根據肘屈肌的最大等長力量與肘屈曲角度關係圖,下列敘述何者正確?①肘屈曲等長收縮力量之大小受力臂長度影響 ②肘屈曲90°可負荷最重物品 ③肘屈曲等長收縮力量受肘關節彎曲角度影響 
詳細解析
本題觀念
肘屈肌的最大等長力量不是在所有角度都相同,而是受到肌肉長度、肌肉可產生的力量,以及肌肉作用線到肘關節中心之內力臂共同影響。當關節角度改變時,肌肉的長度與力臂也會改變,因此同一組肘屈肌在不同角度能形成的關節力矩與可表現力量會不同。
作答時先把圖上的峰值與三個敘述對照,再分清楚「肌肉力量」與「關節力矩」的關係。圖中90°附近的峰值表示本題設定下肘屈肌的最大等長力量最高,這也使手持物品時能產生較大的抗阻能力;因此三個敘述都要保留。
影像分析
圖表的橫軸是肘屈曲角度,縱軸是肘屈肌的最大等長力量。曲線由30°到60°逐漸上升,在90°達到最高點,到了120°又下降。讀圖時不應只看角度數字,而要先找出力量峰值,再把峰值位置與肌肉長度—張力及力臂變化連起來。90°的最高點支持②;曲線隨角度先升後降,支持③;而力矩等於肌肉力量乘以內力臂,支持①。
選項分析
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A 僅①:不正確。 ①本身的方向正確。肘屈肌的作用效果不只取決於肌肉能產生多少張力,也取決於內力臂;內力臂改變時,同樣的肌肉力量能形成的關節力矩也會改變。不過,圖表同時顯示力量會隨肘關節角度變化,③也正確,所以不能只選①。
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B 僅①③:不正確。 ①與③都能由生物力學原理及曲線變化支持,但②也符合圖表。90°時曲線位於最高點,代表在本題的測試條件下,肘屈肌能表現最大的等長力量;若手持物品的條件相同,這個角度具有較大的負重能力,因此不能排除②。
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C 僅②③:不正確。 ②與③正確,但①不能刪除。肌肉對肘關節的旋轉作用是力量和內力臂的乘積,內力臂是把肌肉收縮力量轉換成關節力矩的重要幾何條件。關節角度一改變,肌肉力量與力臂的組合就可能改變,故①也成立。
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D ①②③:正確。 ①說明力量表現與力臂有關;②抓到圖表在90°的力量峰值;③指出最大等長力量會隨肘關節彎曲角度而變。三個敘述互相一致,故選D。
答案解析
本題答案為 D。肘屈肌在某一角度能否產生較大作用,取決於肌肉本身的最大力量潛能與內力臂長度;肌肉長度—張力關係也會隨肘角度改變。這些因素合併後形成力量—角度曲線,所以曲線不會是一條水平線。
依圖表,90°是最高峰,表示題目指定的肘屈曲角度下最大等長力量最高。當前臂與手部承受外在物品重量時,外力相對於肘關節的力矩也會受姿勢影響;在本題情境中,90°同時對應較有利的內外力矩條件,因而可負荷最重物品。需要留意的是,這是依圖表與固定測試條件作答,不代表每個人的實測峰值都必定完全落在同一角度。
核心知識點
- 等長收縮: 關節角度固定、肌肉產生張力但沒有明顯關節位移;測得的力量會受到角度與測試姿勢影響。
- 內力臂與力矩: 肌肉對肘關節形成的內力矩,可用肌肉力量乘以內力臂理解;力臂越有利,越能把收縮力量轉成旋轉作用。
- 肌肉長度—張力: 肌肉在不同長度的主動張力不同,肘屈曲角度改變時,肘屈肌的長度與張力潛能也會改變。
- 角度—力量曲線: 判讀曲線先找峰值,再看上升與下降趨勢;本圖90°為峰值,30°、60°與120°的表現較低。
- 負重判斷: 手持物品的能力不只看肌肉力量,還要合併外力臂、物品重量與肘關節姿勢;本題以90°的圖表峰值作為判斷依據。
參考資料
- Variation of muscle moment arms with elbow and forearm position
- A Bio-mechanical Model for Elbow Isokinetic and Isotonic Flexions
- Elbow and Forearm,Neumann 人體動作學教材,肘屈肌與肘屈肌力矩章節(本機教材)。
- Biomechanical Principles,Neumann 人體動作學教材,阻力運動與內外力矩章節(本機教材)。