的横桥位点减少，所以肌肉不能产生与静息长度相同的力。当肌肉收缩过多，长度远小于其静息长度时，肌动蛋白丝重叠，并且横桥位点的数量减少，从而降低了产生力的能力。
小节3.2.5： 关节角度
因为所有的身体运动，即使是直线运动，都是通过围绕一个或多个关节旋转产生的，肌肉产生的力必须表示为力矩，回顾之前所说，越高的力矩值表示身体部位有越高的受力并围绕一个关节旋转的倾向；因此，我们讨论的是力矩与关节角度而不是力与关节角度。作用在某一既定关节上的力矩大小，随着关节活动范围而变化，这很大程度上是因为力和肌肉长度的关系，以及肌肉、肌腱和内在关节结构在动态几何学中所引起的不断变化的杠杆作用，如图2.2、图2.3和图2.4所示。其他影响因素有运动类型、所涉及的身体关节、该关节所使用的肌肉以及收缩速度。
小节3.2.6： 肌肉收缩速度
A.V.Hill经典的离体动物肌肉实验显示，随着肌肉收缩速度的增加，肌肉产生力的能力下降。但这种关系是非线性的，在较低的动作速度范围内，力量能力下降最快（见图2.13）。人体动作技巧可以充分利用这种关系。例如，垂直纵跳起始时，手臂向上摆动，通过肩对身体施加向下的力，从而减慢身体向上的运动，并迫使伸髋和伸膝肌群的收缩变慢，使它们需要更长的收缩时间以产生更大的力量。
小节3.2.7： 关节角速度
肌肉活动有三种基本类型。在肌肉活动中，力产生在肌肉的内部，在没有外力阻止的情况下，可以将肌肉的两端拉向彼此。专业术语中，肌肉活动，muscle action，一词要好于肌肉收缩，contraction，因为后者意味着"缩短"，其不能准确地描述三种肌肉活动中的其他两种。
1.肌肉向心运动： 肌力大于阻力，因此肌肉缩短；产生在肌肉内部并将其缩短的力，大于作用于其肌腱并将其拉伸的外力；游泳和自行车动作几乎都是向心运动。
2.肌肉离心运动： 由于肌力小于阻力，肌肉被动拉长；产生在肌肉内部并将其缩短的力，小于作用于其肌腱并将其拉伸的外力，这将增加酸痛和伤病的风险；发生在所有抗阻训练的下降阶段。在标准的抗阻训练过程中，肌肉施加的离心力使负重不会因为重力而加速下落。因此，负重稳稳地下降而不是加速并砸向地面或运动员的身体。
3.肌肉等长运动： 肌力等于阻力，肌肉长度不变；产生在肌肉内部并将其缩短的力，等于作用于其肌腱并将其拉伸的外力。在仰卧起坐中，躯干是保持挺直的，腹部肌肉等长收缩以保持躯干的直立，而髋屈肌完成仰卧起坐的动作。相反的，在卷腹中，腹肌在上升和下降过程中分别做向心和离心运动。
根据肌肉活动的类型，肌肉力矩随着关节角速度的改变而改变（如图2.13）。测试表明，受试者在等速向心运动中，随着角速度的增加，转动力矩减小；相反，在离心运动时，随着关节角速度的增加，在增加至约90°/s前，力矩增加，之后逐渐下降。这意味着在离心运动时，肌肉可以获得最大的肌肉力量。一个例证就是，当运动员无法用严格的动作举起既定负荷时，其会采用"作弊"方式。例如，一个人在做肱二头肌弯举达到"滞停点"时，肘屈肌力量达到极限后，躯干往往会后倾，这使得肘屈肌通过离心运动和等长运动施加更多的力，使杠铃继续向上运动。
小节3.2.8： 力量与质量比
在诸如冲刺和跳跃的体育活动中，动作所涉及的肌肉力量与被加速的身体部位的质量之比是十分重要的。因此，力量与质量比直接反映了运动员加速其身体的能力。训练后，如果运动员体重增加了15%，但力量能力仅提高了10%，那么其力量与质量比，以及加速能力都会减小。短跑或跳跃项目的运动员可以通过试验来确定最高的力量与质量比，这有利于运动员获得更佳的运动表现。
在涉及体重分级的项目中，力量与质量比极其重要。如果所有参赛者的质量都非常接近，最强壮的那一个有明显优势。体型较大的运动员的力量与质量比要低于体型较小的运动员，这是正常的，因为当体型增大时，肌肉体积增加的比例，要大于肌肉横截面积增加的比例。反复试验可以帮助运动员确定自己的重量级别，使其在该级别中与其他运动员相比具有最大的力量。一旦运动员发现了自己最具竞争力的重量级别，就要在该重量级允许的体重范围内尽可能变得强壮。
小节3.2.9： 体型
从长期观察中可以发现，在其他一切条件相同的情况下，体型较小的运动员比较大的运动员相对力量更强。原因是肌肉最大的收缩力与其横截面积成正比，而横截面积与身体长度是平方的关系；肌肉的质量与其体积成正比，而体积和长度是立方的关系。因此，随着身体体型的增大，身体质量比肌肉力量增加更快。当身体比例不变时，体型较小的运动员力量与质量比高于体型较大的运动员。
有些人喜欢比较不同重量级别的运动员的力量表现。最显而易见的方法就是用举起的力量除以运动员的体重。然而，这种方法对体型较大的运动员不公平，因为它没有考虑到随着体型增大而预估下降的力量与质量比。目前，多个公式被衍生出来，以用于更公平地对比举起的负荷。在经典公式中，用举起的负荷除以体重的三分之二次方，这样便考虑到了横截面积与体积的关系。其他公式也被开发出来，因为相比较轻或较重的运动员，经典公式似乎更偏向中等重量的运动员。然而，经典公式认为中等体型运动员的运动表现通常是最好的，这可能的确是对的。因为描述人体特征的正态分布曲线呈钟形，大多数人的身体重量更接近平均值。
在诸如冲刺和跳跃的体育活动中，动作所涉及的肌肉力量与被加速的身体部位的质量比是十分重要的。因此，力量与质量比直接反映了运动员加速其身体的能力。
第4节 肌肉收缩的阻力来源
力量训练最常见的阻力来源是重力、惯性力、摩擦力、流体阻力和弹力。本节将介绍克服这些阻力所需的力和爆发力的相关内容。理解使用各种阻力形式的训练器材的基本原理，可以帮助理解其有效性和适用性。
小节4.1： 重力
重力是地心引力对物体产生的向下的作用力，也可以称为物体的重量，大小等于物体的质量乘以当地的重力加速度（见公式2.5）：
公式中的Fg是物体的重力，m是物体的质量，ag是当地的重力加速度。不同地区的重力加速度不同。用弹簧秤或电子秤可测出杠铃实际的重量。天平秤只能测得物体的质量，所以在没有弹簧秤和电子秤的情况下必须套用公式2.5计算出物体重量（Fg）。
重量和质量的常见用法经常是错误的。例如，一些杠铃和配重片以磅为单位来标注。磅是力的单位而不是质量的单位。事实上，杠铃和配重片只有质量是保持不变的，而其重量会根据当地的重力加速度发生变化。因为重量指代的是力而非质量，因此说某个物体的重量是多少千克的说法是错误的。相反的，应该说"杠铃的质量是85kg"。一个人可以举起的质量会受地区位置的影响略有不同，因为重力加速度在全球范围内都有所不同（见表2.1）。在月球上，85kg的杠铃会让人觉得只有14kg，即使杠铃本身并没有变化。
小节4.1.1： 抗阻训练的应用
重力总是向下作用于物体。根据定义，一个产生力矩的力的力臂垂直于力的作用方向，所以重量的力臂永远是水平的。因此，物体重量产生的力矩，是重力和从重心到关节轴的水平距离的乘积。在运动中，即使重量没有变化，但物体到关节轴的水平距离也在不断改变。当物体到关节的水平距离减少时，将产生更小的力矩；当物体到关节的水平距离增加时，将产生更大的力矩。例如在手臂弯举中，当前臂处于水平位置时，肘关节到杠铃的水平距离最大。因此，在这样的位置下，运动员必须产生最大的肌肉力矩以支撑重量。力臂会随着前臂向上或向下旋转而减小，重量所带来的阻力力矩也会减小（见图2.7）。当重量正好处于肘关节垂直上方或下方时，不产生阻力力矩。
运动技术会影响阻力力矩的模式和肌群之间的压力转换。例如在深蹲时，躯干更向前倾会使负重的水平距离更靠近膝关节，从而减少了股四头肌在膝关节处需要对抗的阻力力矩。同时，负重与髋关节的水平距离增加，臀大肌和腘绳肌在髋关节处需要对抗的阻力力矩增加。这种阻力力矩模式通常发生于将杠铃放在上背部尽可能低的位置，通常称为低杆深蹲；运动员必须更大幅度地前倾，以使身体与杠铃的重心处于足部上方，避免摔倒。因为杠铃杆在水平距离上远离髋部，靠近膝盖，压力集中在髋伸肌上更多，在膝伸肌上更少。与这种阻力力矩模式相反的情况会发生在高杆深蹲，杠铃杆放置在背部更高的地方，更接近颈部。由于杠铃杆的位置，力矩的分配会增加膝关节的阻力力矩，相对减少髋关节的阻力力矩，与低杆深蹲正好相反。因而运动技术会影响运动时阻力力矩的模式及肌群之间的压力转换。
小节4.1.2： 配重片器械训练
与自由重量训练相同，配重片器械训练的阻力来源也是重力。然而，滑轮、凸轮、绳索和齿轮等器械增加了控制方向和阻力的模式。自由重量训练和配重片器械训练都有优点和缺点。
1.以下是配重片器械训练的优点。
a.安全性： 减少被砸伤、被绊倒或被压在重量下的受伤概率。相比于自由重量训练，配重片器械训练的技术要求较低。
b.设计灵活： 配重片器械可以被设计用于给一些身体动作，例如高位下拉、髋外展及内收、坐姿弯腿提供阻力，这很难用自由重量实现。在一定程度上，可以通过工程设计将阻力模式设计到配重片器械中。
c.使用简易： 许多担心自己缺少协调和技术来安全使用自由重量的人，在使用配重片器械时会感到更自信。同时，在配重片器械上选择重量时更加方便快捷，只需将插销插入合适的配重片，而非在杠铃杆上加减杠铃片。
2.自由重量训练的优点包括以下几点。
a.全身训练： 自由重量训练一般会采用站姿，用全身的力量支持重量，相比于使用配重片器械进行训练，会动用更多的肌肉与骨骼。这种负重训练可以帮助促进骨矿化作用，帮助预防晚年的骨质疏松症。此外，自由重量的运动依靠运动员本身来控制，这需要肌肉在保持稳定的同时进行支撑。"结构性"训练，如杠铃高翻和抓举，可为全身主要肌群提供有效的刺激。
b.模仿现实中的活动： 举起或使物体加速，是体育和其他体力活动的重要组成部分，配重片器械训练倾向于训练孤立的单个肌肉群；自由重量训练则更多地涉及多肌肉群的"自然"协调。
Nautilus运动和医药公司通过创造一款使用多种半径凸轮的运动器械，使在关节活动范围中调整阻力力矩的概念开始流行；这改变了配重片作用的力臂的长度（见图2.14）。其基本原理是，在肌肉可以施加更多力矩的活动范围内提供更多阻力，并在肌肉施加更少力矩时减少阻力。但是想要该系统按设想运行，运动员需要以稳定、缓慢的角速度移动，这很难持续做到。另外，凸轮器械经常无法匹配正常的人体力矩模式。
小节4.2： 惯性力
在加速时，除了重力，杠铃与配重片还会对运动员施加惯性力。重力的方向向下，但惯性力却可以作用在任何方向。运动员向上举起的力等于重力加上惯性力，惯性力等于质量乘以加速度。如果运动员从前、后、左或右向杠铃施加净力，杠铃便会发生水平加速度。所有的动作在开始将杠铃从静止变成向上速度时都会涉及加速度，在接近动作顶点将杠铃的速度变为零时也都会涉及减速，这样杠铃才不会按其轨迹继续移动并从运动员的手中滑脱。在这种加速模式中，主动肌在活动范围早期受到的阻力超过杠铃重量，但在活动范围末尾的阻力小于杠铃重量团。运动员使杠铃减速的方法有：减少施加于杠铃的向上力，使其小于杠铃重量，然后让杠铃通过自重减速；用拮抗肌对杠铃施加向下的力。这两种情况下都将减小动作末期主动肌承受的阻力。
相较于在最小加速度使用特定负重的慢速训练，具有更高加速度的训练在前期动作范围向肌肉提供了较大阻力；在末端动作范围，阻力将减小。然而，因为加上了惯性力，相比于慢速训练，锻炼者在快速训练中能够承受更重的负荷，并且让全身肌肉受到接近极限的刺激。例如在高翻一个非常重的杠铃时，强壮的腿部、臀部和背部肌肉使杠铃垂直加速至足够快的速度，尽管较弱的上半身无法施加等于杠铃重量的垂直力，但杠铃依然会持续向上移动，直到达到最高点时，重力将其减速到零。
虽然加速度会改变一个训练的本质，并让阻力的模式更难预测，但这并不意味着我们在抗阻训练中不希望有加速度。加速度是运动与日常生活中的自然动作的特征，因此，包含加速度的抗阻训练可能会产生理想的神经肌肉训练效果。奥林匹克举重练习，例如抓举和挺举，对提高重负荷下产生高加速度的能力很有效。
加速和减速是几乎所有自然运动的特征。例如，短跑运动员的上肢和下肢需要重复进行加速和减速。投掷棒球、铁饼、铅球或标枪都涉及使用一系列身体动作将物体加速并高速释放。因为加速度是一种特殊的运动模式，具有加速性动作的训练可以提供训练专项性。这就是为什么很多涉及腿部和臀部肌肉提供力量使身体加速的运动项目，会选择如高翻和高拉的训练。区间训练法，即运动员用低于或高于正常的阻力完成体育动作，是另一种加速训练的形式。根据肌肉的力与速度的关系，相比正常的铅球，一个使用加重铅球训练的运动员可以在加速动作中产生更多的力，这是因为加重的铅球的惯性强迫肌肉在较慢速度下收缩。当使用较轻的铅球时，更小的惯性使运动员可以更快地加速铅球并在释放时达到更高速度，这样便可以训练神经肌肉系统在理想的加速度及速度范围内运作。尽管像以上这样，在动作中增加或减少负荷的训练原则从理论上来讲可以提高加速能力，但是我们同样应当考虑这种负荷的改变在具有高度运动专项性或以技术为主导的体育项目，如投掷和短跑，中的影响。例如，身体需要时间调整运动模式以适应新负荷会带来的特定动作，因此改变使用的负荷可能会对技术产生负面影响。
小节4.3： 摩擦力
摩擦力是当一个人试图移动一个压在另外一个物体上的物体时，产生的阻碍运动的力。以摩擦力为阻力来源的运动器材包括皮带式或有刹车片的自行车测功机，以及卷腕设备。对于这些运动器材，公式2.6中的Fr是摩擦力，k是两个特定的物体接触时的摩擦系数，Fn是法向力，即两物体相互作用的力。
启动运动与保持运动时的摩擦系数是不同的。在其他条件保持不变的情况下，两个物体表面接触时，启动运动比维持运动需要更大的力。因此，无论以什么速度运动，摩擦力抗阻器械都需要相对较大的力来启动活动，并在活动开始后保持相对恒定的力。这类器械有时可以通过调整使两个物体间产生摩擦力的法向力大小，来改变所提供的阻力大小。
在橄榄球和田径项目的训练中经常用到负重雪橇，这便是一个兼用摩擦力和惯性力的训练器材的例子。雪橇的惯性产生的阻力与雪橇的质量和加速度成正比。训练者和雪橇与地面之间的阻力，与接触表面间的摩擦系数和雪橇作用于地面的净力成正比，该净力等于雪橇的重力减去训练者施加的任何向上的力。可以在雪橇上添加负重以增大重力。雪橇与地面的摩擦系数随接触面，例如沙子、裸露的土壤、干草和湿草的不同而变化。因此，对于户外训练，这样的装置不能提供稳定的可重复的阻力。但它们也不失为是一个提供水平阻力的好器械。因为静摩擦系数总是大于滑动摩擦系数，所以使雪橇开始移动的力大于使其保持移动的力。一旦雪橇运动，滑动摩擦系数就保持相对稳定。因此，我们应该明白摩擦阻力不会随着速度提高而改变。然而，与公式2.3一致，爆发力会随着速度而提高。另外，如公式2.1所示，在从低速到高速的过渡期间，由于加速度的原因会产生额外阻力。
小节4.4： 流体阻力
当一个物体通过一个液体或气体，即流体，或者当流体通过或绕过物体、从一个开口处流过时所遇到的阻力被称为流体阻力。流体阻力在游泳、划船、高尔夫、短跑、铁饼投掷和棒球投球等体育活动中是一个重要的影响因素。随着液压和气动运动器械的出现以及在游泳池内进行的运动开始受到青睐，这种现象在抗阻训练中已经变得尤为重要。流体阻力有两个来源:流体经过一个物体的表面并与其摩擦导致的表面阻力；流体通过物体时在其后方形成的漩涡或伴流所形成的形状阻力。横截面面积对形状阻力有很大的影响。流体阻力器械中最常使用的阻力原理是:运动时，气缸中的活塞推动流体通过一个开口处，当活塞被推动得更快、开口更小或流体更黏稠时，阻力就更大。在其他条件保持不变的情况下，阻力与活塞运动的速度成正比（见公式2.7）：
公式中的Fr是流体阻力；k是一个常数，反映了气缸和活塞的物理特性、流体的黏度以及开口的数量、尺寸和形状；v是活塞相对于气缸的速度。
因为气缸提供的阻力随速度的增加而增加，因此它们允许在动作前期发生快速加速，但达到更高速度后，加速度便会变小。因此，动作速度保持在一个中间范围。虽然这样的器械在某种程度上限制了速度的变化，但它们却不是等速训练器材。有些器械有可以改变开口大小的调整旋钮。较大的开口允许使用者在流体阻力限制了加速能力之前达到一个更高的动作速度。
流体阻力器械一般不提供离心动作期，但是加入一个内部泵则可能实现。使用自由重量时，同一块肌肉举起重量时做向心运动，放下重量时做离心运动。因为流体阻力器械没有离心阻力，一块肌肉在主要训练动作中做向心运动，拮抗肌在回归到起始点时也做向心运动。换句话说，自由重量或配重片器械训练包含了同一肌肉的向心和离心运动，这两者间很少或几乎没有间歇；而流体阻力器械训练通常包含了一组拮抗肌之间的交替向心运动，每块肌肉在其拮抗肌工作时都在休息。流体阻力器械训练中肌肉离心运动的缺少，意味着可能无法使用流体阻力器械进行许多包含肌肉离心运动的运动项目，例如跑步、跳跃和投掷所需的最佳专项性训练。
小节4.5： 弹性力
很多训练设备，尤其是为了家用设计的训练设备，具有如弹簧、弹力带、弓或杆等弹性元件作为它们的阻力来源。标准的弹性元件提供的阻力与其被拉伸的长度成正比（见公式2.8）：
公式中的Fr是阻力；k是一个常数，反映了弹性元件的物理特性；x是弹性元件被拉伸的超过静止长度的距离。
弹性阻力最明显的特点就是弹性元件被拉得越长，阻力就越大。使用弹性阻力设备的问题是，每一个运动动作开始时阻力较小，而结束时阻力较大。这几乎与人类所有肌肉的发力模式相反，因为肌肉在接近活动范围末端时发力的能力大幅下降。弹性阻力器械的另一个问题是，可调节的阻力通常受限于可用的弹性元件数量。一个有效的抗阻运动设备应该包含足够多的阻力变化，使训练者可以在一个理想的动作重复次数范围内完成。
有些训练器材用弹力带为垂直跳跃提供阻力，以发展跳跃爆发力。然而，弹性力在动作前期提供的阻力小，而此时臀大肌和股四头肌肌肉却能够产生巨大的力量。当运动员腾空时，此时弹性阻力最大，主要用于把运动员拉回地面，而非对抗肌肉，同时这会提高落地时的速度，可能增加运动员受伤的风险。
第5节 关节生物力学 抗阻训练的损伤风险
与其他运动一样，抗阻训练具有一定的风险性。但是其风险普遍低于其他运动和身体活动。受伤概率最高的是团队项目，跑步和有氧项目的受伤概率中等，受伤概率最低的是骑自行车、散步和抗阻训练。对于抗阻训练来说，大约每1000小时的训练中会发生4起伤病。一项对大学生橄榄球运动员的研究显示，每赛季每100个运动员中仅会发生0.35起因抗阻训练而受伤的例子。抗阻训练所引起的伤病造成的时间损失只占运动员赛季中因伤损失时间的0.74%。尽管抗阻训练发生损伤的概率较低，但是仍需谨慎对待，使损伤概率降到最低。以下是几个避免在抗阻训练中受伤需要考虑的重要因素，着重点放在背部、肩关节和膝关节。而抗阻训练受伤的风险低于其他运动和身体活动。
小节5.1： 背部
四肢动物的脊柱就像被钢索悬吊的桥一样，而人类通常直立，椎骨一块叠着一块，中间由柔韧的椎间盘隔开。我们从身体直立获得的优势就是可以灵活地使用胳膊和手；但缺点是站立、坐立、走路或跑步时椎间盘需要承受压力，且当举起或搬运重物时这种压力更大。当我们站立时，所有我们从上半身施加的力都必须由背部传至腿部和地面。此外，背部肌肉处于机械劣势，肌肉产生的力量必须大于被举起物体的重量。因此，背部特别容易受伤。然而，应该注意的是，在负重过程中，脊椎的内部负荷随着姿态不同而随之变化，深蹲时的负荷不一定与背部伤病相关联。
小节5.1.1： 背部损伤
背部损伤会使人非常虚弱，持续很久且不易恢复。因此，在抗阻训练时应尽可能地避免背部损伤。下背部尤其脆弱，85%至90%的椎间盘突出发生在最下面的2块腰椎（L4和L5）或最下面的腰椎和骶椎顶部之间（L5和S1）。这也并不奇怪，因为举重时椎间盘承受着非常大的压力。当手或肩部支撑重量时，身体前倾，由于下背部和负荷之间的水平距离较远，因此产生较大的力矩。背部肌肉的机械效率极低，因为竖脊肌作用线与椎间盘的水平距离比负荷到椎间盘的水平距离小得多。因此，这些肌肉经常需要产生超过举起负荷10倍以上的力量。这些力挤压相邻椎骨间的椎间盘，因此可能导致受伤。
总的来讲，脊椎中立位的举重姿势被发现能比含胸的举重姿势更好地减少L5与S1之间的压力和韧带张力。因此，正常的脊柱腰椎前凸的姿势要优于含胸的姿势，以避免造成椎骨、椎间盘、关节面、韧带和背部肌肉的损伤。此外，下背部肌肉在弓背时能比在含胸时产生更大的力量。
脊柱自然状态呈S形，胸椎略微弯曲后凸，腰椎前凸。脊椎的楔形形状使脊柱具有自然的曲线。然而，当背部处于S形时，椎间盘是平坦的。当下背部弯曲时，椎体的腹侧向前的边缘挤压椎间盘的前部。相反，背部极度弓起时，椎体的背侧向后的边缘会挤压椎间盘的后部。这种不均匀的挤压力可能增大椎间盘破裂的风险。因此，应当在下背部处于适中弓起时进行抗阻训练，以减小损伤椎间盘的风险。
小节5.1.2： 腹内压和举重腰带
当膈肌和躯干的深层肌肉收缩时，腹腔内产生压力。因为腹部主要由液体组成，通常很少含有气体，所以几乎是不可压缩的。在进行抗阻训练时，腹部周围肌肉紧张，使腹部液体和组织保持一定压力，形成"流体球"（见图2.15），有助于支撑脊柱。这种支撑可以显著地减小训练时竖脊肌所需的力，并且相应地减小压缩在椎间盘上的压力。
值得注意的是，并不是一定要通过瓦氏呼吸法才能产生腹内压。在瓦氏呼吸法中，声门紧闭，因此空气无法进出肺部，腹部和肋部肌肉收缩，使躯干下部产生坚硬的流体球，胸腔充满空气。瓦氏呼吸法的一个优点是增加了整个躯干的刚度，使其更容易支撑起大的负荷。例如，大负荷深蹲时，许多运动员使用瓦氏呼吸法，特别是在躯干前倾幅度最大时，即接近离心动作期到向心动作期的过渡阶段。然而，瓦氏呼吸法也会带来不好的副作用：施加压力在心脏上，使血液回流心脏变得更困难。此外，瓦氏呼吸法还可以引起血压暂时性小幅升高。膈肌和腹部肌肉可以在声门没有关闭的情况下收缩，然而，这样会在不给胸腔加压的情况下在腹腔产生流体球。在以上两个方式中，后者被认为是更安全的方法，即在不增加胸部压力的情况下增加对脊柱的支撑，该技巧应该应用于大多数抗阻训练中。一个人可以通过自主保持呼吸道畅通，从而在建立腹腔内压力的同时不增加胸部压力。在费力的动作中，即使气道打开，腹部肌肉和膈肌也会反射性收缩。运动员，尤其是参与奥林匹克举重和力量举的运动员，在了解并接受瓦氏呼吸法的潜在风险，以及有足够经验可以避免因为压力上升而晕倒的情况下，可以选择使用瓦氏呼吸法。
在抗阻训练中使用举重腰带可以增加腹内压，因此在正确使用的情况下，可能对提高安全性有效果。然而，需要注意的是，如果一个运动员在所有的运动中都使用举重腰带，生成腹内压的腹部肌肉可能得不到足够的刺激来充分发展。习惯使用举重腰带的人，如果突然在一次训练时不用举重腰带会非常危险，因为腹部肌肉可能无法产生足够的腹内压来减轻竖脊肌的压力。椎间盘上过度的压力会造成背部损伤概率增大。保守的建议如下。
1.对于不直接影响下背部的运动，不需要举重腰带。
2.对于直接施加压力于背部的训练，运动员应当避免在轻重量组时佩戴举重腰带，但可以在极限重量组或接近极限重量组时佩戴举重腰带。无举重腰带的训练组能使产生腹内压的腹部深层肌肉得到刺激，同时不会在椎间盘上施加过大的压力。
3.在系统性地、循序渐进地建立了背部肌肉和产生腹内压的肌肉的力量，同时在使用安全的抗阻训练技巧的情况下，运动员们选择从不使用举重腰带也是合理的。许多世界级的奥林匹克举重运动员从来不用举重腰带。
小节5.2： 肩关节
因为其结构以及在训练时所受的力，肩关节极易受伤。与髋关节一样，肩关节可以在任意方向旋转。髋关节是稳定的球窝关节，而肩关节包绕肱骨头的关节盂不是真正意义上的"窝"，并且稳定性明显降低。肩关节是人体中活动范围最大的关节，但过大的活动范围也增加了其脆弱性，这也影响了其邻近的骨骼、肌肉、肌腱、韧带和肩部滑液囊。肩关节的稳定性很大程度上依赖关节盂唇、关节滑膜、关节囊、韧带、肌肉、肌腱和滑膜囊。
肩袖肌群和胸肌在保持肱骨头稳定性中极为重要。肩关节的活动范围很大，其各种结构容易相互碰撞，导致肌腱炎以及相连组织的炎症和退化。抗阻训练过程中产生的较大的力可能会导致韧带、肌肉和肌腱撕裂。运动员在执行各种形式的卧推和肩上推举练习时须特别小心，因为肩关节受到的压力很大。对于这些动作，以下两点尤为重要：先用较小重量热身，之后采用平衡的训练方式即使用肩部的所有主要动作来锻炼肩部。
小节5.3： 膝关节
膝关节位于两个长杠杆，大腿和小腿之间，因此容易受伤。膝关节的屈曲和伸展几乎只发生在矢状面内。膝关节在额状面和水平面上的旋转主要受制于韧带和软骨组成的稳定结构。额状面力矩会出现于膝盖上，例如当一个橄榄球运动员的足部固定在地面上，但腿中段遭到来自侧面的撞击时。幸运的是，在训练中，阻力力矩几乎只发生在膝关节的正常旋转平面内。
在膝关节的组成结构中，髌骨和周围组织是最容易在抗阻训练中受到各种力的。髌骨的主要作用是使股四头肌远离膝盖转动轴，增加股四头肌的转动力臂和机械效率（见图2.5）。如果引入了不合适的负荷、训练量及恢复，那么髌腱在抗阻训练，或任何高冲击力运动，例如跑步中受到的反复高强度力会引起肌犍炎，其表现为肿胀、疼痛。肌腱炎不是以上训练的固有风险；肌腱炎其实是在没有循序渐进的情况下，采用过大的训练量和训练强度的结果。
运动员在训练或竞赛中使用护膝，以帮助最大化运动表现或预防损伤是很常见的。护膝的种类有很多，包括从药店能买到的薄的、有弹性的、套穿式的护膝，到只在举重器材店售卖的专业的、较厚重的护膝。护膝，尤其是厚重型的护膝的使用在力量举运动员中是最为普遍的。很少有关于护膝有效性的研究。然而有报道指出，护膝的副作用包括皮肤损伤和髌骨软化症，以及造成髌骨后表面的粗化和磨损。单从弹性作用上看，厚重型的护膝平均可增加25磅的蹲举力量。护膝只能稳定膝关节、减少运动员对受伤的恐惧和提供动觉反馈的说法是不正确的例。事实上，护膝对膝关节的伸展有直接的帮助。在目前缺乏证据说明护膝能预防伤病的情况下，运动员应该尽量减少使用。如果使用，护膝也应只在最大负荷练习时使用。
小节5.4： 肘关节和腕关节
与肘关节和腕关节受伤最相关的动作是过顶推举。然而，与其他常见的肘关节和腕关节的伤病源相比，过顶推举的风险其实是小的。这些伤病源包括参与过顶运动的项目，例如投掷项目以及网球发球。其他可能产生的损伤包括肘关节脱位和过度使用性损伤。对于年轻运动员来说，最担忧的问题之一是骨肺生长板损伤，或者肘关节后部或桡骨远端的过度使用性损伤。举重运动员发生肘关节和腕关节损伤的概率是非常小的，通常在研究中参考的只是个别案例。一项研究指出了一位中年竞技举重运动员的肱三头肌肌腱撕裂，而另一项研究指出了一位业余举重教练的肱二头肌远端肌腱两侧撕裂。一项针对245名竞技力量举运动员的调查研究发现，运动员的肘关节和腕关节的受伤概率非常低。只有极少数的数据说明青少年举重运动员可能出现挠骨远端骨骺的骨折。在最近的一项研究中，调查了500名运动医学领域的专家，大多数调查对象表示，没有必要在册板闭合前避免抗阻训练。
第6节 本章小结
希望读者能够将本章讨论的生物力学原理应用于抗阻器械的选择和训练计划的设计中。关于不同类型的训练如何给身体提供特定抗阻模式的知识，可以帮助设计安全和有效的训练计划，以满足参与多种项目的运动员，以及那些为了提高运动表现、健康、幸福感和自信而参与抗阻训练的人的需求。
第2章 结束
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截图时间：5/8/2024
