可變阻力訓(xùn)練的原理和方法

蔣 毅,王艷玲

（1.貴州大學(xué)，貴州 貴陽(yáng) 550025；2. 貴州師范學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550018）

傳統(tǒng)訓(xùn)練大多以自由重量為基礎(chǔ)提供相對(duì)恒定的阻力進(jìn)行力量、爆發(fā)力或?qū)ｍ?xiàng)力量練習(xí)，然而這些力量訓(xùn)練方法卻不能很好地適應(yīng)人體生物力學(xué)發(fā)力方式，從而限制了力量訓(xùn)練的發(fā)展。為解決這些問(wèn)題，可變抗阻訓(xùn)練（VRT）應(yīng)運(yùn)而生，它既符合人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的力學(xué)原理，又能有效提高力量素質(zhì)。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于可變抗阻訓(xùn)練的實(shí)踐應(yīng)用研究相對(duì)較少。本文從可變阻力訓(xùn)練的原理和運(yùn)用方法的角度出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行梳理和闡釋，為我國(guó)力量訓(xùn)練的進(jìn)一步發(fā)展提供支持。

1 抗阻訓(xùn)練與可變阻力訓(xùn)練

力量素質(zhì)是身體素質(zhì)中最基礎(chǔ)的素質(zhì),幾乎所有競(jìng)技體育項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員都要進(jìn)行力量訓(xùn)練。傳統(tǒng)力量訓(xùn)練大多以抗阻訓(xùn)練進(jìn)行，但隨著訓(xùn)練和競(jìng)技水平的提高，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練手段很難滿足運(yùn)動(dòng)員對(duì)運(yùn)動(dòng)能力和成績(jī)提高的需求，力量訓(xùn)練進(jìn)入一個(gè)多維與多方法并存發(fā)展的新階段，面臨的困境和難點(diǎn)也越來(lái)越多，這就需要尋找更好的力量訓(xùn)練方法?？勺兛棺栌?xùn)練就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

我國(guó)對(duì)可變阻力訓(xùn)練的研究較少，大部分研究都借鑒國(guó)外的訓(xùn)練方法和手段?？勺兛棺栌?xùn)練是一種比傳統(tǒng)抗阻練習(xí)更有效的訓(xùn)練手段，在過(guò)去20年越來(lái)越受歡迎，其采用彈力帶或鐵鏈連接到杠鈴兩端，可以根據(jù)關(guān)節(jié)活動(dòng)靈活地改變運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的負(fù)荷。研究表明，VRT可以提供比傳統(tǒng)自由重量阻力訓(xùn)練更大的訓(xùn)練刺激，是一種可以用于增強(qiáng)力量的訓(xùn)練方法，并且越來(lái)越多的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)用此方法提高成績(jī)和康復(fù)。 VRT設(shè)備通常分為3類，包括基于橡膠的電阻（RBR）、鐵鏈和彈力帶、凸輪和杠桿系統(tǒng)，但訓(xùn)練中通常采用凸輪系統(tǒng)（基于機(jī)器的阻力練習(xí)）、鐵鏈阻力、彈性帶3種。

2 可變阻力訓(xùn)練原理

運(yùn)動(dòng)成績(jī)?nèi)Q于運(yùn)動(dòng)員能否發(fā)揮出高水平肌肉力量的能力，傳統(tǒng)阻力訓(xùn)練在增加肌肉力量方面得到大量運(yùn)用。力量和速度是2個(gè)關(guān)鍵因素，傳統(tǒng)的阻力練習(xí)在向心階段后半段會(huì)出現(xiàn)減速，導(dǎo)致速度丟失，力量也隨之減小，因此有必要進(jìn)行力量與速度同時(shí)保持的練習(xí)，以保證力量訓(xùn)練的效果?？勺冏枇τ?xùn)練成為一種替代方式，通過(guò)增加整個(gè)運(yùn)動(dòng)中向心階段的負(fù)荷來(lái)增強(qiáng)肌肉的功率。在VRT中，彈性帶或鐵鏈產(chǎn)生的阻力抵消了向心運(yùn)動(dòng)中的部分力量，并在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)抗肌肉活動(dòng)而產(chǎn)生更大的阻力。在生物力學(xué)不利的位置阻力降低，意味著阻力增加后會(huì)刺激更多的肌肉纖維。所以，通過(guò)可變阻力訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員能夠在變量的阻力練習(xí)中維持快速力量，這種訓(xùn)練具有很好的強(qiáng)度功率適應(yīng)能力。神經(jīng)-肌肉機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，下蹲時(shí)肌肉活動(dòng)程度較高，但僅在離心早期階段和向心階段末期與最大阻力相吻合。所以，在肌肉力量訓(xùn)練過(guò)程中實(shí)施可變阻力訓(xùn)練是一種不錯(cuò)且有效的方法。

3 可變抗阻訓(xùn)練與力量強(qiáng)度曲線的關(guān)系

為了最大限度地提高肌肉的強(qiáng)度和力量，訓(xùn)練中會(huì)采取多種多樣的抗阻訓(xùn)練方法，國(guó)外越來(lái)越多的訓(xùn)練者傾向于VRT，用以改變升降過(guò)程中重量隨之變化的運(yùn)動(dòng)方式。在任何具有上升強(qiáng)度曲線的運(yùn)動(dòng)中，提升過(guò)程接近向心部分的末端會(huì)出現(xiàn)減速階段，此期間肌肉很難達(dá)到最佳收縮?？勺冏枇μ峁┮欢ㄘ?fù)荷的阻力，使運(yùn)動(dòng)員能夠克服該減速階段，并在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輸出功率接近最大水平，從而提供更大的負(fù)荷和訓(xùn)練刺激，可以有效促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員的速度素質(zhì)和力量素質(zhì)。由圖1可知，強(qiáng)度曲線可分為上升、下降和鐘形3類，都由肌肉骨骼系統(tǒng)的力-角（扭矩）關(guān)系所決定。人體力量的產(chǎn)生會(huì)隨關(guān)節(jié)角度的改變而改變，所以訓(xùn)練過(guò)程應(yīng)與強(qiáng)度曲線相匹配。

圖1 力量強(qiáng)度的3種曲線——力的產(chǎn)生與關(guān)節(jié)角度變化[9]

從圖1可以看出，力量曲線的3種表達(dá)形式包括直線上升、直線下降和鐘形強(qiáng)度曲線。直線上升強(qiáng)度曲線是指肌肉在整個(gè)向心運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生扭矩的能力逐漸增加，下降強(qiáng)度曲線則恰好相反，鐘形強(qiáng)度曲線過(guò)程則存在上升、平臺(tái)和下降3種情況：在肢體上升過(guò)程中扭矩隨關(guān)節(jié)角度增加而增大；在平臺(tái)階段關(guān)節(jié)角度到達(dá)扭矩最大階段，通常是接近關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的中段；下降過(guò)程扭矩隨角度增加到終端延伸而下降?？梢?jiàn)，VRT對(duì)增強(qiáng)肌肉爆發(fā)力和肌肉力量效果較好。

4 可變阻力訓(xùn)練之凸輪系統(tǒng)

凸輪系統(tǒng)是一種可以隨運(yùn)動(dòng)者運(yùn)動(dòng)而逐漸產(chǎn)生阻力，通過(guò)引導(dǎo)器將作用力輸送到凸輪，并在凸輪軸上產(chǎn)生扭矩補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，可反映不同肌肉、骨骼、杠桿系統(tǒng)的扭矩生產(chǎn)能力，并運(yùn)用凸輪和杠桿系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)不同的扭矩進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償。也可理解為機(jī)器的電阻扭矩嘗試匹配關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的扭矩，如腿部伸展、腿部卷曲、肌肉的收縮和拉升等。其遵循方程式：扭矩=力×距離。根據(jù)方程式可以得出改變扭矩的方式有2種：一是通過(guò)改變力的大小來(lái)改變扭矩，二是通過(guò)改變距離來(lái)實(shí)現(xiàn)扭矩的改變。

凸輪系統(tǒng)的電阻扭矩與凸輪半徑成正比關(guān)系，也就是說(shuō)半徑越大，阻力越大，半徑越小阻力越小。凸輪系統(tǒng)具有相對(duì)固定的電阻負(fù)載，可以通過(guò)改變運(yùn)動(dòng)距離或半徑長(zhǎng)度來(lái)改變“不規(guī)則形狀凸輪”的半徑。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中肌肉力量隨關(guān)節(jié)角度的變化而變化。肌肉最理想的訓(xùn)練狀態(tài)是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中時(shí)刻產(chǎn)生接近最大功率/扭矩值，而不是恒定的外部阻力模式。

凸輪系統(tǒng)廣泛運(yùn)用在力量、爆發(fā)力、運(yùn)動(dòng)康復(fù)等領(lǐng)域，主要用來(lái)提供不同的訓(xùn)練刺激，同時(shí)保障其是一種安全控制的阻力形式。但凸輪系統(tǒng)相對(duì)固定的運(yùn)動(dòng)形式使神經(jīng)肌肉的協(xié)調(diào)發(fā)展受到一定阻礙，對(duì)抗和協(xié)同肌肉的活躍程度較低，設(shè)備成本及維護(hù)資本支出較高。綜上所述，凸輪系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)康復(fù)和訓(xùn)練有一定效益，但在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中凸輪系統(tǒng)不符合人體力量曲線，存在一定的設(shè)計(jì)缺陷，且成本和維護(hù)費(fèi)用較高，因此運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中不建議使用此方法。

5 可變阻力訓(xùn)練之鐵鏈

從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看，在杠鈴兩端添加鐵鏈，當(dāng)鐵鏈從地面抬起向上移動(dòng)時(shí)，重量逐漸增加，阻力隨之變大，反之當(dāng)鐵鏈落下時(shí)，重量逐漸減小，阻力則降低。鐵鏈的重量通過(guò)離開(kāi)地板的鐵鏈的質(zhì)量×重力得出。所以，鐵鏈的重量由鐵鏈的密度、長(zhǎng)度和直徑?jīng)Q定。訓(xùn)練過(guò)程中采用由低到高的方式增加鐵鏈重量，從而匹配鐘形強(qiáng)度曲線，更好地刺激肌肉，促進(jìn)肌肉力量的增長(zhǎng)。這取決于練習(xí)者本身的高度和對(duì)重量的承受度，并且還需考慮到鐵鏈的整體長(zhǎng)度應(yīng)不短于3m。因?yàn)榫毩?xí)過(guò)程中每個(gè)人的高度都不一致，且訓(xùn)練方式不盡相同，因此需要一定的額外長(zhǎng)度與地面保持接觸，以保證訓(xùn)練過(guò)程中的安全。由于鐵鏈通過(guò)重力來(lái)提供阻力，所以鐵鏈應(yīng)在垂直平面上進(jìn)行，以最大限度地提高鐵鏈阻力和保障最佳訓(xùn)練效益。

實(shí)踐中運(yùn)用“恒定阻力”+鐵鏈的組合，如在杠鈴兩端附加鐵鏈。國(guó)外試驗(yàn)顯示，受試者下肢訓(xùn)練時(shí)使用85%的1 RM，鐵鏈占總負(fù)荷的35%進(jìn)行訓(xùn)練，有較好的訓(xùn)練效果。也有數(shù)據(jù)表明，鐵鏈占總阻力的15%～20%，杠鈴占總阻力的80%～85%，可促進(jìn)最大力量的發(fā)展。這2種方式對(duì)爆發(fā)力和力量的增加都是有效的。訓(xùn)練中最佳強(qiáng)度增益建議使用 1 RM 的 80%～100%，鐵鏈占總阻力的10%～15%，杠鈴占85%～90%，每周2～3次。

6 可變阻力訓(xùn)練之彈力帶

彈力帶是利用其形變產(chǎn)生的張力結(jié)合“恒定阻力”的一種訓(xùn)練方式，彈力帶所呈現(xiàn)出的長(zhǎng)度與負(fù)荷的張力變化是曲線變化，所以，彈力帶的質(zhì)量、剛度、密度、直徑和拉伸強(qiáng)度是其主要影響因素。彈力帶的阻力計(jì)算可以使用胡克定律，即張力=剛度系數(shù)（）×形變（），變形張力曲線的彈性區(qū)域與剛度系數(shù)成正比。研究指出，彈性帶能在關(guān)節(jié)肌肉活動(dòng)期間增加負(fù)荷，從而促進(jìn)肌肉力量的增加。Berg Quist等將啞鈴與彈性帶的練習(xí)結(jié)果進(jìn)行比較，在肌肉的激活中也觀察到類似結(jié)果。彈力帶在訓(xùn)練過(guò)程中可激活神經(jīng)肌肉系統(tǒng)，用于提高身體機(jī)能。所以，彈力帶在可變阻力訓(xùn)練中存在一定的優(yōu)勢(shì)和可操作性。

實(shí)踐中常采用“恒定阻力”+彈力帶的方式，或直接使用彈力帶。彈力帶的變形和張力關(guān)系與鐘形強(qiáng)度曲線的力-關(guān)節(jié)角度關(guān)系相似，因此可變阻力訓(xùn)練可以有效用于具有鐘形強(qiáng)度曲線的練習(xí)中。彈力帶允許在多個(gè)平面上進(jìn)行可變抗阻練習(xí)（如在水平面、垂直面或傾斜），組合方式多樣且可以在這些平面上保持阻力不變，這有利于訓(xùn)練方式的靈活多變。彈力帶與“恒定阻力”相結(jié)合，可以在一定范圍內(nèi)用于改善各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)能變量，也可更好地適用于各類體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的訓(xùn)練中。練習(xí)時(shí)以1 RM為例，每周訓(xùn)練2～3次，彈力帶提供的可變阻力占20%，另外80% 的阻力由“恒定阻力”提供。

7 小結(jié)

與傳統(tǒng)抗阻訓(xùn)練相比，可變阻力訓(xùn)練提供了一種新的訓(xùn)練方式。無(wú)論使用鐵鏈還是彈性帶，可變阻力強(qiáng)度都有顯著增加?？勺冏枇τ?xùn)練屬于抗阻訓(xùn)練的一種，其相對(duì)于傳統(tǒng)的抗阻訓(xùn)練發(fā)展時(shí)間較短，國(guó)內(nèi)對(duì)其研究和實(shí)踐也較少?？勺冏枇τ?xùn)練有3種方法，即凸輪系統(tǒng)、鏈阻力和彈性帶阻力，每種方法都各有優(yōu)勢(shì)和缺陷，綜合考量下來(lái)，鐵鏈阻力和彈力帶阻力具有設(shè)備簡(jiǎn)易、操作性強(qiáng)、項(xiàng)目契合、簡(jiǎn)單便捷等優(yōu)勢(shì)，可在訓(xùn)練中大量實(shí)施?？勺兛棺栌?xùn)練對(duì)力量和爆發(fā)力訓(xùn)練效果較好，對(duì)提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)和促進(jìn)身體素質(zhì)發(fā)展有良好的運(yùn)用前景。