109 地方特考三等 體育行政 運動自然科學 考古題詳解

109 年・地方特考・三等・體育行政
試題代碼 運動自然科學

第 一 題25 分

科學化運動訓練是教練和選手們努力提升選手運動表現的重要法門,請詳述「最大攝氧量(maximal oxygen uptake,或寫為 V˙O2max⁡\dot{V}O_{2\max})」的運動生理意義以及「最大攝氧量」的單位,並解讀下圖運動訓練的生理意義,同時寫出運動訓練提升最大攝氧量的可能生理因素。

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核心觀念

最大攝氧量(V˙O2max⁡\dot{V}O_{2\max})是人體在漸增運動、達最大努力時,單位時間內能攝取、運送並利用氧氣的最高速率,常用來評估心肺耐力及有氧運動能力。它反映呼吸、循環、血液運氧與骨骼肌利用氧氣等環節的整體能力。

可用 Fick 原理表示:

V˙O2=Q×(CaO2−CvO2)=HR×SV×(CaO2−CvO2)\dot{V}O_2 = Q \times (C_aO_2-C_vO_2) = HR \times SV \times (C_aO_2-C_vO_2)

其中 QQ 為心輸出量,HRHR 為心率,SVSV 為每搏輸出量,CaO2−CvO2C_aO_2-C_vO_2 為動靜脈氧差。達最大運動時的攝氧量即為最大攝氧量;若測驗中沒有出現攝氧量平台,常以「最高攝氧量」(V˙O2peak\dot{V}O_{2peak})表示。

單位

最大攝氧量有兩種常用表示方式:

  • 絕對值:L/minL/min 或 mL/minmL/min,表示每分鐘攝取的氧氣總量。
  • 相對值:mL⋅kg−1⋅min−1mL\cdot kg^{-1}\cdot min^{-1},表示每公斤體重每分鐘攝取的氧氣量,便於比較不同體重者。

解圖與生理意義

圖的橫軸是運動強度占個人最大攝氧量的百分比(%V˙O2max⁡\%\dot{V}O_{2\max}),縱軸是血乳酸濃度(mmol/Lmmol/L)。未訓練者的血乳酸約從 60%60\% 至 70%V˙O2max⁡70\%\dot{V}O_{2\max} 開始明顯上升;訓練者則約到 80%80\% 至 85%V˙O2max⁡85\%\dot{V}O_{2\max} 才出現明顯上升。同一相對運動強度下,訓練者的血乳酸濃度也較低。

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第 二 題25 分

請以訊息處理手段(information processing approach)中動作編序的限制(limitations in movement programming)觀點,說明個體在面對假動作時所產生的心理不應期(psychological refractory period, PRP)以及刺激出現時間差(stimulus-onset asynchrony, SOA)對其動作表現的影響。

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核心觀念

本題考查訊息處理觀點中的動作編序限制,以及個體面對假動作時的心理不應期(psychological refractory period, PRP)與刺激出現時間差(stimulus-onset asynchrony, SOA)如何影響反應表現。

  • 動作編序:個體須辨識刺激、選擇反應,再把所需動作組織成可執行的動作程序。面對假動作時,必須先判斷對手的動作線索,再決定是否改變原先的反應。
  • 心理不應期(PRP):短時間內接連出現兩項刺激時,第一項刺激的反應選擇尚未完成,第二項刺激的反應選擇便會受到延遲的現象。這主要反映中央訊息處理的瓶頸,尤其是反應選擇階段。
  • 刺激出現時間差(SOA):第一項刺激與第二項刺激開始出現的時間間隔。SOA 越短,兩項刺激的處理重疊越多,第二項反應通常延遲越明顯;SOA 拉長後,延遲逐漸減少。

解題方法

依「假動作造成的刺激序列—反應選擇瓶頸—動作表現結果」說明即可。假動作先提供一項容易引發初步反應的線索,隨後真正的動作方向或意圖又形成第二項刺激;個體若已依第一項線索開始選擇或編排動作,便須抑制或修正原反應,再處理第二項刺激。

在典型 PRP 作業中,第一項刺激為 S1S_1、第二項刺激為 S2S_2,兩者的刺激出現時間差為 SOASOA。第二項反應時間可概括為:

RT2=T前段處理+T反應選擇等待+T後段處理RT_2 = T_{\text{前段處理}} + T_{\text{反應選擇等待}} + T_{\text{後段處理}}

當 SOASOA 短,S2S_2 的辨識可能已開始,但反應選擇須等待 S1S_1 的反應選擇完成,因此 RT2RT_2 增加;當 SOASOA 長,等待時間縮短,PRP 效應也減弱。

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第 三 題25 分

請舉出兩項評估老人心肺適能之方法,並說明理由、測驗流程與注意事項。

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核心觀念

本題測驗的是:能否依老人的身體功能與安全需求,選用合適的心肺適能測驗,並說明測驗依據、流程與安全注意事項。

心肺適能反映身體攝取、運送與利用氧氣的能力,常以最大攝氧量(VO2max⁡VO_{2\max})或次最大運動反應評估。老人可能有慢性病、平衡能力下降或運動耐受度較低,因此測驗應選擇低衝擊、容易控制強度且便於觀察生理反應的方法。正式測驗前應篩檢健康狀況,並依受測者能力調整或停止測驗。

解題方法

採用「兩種不同測驗情境」作答:一種在場地中以步行距離評估功能性心肺耐力;另一種使用固定式腳踏車,以分級負荷觀察運動反應。每種方法依序交代評估理由、流程及注意事項,便能完整回應題目。

方法一:六分鐘走路測驗(Six-Minute Walk Test, 6MWT)

**理由:**測驗方式接近日常步行,器材需求低,能評估受測者在自我選擇速度下的功能性運動能力,適合許多可獨立行走的老人。測驗距離與過程中的心率、血壓、血氧及自覺用力程度,可共同作為心肺耐力與運動耐受度的參考。

流程:

  1. 測驗前確認健康狀況、用藥、近期症狀及步行能力;測量並記錄安靜心率、血壓、血氧與自覺用力程度。
  2. 在平坦、無障礙的直線走道設置標記,說明受測者須在六分鐘內往返行走,目標是盡量走遠,但可以減速或停下休息。
  3. 開始計時並記錄完成的圈數與總距離。依測驗規範提供固定、標準化的時間提示,不額外催促。
  4. 六分鐘結束時停止行走,記錄總距離;立即評估心率、血壓、血氧、自覺用力程度及任何不適,並觀察恢復情形。

**注意事項:**測驗路線、指示語與鼓勵方式應一致,以利比較。受測者應穿著合適鞋具,必要時使用平日慣用的助行器。測驗期間若出現胸痛、明顯呼吸困難、暈眩、步態不穩、臉色異常或血氧顯著下降,應立即停止並依現場應變流程處理。結果會受走道長度、轉身次數、練習效應及健康狀況影響,宜在相同條件下比較。

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第 四 題25 分

某運動員足球場上踢足球,最多能把足球踢出 5050 公尺遠。請計算出此足球飛出時的初速度、飛行過程中的最大離地高度及在空中飛行的時間。(不計空氣阻力及球體之旋轉,重力加速度以 10 m/s210\ \mathrm{m/s^2} 計算。)

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核心觀念

本題考拋體運動。忽略空氣阻力與球體旋轉時,足球的水平速度保持不變,鉛直方向則受重力加速度 g=10 m/s2g=10\ \mathrm{m/s^2} 作用。足球以仰角 θ\theta 踢出,初速度可分解為水平分量 v0cos⁡θv_0\cos\theta 與鉛直分量 v0sin⁡θv_0\sin\theta。

同一高度起飛、落地時,射程 RR 為

R=v02sin⁡2θgR=\frac{v_0^2\sin 2\theta}{g}

飛行時間 TT 與最大離地高度 HH 分別為

T=2v0sin⁡θg,H=v02sin⁡2θ2gT=\frac{2v_0\sin\theta}{g},\qquad H=\frac{v_0^2\sin^2\theta}{2g}

解題方法

題目指出足球「最多能踢出 5050 公尺遠」,表示射程已達最大值。由射程公式可知,在初速度固定時,sin⁡2θ\sin 2\theta 最大為 11,因此最大射程發生於 2θ=90∘2\theta=90^\circ,也就是 θ=45∘\theta=45^\circ。

代入最大射程公式 R=v02/gR=v_0^2/g:

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