109 年 國立高雄大學運動健康與休閒學系碩士班《運動科學概論》

本題主要探討人體活動時的能量供應系統。人體活動所需能量主要來自於 ATP (三磷酸腺苷) 的分解，而 ATP 的再合成主要有兩種途徑：

1. 無氧系統 (Anaerobic System)：
   • 名稱: 磷酸肌酸系統 (Phosphagen System) 或 無氧醣酵解 (Anaerobic Glycolysis)。
   • 意義: 此系統不需氧氣參與，能快速地提供 ATP。
     • 磷酸肌酸系統: 儲存在肌肉中的磷酸肌酸 (Creatine Phosphate, CP) 能快速將磷酸基轉移給 ADP (二磷酸腺苷)，迅速生成 ATP。此系統主要供應高強度、短時間（約 0-10 秒）的運動能量，例如舉重、短跑衝刺。
     • 無氧醣酵解: 透過分解葡萄糖（來自血液或肌肉中的肝醣）產生 ATP，過程中不需氧氣，但會產生乳酸。此系統能提供中高強度、較短時間（約 10 秒至 2 分鐘）的運動能量，例如 400 公尺跑步。

本題在探討肌肉收縮的兩種主要類型。肌肉收縮時，其長度與張力的變化是運動表現的關鍵。依據肌肉長度是否改變以及張力與外力的關係，可將肌肉收縮分為兩大類：

1. 向心收縮 (Concentric Contraction)：

   • 定義: 在向心收縮過程中，肌肉產生的張力大於其所承受的外力（阻力），導致肌肉長度縮短，關節角度改變，使物體產生運動。
   • 範例: 舉起啞鈴時，肱二頭肌收縮使手臂彎曲；跑步時，股四頭肌收縮伸展膝蓋。這是我們一般認知中「肌肉收縮」的樣貌。

2. 離心收縮 (Eccentric Contraction)：

   • 定義: 在離心收縮過程中，肌肉產生的張力小於其所承受的外力（阻力），儘管肌肉仍在收縮（神經衝動仍在發出），但其長度卻被外力拉長。離心收縮的主要功能是控制或減緩物體的運動。

本題在探討運動選手常用的「肝醣超載法」(Carbohydrate Loading 或 Glycogen Supercompensation)，此方法旨在最大化肌肉和肝臟中的肝醣儲存量，以延長運動時間並提升耐力表現。其程序包含幾個關鍵階段：

傳統的肝醣超載法 (約七天週期)：

1. 第一階段：耗竭期 (Depletion Phase) (約 1-3 天)

   • 目的: 消耗體內現有的肝醣儲存。
   • 做法: 進行高強度、長時間的運動訓練，直至肌肉疲勞。同時，飲食上採取低碳水化合物（約佔總熱量 40-50%）的飲食。此階段會使身體進入「準備」儲存肝醣的狀態，並可能感到疲勞、易怒。

2. 第二階段：肝醣補充期 (Loading/Carbohydrate Loading Phase) (約 3-4 天)

   • 目的: 最大化肝醣的儲存。
   • 做法:
     • 飲食: 顯著提高碳水化合物的攝取量，通常佔總熱量的 70-80% 或更高（每公斤體重 8-12 克）。攝取的碳水化合物應以複合性碳水化合物為主，如米飯、麵包、馬鈴薯、義大利麵等，並確保足夠的水分攝取，因為肝醣儲存時會結合水分。

本題探討運動時人體產熱增加，為維持體溫恆定，身體會啟動散熱機制，以避免體溫過高。人體主要的散熱機制有兩種：

1. 輻射 (Radiation)：

   • 說明: 這是最主要的散熱方式之一，尤其是在環境溫度低於體溫時。人體會以紅外線的形式向周圍環境散發熱量。當環境溫度高於體溫時，輻射散熱效果會降低，甚至可能從環境吸收熱量。
   • 運動中的意義: 在涼爽的環境下運動，身體能透過輻射有效散熱。

2. 對流 (Convection)：

   • 說明: 熱量透過空氣或水的流動帶走。當身體表面的空氣（或水）被加熱後，會變輕向上流動，較冷的空氣（或水）則會補充過來，形成對流。風吹或水流的強度越大，對流散熱效果越好。
   • 運動中的意義: 運動時身體產生的熱量會使周圍空氣溫度升高，如果空氣能夠流動（如風或運動產生的風），則能有效帶走熱量。

除了上述兩種主要機制外，還有兩種重要的散熱機制，尤其在炎熱環境或高強度運動時扮演關鍵角色：

本題探討運動生物力學如何應用於提升運動員的表現。運動生物力學結合了人體運動學 (kinematics) 和人體動力學 (kinetics) 的原理，分析運動員在執行動作時的力學特性，進而提出改進策略。其主要應用途徑可歸納為以下三點：

1. 動作技術分析與優化 (Technique Analysis and Optimization)：

   • 說明: 運動生物力學利用各種測量工具（如高速攝影機、運動捕捉系統、力板、加速度計等）來分析運動員的動作。透過量化動作的運動學參數（如速度、加速度、角度、軌跡）和動力學參數（如作用力、力矩、功率），科學家可以精確地識別動作中效率低下、潛在傷害風險或表現瓶頸的環節。
   • 應用: 找出影響運動表現的關鍵因素，例如：跑步時足部著地的力學、跳躍時的騰空角度、投擲時的出手速度與角度、游泳時的划水效率等。進而提供具體的技術指導，幫助運動員修正動作，使其更有效率、更協調、更有力量。

2. 運動器材設計與改良 (Equipment Design and Improvement)：

   • 說明: 運動生物力學的原理也廣泛應用於運動器材的設計，以最大化運動員的表現並降低受傷風險。透過分析器材與人體互動時的力學關係，可以設計出更符合人體工學、更具功能性的器材。
   • 應用:

本題探討動能 (Kinetic Energy, KE) 的概念及其不同形態。動能是物體因運動而具有的能量。根據牛頓力學，一個質量為 $m$、速度為 $v$ 的物體，其平動動能 (Translational Kinetic Energy) 的大小由公式 $KE = \frac{1}{2}mv^2$ 計算。然而，物體的運動是複雜的，其總動能可以分解為幾個不同的部分。題目要求說明「動能的三種形態」，這通常是指一個物體的總動能可以由其不同類型的運動來表示：

1. 平動動能 (Translational Kinetic Energy)：

   • 說明: 這是我們最常理解的動能，指物體質心 (center of mass) 的運動所產生的動能。當物體整體沿直線或曲線移動時，就具有平動動能。
   • 公式: $KE_{trans} = \frac{1}{2}mv_{cm}^2$，其中 $m$ 是物體的質量，$v_{cm}$ 是質心的速度。
   • 運動中的例子: 一輛汽車在公路上行駛，一個鉛球被投出，一個跑步運動員。

2. 轉動動能 (Rotational Kinetic Energy)：

   • 說明: 當物體繞著一個軸進行旋轉運動時，其各部分質點的運動所產生的動能。即使物體的質心不移動，物體本身也可能在旋轉。

本題探討運動員在競賽中所經歷的壓力 (Competitive Stress) 是一個動態過程，涉及多個相互作用的要素。運動心理學家將壓力視為一種情境與個人之間互動的結果，通常可由以下四個關鍵要素來描述：

1. 情境 (Situation)：

   • 說明: 指的是引發壓力的外部或內部誘因。在運動競賽中，這可能包括：
     • 外部情境: 比賽的重要性（如奧運會、決賽）、對手的能力、裁判的判決、觀眾的期待、教練的壓力、比賽的環境（如天氣、場地）。
     • 內部情境: 運動員對比賽的預期、過去的比賽經驗（成功或失敗）、個人目標。
   • 意義: 情境是壓力的起點，提供壓力源。

2. 認知評估 (Cognitive Appraisal)：

   • 說明: 這是壓力過程中的核心環節。運動員會對情境進行主觀的評估，判斷該情境對自己是否構成威脅 (threat) 或挑戰 (challenge)。
     • 威脅評估: 認為情境超出了自身能力，可能導致失敗、損失或傷害。
     • 挑戰評估: 認為情境雖有難度，但自己有能力應對，甚至可以透過努力獲得成功或成長。
   • 意義: 運動員的認知評估決定了他們如何感知壓力，並直接影響後續的身心反應。例如，同樣的比賽，一位認為是「威脅」的運動員可能感到焦慮，而另一位認為是「挑戰」的運動員則可能感到興奮。

本題探討「跨理論模式」(Transtheoretical Model, TTM)，又稱為改變階段模式 (Stages of Change Model)，該模式由 Prochaska 和 DiClemente 提出，用於解釋和促進個人行為的改變，特別是健康相關行為。該模式認為行為改變是一個過程，而非單一事件，並且人們在改變行為時會經歷一系列階段。而促使改變發生的關鍵因素，主要有以下三個：

1. 改變階段 (Stages of Change)：

   • 意義: 這是跨理論模式的核心概念，它描述了人們在採取新行為或停止舊行為時所經歷的六個階段：
     • 前期思考 (Precontemplation): 對於改變行為沒有意識或不打算在未來六個月內改變。
     • 思考 (Contemplation): 開始意識到問題，並考慮在未來六個月內改變。
     • 準備 (Preparation): 準備在未來一個月內採取行動，並可能已進行小規模嘗試。
     • 行動 (Action): 已採取具體行動改變行為，且持續時間少於六個月。
     • 維持 (Maintenance): 已採取行動，並努力維持新行為超過六個月。
     • 終止 (Termination): 達到零誘惑，且新行為已成為習慣，不會再回到舊行為（此階段並非所有行為都能達到）。
   • 如何促使改變: 了解個體處於哪個階段，是制定有效介入策略的基礎。例如，對前期思考者，應先提高其對問題的意識；對準備階段者，則應提供具體的行動計畫和支持。

2. 改變過程 (Processes of Change)：

   • 意義: 這是促使個體從一個改變階段進入下一個階段的具體策略和技巧。跨理論模式提出了十種改變過程，可以分為兩大類：
     • 認知過程 (Cognitive Processes): 著重於改變想法、態度和信念。

本題探討運動產業的分類。運動產業是一個複雜且多元的集合體，涵蓋了與體育活動相關的各種產品、服務、組織和活動。根據「運動產業市場、本質及產生方式」來區分，運動產業通常可歸納為以下三大類：

1. 運動賽事與表演產業 (Sports Events and Performance Industry)：

   • 市場: 主要市場是觀眾、粉絲、媒體轉播權購買者。
   • 本質: 核心是提供觀賞性的運動比賽、表演或活動。其價值在於運動員的競技表現、比賽的戲劇性、娛樂性以及粉絲的參與感。
   • 產生方式: 透過舉辦職業或業餘體育賽事、表演、演唱會等活動來產生收入。
   • 舉例:
     • 職業運動聯盟: 中華職棒大聯盟 (CPBL)、美國國家籃球協會 (NBA)、英格蘭足球超級聯賽 (Premier League)。
     • 國際大型賽事: 奧林匹克運動會 (Olympic Games)、世界盃足球賽 (FIFA World Cup)。
     • 單項運動表演: 拳擊比賽、網球大滿貫賽事、田徑大獎賽。
     • 電子競技賽事 (Esports): 英雄聯盟世界冠軍賽。

2. 運動用品與設備產業 (Sports Goods and Equipment Industry)：

   • 市場: 主要市場是參與運動的運動員、健身者、休閒運動者。
   • 本質: 製造和銷售與運動相關的產品，包括運動服飾、鞋類、器材、配件等。其價值在於產品的功能性、品質、設計、品牌形象以及對運動表現的輔助。
   • 產生方式: 透過設計、製造、行銷和銷售運動相關的實體商品來產生收入。
   • 舉例:

本題探討體適能 (Physical Fitness) 的分類。體適能是指一個人能夠有效率地執行日常活動，並且在執行這些活動時，仍有足夠的精力應付額外的緊急狀況，同時也能保持健康、充滿活力的生活方式。體適能的內涵廣泛，依據其適用範圍和評估目的，通常可將體適能分為兩大類：

1. 健康相關體適能 (Health-Related Physical Fitness)：
   • 意義: 指與維持良好健康、降低慢性疾病風險以及提高生活品質相關的身體能力。這些成分即使在非運動的日常生活中也能發揮作用，並且是預防疾病（如心血管疾病、第二型糖尿病、某些癌症）的關鍵。
   • 主要成分:
     • 心肺耐力 (Cardiorespiratory Endurance): 身體長時間從事中低強度運動的能力，主要依賴心臟、肺臟和血管系統的效率。
     • 肌肉適能 (Muscular Fitness): 包括：
       • 肌肉力量 (Muscular Strength): 單次最大收縮所能產生的最大力量。
       • 肌肉耐力 (Muscular Endurance): 肌肉在一段時間內持續收縮或重複收縮的能力。
     • 身體組成 (Body Composition): 指身體內脂肪、瘦組織（肌肉、骨骼、器官）的比例。健康的身體組成通常意味著較低的體脂肪率。
     • 柔軟度 (Flexibility): 關節在最大活動範圍內活動的能力，與肌肉、肌腱、韌帶的彈性有關。
   • 適用範圍: 與日常生活的體力、健康狀況、疾病預防直接相關。