蔣中偉　高原

摘 要：比較3種測(cè)定自由泳臨界速度（critical velocity，CV）的方法，旨在尋求一種簡(jiǎn)便易行的測(cè)定自由泳臨界速度的方法。選擇12名男性自由泳運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，運(yùn)動(dòng)等級(jí)為二級(jí)，年齡為（18.39±1.24）歲，身高為（1.86±0.07） m，體質(zhì)量為（79.47±7.06） kg。結(jié)果表明：3種方法測(cè)得的CV具有顯著差異（P<0.01）。方法1得到的CV最大，為（1.43±0.03） m/s；方法2得到的CV最小，為（1.28±0.00） m/s；方法3測(cè)得的數(shù)據(jù)為（1.38±0.01） m/s。若將方法3測(cè)得的數(shù)據(jù)作為CV的“真實(shí)值”，則方法1高估了運(yùn)動(dòng)員的CV（3.62%），而方法2則較嚴(yán)重地低估了運(yùn)動(dòng)員的CV（7.24%）；因此，可以確定方法1是在實(shí)際訓(xùn)練中較為可行的CV測(cè)定方法，但仍需進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞：自由泳；臨界速度；測(cè)定方法

中圖分類號(hào)：G 808.1 文章編號(hào)：1009-783X（2017）05-0433-03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The aim of this paper is to compare three different methods of determining the critical velocity （CV） in freestyle swimming. Twelve male swimmers were selected to participate in this study. Their age was （18.39±1.24） years old， body height was（1.86±0.07） m， and body weight was （79.47±7.06 ） kg. The results showed the CV values measured by the three methods were significantly different （p<0.01）. And the values obtained from Method 1 was the highest （1.43±0.03） m/s， followed by that of Method 3 （1.38±0.01） m/s， and the last ones were that of Method 2 （1.28±0.00） m/s. The CVs measured via Method 3 were considered the "true values"， therefore， Method 1 would overestimate the CV of the swimmers by about 3.62%， while Method 2 would greatly underestimate the CV of the swimmers by about 7.24%. Therefore， it can be concluded that Method 1 might be a potential easily conducted method， but it still should be cautiously used in practical and need further studies in the future.

Keywords： freestyle swimming； critical velocity； determining method

近年來，許多學(xué)者對(duì)游泳運(yùn)動(dòng)展開了廣泛的研究，其中最引人關(guān)注是對(duì)整個(gè)訓(xùn)練過程的監(jiān)控及訓(xùn)練效果的評(píng)價(jià)，以便更好地幫助教練制訂訓(xùn)練計(jì)劃，提高運(yùn)動(dòng)員成績(jī)。評(píng)價(jià)訓(xùn)練效果最直接的指標(biāo)就是訓(xùn)練成績(jī)，另外，游泳距離-時(shí)間曲線也可作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]。該曲線的斜率可看做是機(jī)體在有氧代謝下運(yùn)動(dòng)的速度，即臨界速度（critical velocity，CV），是由臨界功率（critical power，CP）衍生出來的概念，通常用來表示運(yùn)動(dòng)員的有氧運(yùn)動(dòng)能力，理論上是指運(yùn)動(dòng)員能夠持續(xù)運(yùn)動(dòng)而不疲勞的最大速度[1-2]。

自從Wakayoshi等[1]將臨界功率應(yīng)用于游泳研究中，進(jìn)而又提出了臨界速度的概念后，許多學(xué)者對(duì)采用不同速度來確定臨界速度進(jìn)行了深入研究。Wakayoshi等[3]和Dekerle等[4]采用了200 m和400 m距離的游泳來測(cè)定CV，而Fernandes等[5]則認(rèn)為200 m和800 m是確定CV的最佳距離。這些研究都用2個(gè)距離來測(cè)定CV，得到的結(jié)果存在質(zhì)疑。理論上，測(cè)定CV時(shí)采用的距離-時(shí)間越多，結(jié)果越可靠，但是從教練和運(yùn)動(dòng)員的角度考慮，這種方法在實(shí)踐中并不適用。有人認(rèn)為測(cè)定時(shí)增加力竭時(shí)間和距離能夠加強(qiáng)測(cè)定結(jié)果的可靠性，因此Wright和Smith在計(jì)算CV時(shí)增加了15 min的長(zhǎng)距離游泳，以避免之前研究中對(duì)該參數(shù)的高估。另有研究者提出可以利用訓(xùn)練課中的一系列最好成績(jī)和相應(yīng)的距離來確定CV，這樣既不會(huì)增加額外的測(cè)試，又可以增加距離-時(shí)間數(shù)據(jù)，進(jìn)而增加測(cè)定結(jié)果的可靠性[6]。

臨界速度作為一種非侵入性、無傷害的評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員有氧能力的方法，可為制訂訓(xùn)練計(jì)劃、控制訓(xùn)練強(qiáng)度提供參考；但是學(xué)界對(duì)于CV的測(cè)定方法，仍存在許多爭(zhēng)議。因此，本研究通過比較和分析3種不同的CV測(cè)定方法，探索其中更加簡(jiǎn)便與準(zhǔn)確的CV計(jì)算方法，并將其應(yīng)用于實(shí)踐，以便更好地指導(dǎo)廣大教練和運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

秦皇島市體校12名男性游泳運(yùn)動(dòng)員，專項(xiàng)均為自由泳，運(yùn)動(dòng)等級(jí)均為2級(jí)，訓(xùn)練年限為（4.31±0.83）年，每周至少訓(xùn)練5 d，每天4 h，年齡為（18.39±1.24）歲，身高為（1.86±0.07） m，體質(zhì)量為（79.47±7.06） kg。所有受試者身體健康，均無明顯運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷和疾病，例如神經(jīng)系統(tǒng)疾病、認(rèn)知功能下降、心血管系統(tǒng)疾病、下肢肌肉及骨骼或關(guān)節(jié)疾病等。本研究經(jīng)與教練及運(yùn)動(dòng)員本人協(xié)商，獲得同意，并簽署知情同意書。endprint

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 方法1

運(yùn)動(dòng)員以最大速度進(jìn)行50、100、200、400、800及1 500 m自由泳，每次隨機(jī)測(cè)試一種距離，2次測(cè)試之間間歇至少24 h以上，通過晨脈和乳酸值來判斷運(yùn)動(dòng)員是否完全恢復(fù)。測(cè)試地點(diǎn)在50 m標(biāo)準(zhǔn)游泳池內(nèi)進(jìn)行，水溫（28±0.5） ℃，必須保證每次測(cè)試在同一時(shí)間，即09：00開始。每次測(cè)試之前，運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行拉伸練習(xí)和400 m自由泳熱身，強(qiáng)度由教練根據(jù)個(gè)人情況確定。熱身完畢后立即進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試3次，間歇時(shí)間以運(yùn)動(dòng)員完全恢復(fù)為準(zhǔn)，記錄其最好成績(jī)。

根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制距離-時(shí)間（d-t）曲線，計(jì)算該曲線的斜率作為臨界速度。

1.2.2 方法2

運(yùn)動(dòng)員以1.3、1.4、1.5、1.6、1.7和1.8 m/s的速度進(jìn)行自由泳，直到其不能維持這一速度。測(cè)試速度隨機(jī)安排，2次之間間歇至少24 h以上。測(cè)試在50 m標(biāo)準(zhǔn)游泳池內(nèi)進(jìn)行，水溫（28±0.5） ℃，每次測(cè)試盡量在同一時(shí)間段，即從09：00開始。每次測(cè)試之前運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行拉伸練習(xí)和400 m自由泳熱身，強(qiáng)度由教練根據(jù)個(gè)人情況而定。熱身完畢后立即進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)速度測(cè)3次，間歇時(shí)間以運(yùn)動(dòng)員完全恢復(fù)為準(zhǔn)，記錄最長(zhǎng)距離。

根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制距離-時(shí)間（d-t）曲線，則d=a+bt，且d=vt，因此vt=a+bt，進(jìn)而得到v=a/t+b。根據(jù)臨界速度的定義，當(dāng)t→∞時(shí)v=CV，而a/t為0，可知CV=b。

1.2.3 方法3

利用Tethered模擬游泳測(cè)定運(yùn)動(dòng)員的O2max，用專門的輪滑設(shè)備將運(yùn)動(dòng)員與測(cè)功計(jì)相連接。首先讓受試者進(jìn)行打腿和劃手，頻率為44次/min，測(cè)試過程中隨時(shí)觀察刻度表值來調(diào)整速度，保持身體與設(shè)備連接的橡皮繩一定的緊張度，直到不能繼續(xù)。此時(shí)收集運(yùn)動(dòng)員呼出氣體，進(jìn)行氣體成分分析，測(cè)得其攝氧量，即為最大攝氧量（O2max）。

根據(jù)公式CV=（ɑO2max/a）1/（n+1），其中：ɑ為氧氣的能量當(dāng)量，為20.9 kJ/1L；a和n為常數(shù)，是能量消耗與速度關(guān)系（C=avn）中的系數(shù)，與泳姿、年齡、技術(shù)等有關(guān)，本文未進(jìn)行這方面的測(cè)試，采用C=0.607v1.614 [7]進(jìn)行計(jì)算。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0進(jìn)行處理。使用單因素方差分析對(duì)3種方法所測(cè)得CV數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為P<0.05則差異顯著，P<0.01則差異非常顯著。

2 結(jié)果

2.1 方法1

表1列出了實(shí)驗(yàn)測(cè)得的12名運(yùn)動(dòng)員游50、100、200、400、800和1 500 m所需要的平均時(shí)間及標(biāo)準(zhǔn)差，而圖1則顯示了受試者1的d-t關(guān)系曲線，計(jì)算得到斜率，即CV為1.47 m/s。而12名受試者的平均CV為（1.43±0.03） m/s。

2.2 方法2

12名運(yùn)動(dòng)員的平均CV為（1.28±0.00） m/s。而圖2則顯示了運(yùn)動(dòng)員1的測(cè)試結(jié)果，即他的d-t及v-t關(guān)系曲線，其d-t關(guān)系曲線方程為y=1.277x+122.6（R2=0.998），其斜率1.277則為他的臨界速度CV。

2.3 方法3

研究結(jié)果顯示12名運(yùn)動(dòng)員的O2max為（4.07±0.09） L/min，根據(jù)方法1.2.3中的公式計(jì)算得到受試者的CV為（1.38±0.01） m/s，與上述2種方法比較發(fā)現(xiàn)（如圖3所示），CV1>CV3>CV2，即方法1測(cè)得的CV最高，而方法2的結(jié)果最低，且經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，三者具有顯著性差異（P<0.01）。

3 討論

“臨界功率”的概念由Monod等[8]首先提出，主要應(yīng)用于協(xié)同肌群的工作，隨后Moritani等[9]將其擴(kuò)展至整個(gè)機(jī)體在功率自行車上的運(yùn)動(dòng)。臨界功率的概念是基于輸出功率與時(shí)間的雙曲線關(guān)系，而臨界功率則是該曲線的漸近線[10]。另外，當(dāng)肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械功率隨時(shí)間直線變化，即W=A+Bt，其中W為總機(jī)械功，t為運(yùn)動(dòng)時(shí)間，常數(shù)A表示消耗無氧能量?jī)?chǔ)備所做的功，而常數(shù)B則表示最大攝氧量（O2max）時(shí)的功率，即臨界功率；因此，功率-時(shí)間曲線的斜率被定義為臨界功率[11]。盡管臨界功率與通氣閾和乳酸閾不同，但它同樣可用來評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員有氧耐力，研究表明，耐力運(yùn)動(dòng)員的臨界功率通常較高。

Lloyd[12]的研究表明，對(duì)于跑步來說，運(yùn)動(dòng)距離（d）隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間（t）直線增加，即d=I+St，與功率-時(shí)間曲線相同，t表示運(yùn)動(dòng)時(shí)間，I為消耗無氧能量?jī)?chǔ)備獲得的運(yùn)動(dòng)距離，S表示最大有氧代謝時(shí)獲得的速度，即臨界速度。但是本研究隱含2個(gè)假設(shè)：1）運(yùn)動(dòng)員單位距離消耗的能量（C）與速度（v）無關(guān)；2）運(yùn)動(dòng)員在開始運(yùn)動(dòng)時(shí)迅速達(dá)到O2max。與跑步不同，游泳單位距離的能量消耗隨著速度的增加而增加，同時(shí)，運(yùn)動(dòng)員并不能在一開始就達(dá)到O2max，這會(huì)造成對(duì)I的低估。但是，若已知C與v之間的關(guān)系，研究者仍然可以通過校正運(yùn)用上面的公式計(jì)算游泳的CV[11]，即將最大攝氧量速度作為臨界速度，通過公式CV=（αO2max/a）1/（n+1）進(jìn)行計(jì)算。

因此，本文將這種方法，即方法3的結(jié)果作為運(yùn)動(dòng)員CV的真實(shí)值，研究了自由泳CV的不同方法之間的差異，發(fā)現(xiàn)利用不同距離-時(shí)間曲線的斜率（方法1）會(huì)造成大約3.62%的高估，大大低于Prempero等[11]的結(jié)果（11%），這可能是因?yàn)楸疚牟捎昧烁嗑嚯x-時(shí)間數(shù)據(jù)，從而減小了誤差。另外，該作者的研究還顯示，隨著速度的增加，擬合方程的截距會(huì)增加，也就是說消耗無氧儲(chǔ)備的運(yùn)動(dòng)距離增加，這與本研究的結(jié)果相同。

方法2所采用的方法隨速度的降低，耗時(shí)將大大延長(zhǎng)，測(cè)試結(jié)果低于“真實(shí)值”（7.24%），且個(gè)體間差異不大（SD=0.00），若將低估的數(shù)據(jù)應(yīng)用于實(shí)際訓(xùn)練，則運(yùn)動(dòng)員不能得到正確的強(qiáng)度刺激，不能達(dá)到良好的訓(xùn)練目標(biāo)。endprint

盡管本文將方法3作為“真實(shí)值”，但是方法3實(shí)施過程繁瑣，儀器要求較高，推廣較難。需要測(cè)定3個(gè)參數(shù)，即α、a和n，其中α為氧氣的能量當(dāng)量，通常取1 L氧氣可以產(chǎn)生20.9 kJ能量；而a和n是游泳速度與單位距離能量消耗關(guān)系中的參數(shù)，具有項(xiàng)目及個(gè)體差異，需要單獨(dú)測(cè)量。

4 結(jié)論

本文以方法3的結(jié)果作為參照，比較了3種方法測(cè)定自由泳運(yùn)動(dòng)員CV的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)方法1會(huì)造成一定程度上的高估（3.62%），但大大低于之前的研究（11%），因此，可在實(shí)際訓(xùn)練中應(yīng)用。而方法2速度較低時(shí)，耗時(shí)延長(zhǎng)，而且若沒有專業(yè)設(shè)備，運(yùn)動(dòng)員的游泳速度難以控制，不能維持特定速度的時(shí)間也難于掌握，因此，造成了較嚴(yán)重的低估（7.24%）。CV作為一種無創(chuàng)的、簡(jiǎn)便易行的指標(biāo)，用于評(píng)價(jià)游泳運(yùn)動(dòng)員的有氧能力，方法1能夠較為準(zhǔn)確地測(cè)定該指標(biāo)。

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