自行車功率計(jì)評(píng)價(jià)有氧與無氧運(yùn)動(dòng)能力的實(shí)驗(yàn)研究

王 艷，馬楚虹

(浙江師范大學(xué)體育與健康科學(xué)學(xué)院，浙江金華321004)

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

浙江師范大學(xué)體育與健康科學(xué)學(xué)院11名男性研究生。

1.2 研究方法

1.2.1 Wingate實(shí)驗(yàn)法 采用瑞士產(chǎn)Monark 839E自行車功率計(jì)進(jìn)行測(cè)試，指標(biāo)分別為:峰值功率［peak power(W/kg)］，簡稱［PP］;平均無氧功率［Average power(W/kg)］，簡稱［AP］;無氧功率斜率，也稱疲勞指數(shù)［Power drop(%)］，簡稱［DP］;最小無氧功率［Mini power(W/kg)］，簡稱［MP］。

實(shí)驗(yàn)步驟:30s Wingate實(shí)驗(yàn)采用瑞士產(chǎn)Monark自行車功率計(jì)，負(fù)荷為0.075kg/kg體重。正式測(cè)試開始時(shí)，在2s～3s內(nèi)加到預(yù)定阻力，等測(cè)試者發(fā)出“開始”的口令時(shí)放下法碼，受試者以最快的速度蹬騎，到達(dá)30s后停止運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中應(yīng)不斷給予口頭鼓勵(lì)，按方案設(shè)定每5s為單位，顯示:峰值功率(pp)、平均功率(Mp)、疲勞指數(shù)(DP)、最小無氧功率(MP)這四個(gè)指標(biāo)，測(cè)試結(jié)果由電腦自動(dòng)采集并存儲(chǔ)。

1.2.2 PWC170實(shí)驗(yàn)法 采用瑞士產(chǎn) Monark834E自行車功率計(jì)進(jìn)行測(cè)試，四個(gè)指標(biāo)分別為:第一次負(fù)荷所做的功用Nl表示;第二次負(fù)荷所做的功用N2表示;第一次負(fù)荷后即刻脈搏數(shù)用F1表示;第二次負(fù)荷后即刻脈搏數(shù)用F2表示。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟 測(cè)試前，受試者在自行車功率計(jì)上蹬騎15min做準(zhǔn)備活動(dòng)，其間受試者必須進(jìn)行2～3次全力蹬騎，每次蹬騎持續(xù)時(shí)間4s～8s，心率要達(dá)到150b/min以上。準(zhǔn)備活動(dòng)后休息3～5min，當(dāng)心率恢復(fù)至100b/min以下時(shí)開始測(cè)試。受試者按照負(fù)荷強(qiáng)度不同的要求，進(jìn)行兩次蹬騎自行車，持續(xù)時(shí)間均為5min，每次負(fù)荷結(jié)束后馬上觀察心率表顯示的心率。PWC170自行車功率計(jì)的負(fù)荷會(huì)根據(jù)受試者的心率變化情況而選擇相應(yīng)的負(fù)荷，具體標(biāo)準(zhǔn)參見表1。

表1 PWC170負(fù)荷參考值(kg·m/min)

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 所有測(cè)試數(shù)據(jù)采用SPSS13.0和Excel2003軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，同時(shí)對(duì)有氧、無氧能力指標(biāo)采用Pearson相關(guān)分析法進(jìn)行分析，并進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 有氧運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試結(jié)果(見表2)

通過表2顯示，負(fù)荷和心率代入卡爾普曼公式計(jì)算PWC170，公式為:PWC170=N1+(N2－N1)［(170－F1)/(F2－F1)］，其中，N1為第一次負(fù)荷所做的功;N2為第二次負(fù)荷所做的功;F1為第一次負(fù)荷時(shí)的心率;F2為第二次負(fù)荷時(shí)的心率，并計(jì)算出有氧運(yùn)動(dòng)能力指標(biāo)結(jié)果分別為:

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有氧能力測(cè)試指標(biāo)

2.2 無氧運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試結(jié)果(見表3和圖1)

表3 Wingate無氧能力測(cè)試指標(biāo)

表3和圖1顯示，無氧測(cè)試能力各項(xiàng)指標(biāo)的平均數(shù)分別為:最大功率11.48±1.63W;平均功率8.15 ±0.81W;最小功率 4.26 ± 0.61W;疲勞指數(shù)7.22±1.61W。受試者 5s～10s時(shí)功率達(dá)到最大，最大相對(duì)功率為11.67W/Kg，在分段平均功率上，5s～10s達(dá)到測(cè)試最高值，從10s以后平均功率值隨時(shí)間的延長而遞減下降，10s～15s時(shí)斜率下降最快。

圖1 自行車功率計(jì)做30秒無氧功折線統(tǒng)計(jì)圖

2.3 有氧與無氧測(cè)試指標(biāo)相關(guān)分析(見表4和表5)

表4受試者進(jìn)行無氧能力測(cè)試結(jié)果表明，相對(duì)平均功率為9.72 ±1.29W/kg，PWC170 有氧能力為979.94 ±119.35kg·m/min。表5 顯示，無氧、有氧指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析顯示，體育學(xué)院研究生無氧運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試指標(biāo)與有氧能力測(cè)試指標(biāo)無顯著相關(guān)性(r=0.047，p ＜0.05)。

表4 無氧、有氧相關(guān)指標(biāo)

表5 無氧、有氧指標(biāo)相關(guān)分析

3 分析與討論

3.1 自行車功率計(jì)對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)能力指標(biāo)情況的分析與討論

同一臺(tái)自行車功率計(jì)采用PWC170實(shí)驗(yàn)方法，再一次對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)能力進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試者一般第一次負(fù)荷功率設(shè)定為400kg～600kg·m/min(此時(shí)心率估計(jì)為110次/分左右);第二次負(fù)荷功率設(shè)定為800kg～1 200kg·m/min(此時(shí)心率接近180b/min或略為超過)，這是因?yàn)楫?dāng)心率在110～180b/min范圍內(nèi)，心率與功率直線相關(guān)，這樣可使PWC170的數(shù)值更為準(zhǔn)確。

經(jīng)過前后兩次蹬踏負(fù)荷，必然有兩個(gè)功率，即N1和N2和兩個(gè)心率，即F1和F2(見表3)，通過對(duì)11名體育學(xué)院研究生的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行推算并觀察，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水平的有兩名，超過1 100kg·m/min水平的有兩名。根據(jù)資料顯示，PWC170公式計(jì)算出的值1 000kg～1 500kg·m/min為健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員，這一標(biāo)準(zhǔn)分析，體育學(xué)院研究生與健將級(jí)還有差距，但也有個(gè)別同學(xué)具有有氧耐力項(xiàng)目高水平運(yùn)動(dòng)能力，其機(jī)能水平與常參加體育鍛煉者差異不大。而影響大部分研究生有氧能力水平不高的因素則有很多，如年齡、鍛煉時(shí)間等等。

3.2 運(yùn)用自行車功率計(jì)對(duì)無氧運(yùn)動(dòng)能力指標(biāo)變化趨勢(shì)的分析與討論

運(yùn)用自行車功率計(jì)進(jìn)行Wingate實(shí)驗(yàn)時(shí)間為30s，短短的30s時(shí)間里，在某一時(shí)間段會(huì)給受試者帶來很大的困難，恰恰這困難期的出現(xiàn)，形成一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，體育學(xué)院研究生在10s指標(biāo)達(dá)到最大，隨后成下降趨勢(shì)，10s～15s時(shí)斜率變化較大，15s～30s相對(duì)比較平穩(wěn)，且疲勞指數(shù)穩(wěn)定在7.22±1.61W。通過指標(biāo)的檢測(cè)可以迅速、全面、準(zhǔn)確地掌握受試者的無氧運(yùn)動(dòng)能力水平。

分析得知，致使大部分受試者不能保持曲線上升，而很快下降的原因，不是心肺功能水平下降，而是肌肉收縮力量不能足以使腿部繼續(xù)做功，將有效地提高肌肉中糖原的儲(chǔ)藏量。Dawson等人研究認(rèn)為30sWingate測(cè)試主要由糖酵解供能(約70%)為主，肌肉糖酵解是速度耐力能量代謝的基礎(chǔ)，體現(xiàn)了無氧運(yùn)動(dòng)能力的整體狀況。有研究證明，運(yùn)動(dòng)員Wingate測(cè)驗(yàn)結(jié)果與運(yùn)動(dòng)能力和運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)間存在內(nèi)在關(guān)系。體育學(xué)院研究生無氧供能低于文獻(xiàn)中專業(yè)運(yùn)動(dòng)員，主要與研究對(duì)象的訓(xùn)練水平有關(guān)。

3.3 有氧與無氧運(yùn)動(dòng)能力的相關(guān)分析

依據(jù)自行車功率計(jì)的運(yùn)用既能判斷出有氧運(yùn)動(dòng)能力的好壞，還能反映無氧運(yùn)動(dòng)能力水平的高低。在PWC170測(cè)試的開始階段，由于強(qiáng)度、負(fù)荷比較小，以有氧供能為主，有氧能力有助于有效地進(jìn)行氧化過程，因此，測(cè)試者伴隨著呼吸的調(diào)節(jié)，使心率達(dá)到正常范圍。但是對(duì)Wingate測(cè)試的觀察，由于強(qiáng)度較大，以無氧供能為主，能量的輸出伴隨著乳酸的生成，此時(shí)機(jī)器以每5s的數(shù)值顯現(xiàn)出來，只有那些能耐受高乳酸水平，并且只有恢復(fù)能力好的受試者才能夠保持做功曲線上升狀態(tài)。而相對(duì)平均功率則反映肌肉維持高功率的耐力，可作為評(píng)價(jià)無氧供能的能力。

表4、表5顯示，無氧運(yùn)動(dòng)能力相對(duì)平均功指標(biāo)與有氧運(yùn)動(dòng)能力PWC170指標(biāo)二者進(jìn)行相關(guān)性分析得出(r=0.047，P ＜0.05)，體育學(xué)院研究生無氧運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試指標(biāo)與有氧能力測(cè)試指標(biāo)無顯著相關(guān)性。

4 結(jié)論

(1)體育學(xué)院男研究生的有氧運(yùn)動(dòng)能力保持在900～1 000kg·m/min水平，低于專業(yè)運(yùn)動(dòng)員，但還具備一定的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)。

(2)體育學(xué)院男研究生在無氧運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試中，10s時(shí)達(dá)到最大值11.48 ±1.63，隨后逐漸減少。

(3)通過對(duì)體育學(xué)院研究生有氧、無氧能力指標(biāo)進(jìn)行分析，二者之間存在差異(P＜0.05)，而且他們之間相關(guān)系數(shù)低(r=0.047)。

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