運動的生理機制
人類在進行運動時，有多種器官或系統直接間接發揮作用共同維持動作的進行與人體的安全，而產生運動的原動力則是肌肉和神經。從運動的角度而言，肌肉是許多器官中最重要的，因為肌肉收縮與伸展，共同牽動骨骼產生運動，而支配肌肉收縮與放鬆的是神經，因此神經肌肉系統對運動的產生極為重要。隨意運動的產生是由大腦皮層運動區所發生的神經衝擊沿著錐體徑路下行到脊髓，再經由運動神經纖維使肌肉收縮，經帶動骨骼及肢體變化而形成運動。
我們要進一步了解，在肌肉收縮產生運動的過程中，尚須藉助直接能源三磷酸腺苷（ATP）分解釋放出來的大量能量供應才能完成。此外，骨骼肌在運動時耗氧量增加，所產生的二氧化碳和廢物也隨著增加，因此必須依賴呼吸和循環系統共同配合才行。此外，在運動中，許多內分泌腺體也加入運作的行列，以調節代謝和循環的功能。
由上可知，若無肌肉進行收縮，就無運動產生，若無全身各器官的協調配合，亦無肌肉收縮（運動）可言。
體適能的基本要素
體適能可分成兩類，即健康體適能及運動體適能，其基本要素分別說明於下：
健康體適能──直接與良好健康有關的基本要素
1. 心肺耐力：人體長時間持續活動的能力，也是人體運送氧氣和營養素到全身重要能力，以持續長時間運動的能力。
肌耐力訓練
2. 肌力和肌耐力：肌力是肌群在抬舉、移動或推動某一阻力時所產生的力量；肌耐力則是肌肉持續收縮或反覆收縮的能力。
3. 柔軟度：是指關節能夠活動範圍的大小。
4. 身體組成：身體脂肪和脂肪以外組織（肌肉、骨骼及其他）占體重的比例。
運動的能量來源
人體運動的直接能源來自我們人體大多數細胞內所儲存的物質，特別是肌肉細胞中的三磷酸腺苷（ATP）的化合物。我們三餐攝取的食物，經分解所釋放的能量，無法直接作功，而是用來製造ATP。因此，運動的能源實際是來自ATP分解產生的能量。由於身體內的ATP非常有限，在任一時間中，身體只存有80至100克，充其量也只能提供幾秒鐘的爆發性衰竭運動，為了維持較長的運動需要，必須仰賴另外的方式以提供運動時所需的ATP。
第一種提供能量的方式為磷酸肌酸系統：此一系統的燃料為磷酸肌素，當它分解時能釋出大量能量，迅速的再合成ATP。在短跑、跳躍及踢球等僅需數秒鐘完成的活動，其主要能源即仰賴這個系統供應。
第二種提供能量的方式為乳酸系統：此一系統的燃料為醣，當醣在缺氧情況下只能產生少量的ATP，並形成乳酸的副產物。在1至3分鐘間最大速率的運動，如400或800公尺賽跑，即非常依賴乳酸系統提供能量。但在肌肉及血液中乳酸積聚很高時，即會造成暫時性肌肉疲勞。
第三種提供能量的方式為有氧系統：此一系統的燃料為碳水化合物、脂肪和蛋白質。在有氧情況下，上列營養素完全分解成二氧化碳和水，產生大量的ATP，且無疲勞副產物。有氧系統優先用於耐力性的運動，如二、三分鐘以上的運動乃至於馬拉松等項目都是典型的有氧運動。
運動的能量耗氧型態
如上所述，ATP為運動的直接能源，而供應ATP的方式有：磷酸肌酸系統、乳酸系統及有氧系統。前兩種系列在體內發生的化學反應不需要氧介入，稱為無氧路徑；後一種系列的化學反應必須要氧介入，稱為有氧路徑。運動時的能量固然是由無氧路徑與有氧路徑供應，但兩種途徑所提供的能量比例則需視運動的時間及強度而定。
一般而言，強度大、時間較短的運動，如二、三分鐘以內最大速率的運動方式，其主要的耗氧型態是無氧路徑，這些運動包括跳遠、跳高、投擲、100公尺、200公尺、400公尺等項目。反之，強度小、時間較長的運動，如五分鐘或更長時間的運動方式，主要的耗氧型態為有氧路徑，這些運動包括5000公尺賽跑、1500公尺游泳、馬拉松、競走等項目。
除了無氧路徑及有氧路徑兩種耗氧型態外，尚有介於無氧及有氧兩種路徑間的交互作用，即無氧與有氧比例各半的中間型態運動，如800公尺、1500公尺賽跑，200公尺、400公尺游泳等項目，無氧與有氧兩種路徑同樣的重要。
由圖可觀察到，上半部的運動項目，運動的能量耗氧型態傾向於無氧，而下半部的運動項目則較傾向有氧型。
圖：各項運動的耗氧比例
肌肉運動時的疲勞
疲勞的定義
每個人在工作或運動時都會有疲勞的現象發生，例如工作時生產量降低或賽跑時速度減慢下來都是；在運動的場合中，所謂疲勞是指因運動而導致運動能力下降的現象。根據1982年國際運動生化學會議，曾對運動性疲勞提出較為恰當的概念：「疲勞是有機體的生理過程，無法將其機能保持在某一種特定水平，或不能維持所預定的某一運動強度。」
疲勞的種類
1. 全身疲勞與局部疲勞：這是根據因全身運動或局部運動而引起的疲勞予以分類。例如馬拉松賽跑後整個身體精疲力竭，是屬於全身疲勞；而像重量訓練雙臂彎舉反覆多次之後，主要疲勞集中於上臂，是屬於局部疲勞。
2. 急性疲勞與慢性疲勞：在一次訓練或運動後發生的疲勞，不久以後即可消除的疲勞稱為急性疲勞；如果在運動訓練後次日，疲勞仍未充分消除，因而累積下來，於是身體器官和神經系統開始不正常，引發各種不適症狀，即所謂慢性疲勞。
3. 精神疲勞與身體疲勞：由於心理的緊張或壓力，使出道不久的運動員在參加重大比賽時，出現手腳發軟，四肢無力，此乃精神疲勞；而實際運動訓練所造成的肉體疲勞謂之身體疲勞。
4. 中樞疲勞與末梢疲勞：因中樞神經系統機能降低所引起的疲勞稱為中樞疲勞；而因運動神經、肌肉本身等所引起的疲勞稱為末梢疲勞。
女性運動的生理須知
女子進入青春期以後，性徵逐漸明顯，與男性的差距加大。一般而言，女子的四肢較短，軀幹較長，肩胸較窄，上臂較細，骨盆較寬。此外，女子體脂肪比例較高，肌肉組織較少，心臟及胸廓較小，因此，在運動能力上不及男子。整體言之，女性因為生理因素，女性在運動時應注意下列事項：
女性可在任何運動項目互相比賽
1. 青春期前，男女可一起參與各種運動及體育課。
2. 假使體格、體重、技術和身體成熟相稱，只要在運動和競技中安全維護妥善，女性可在任何運動項目互相比賽。
3. 女性透過運動訓練，不僅可以改善體適能、敏捷性、肌力、耐力和心理健康，而且對於月經、將來懷孕和分娩不會有不良影響。
4. 由於女性在青春期後，單位體重的肌肉量較少，因此不適宜和男子參加激烈碰撞性運動，以免造成身體傷害。
5. 只要學校或社區提供機會，則天賦良好的女性運動員可和男子參加運動團隊活動。
6. 女性可以參加長距離跑，並無科學證據認為長跑對於健康而有訓練的女運動員有何不妥。
7. 女性在經期中是否適合參與運動，往往因人而異，但大部分醫生認為不適宜參加容易引起較多出血量的運動項目（如長跑、器械體操），並反對在經期中游泳，以免細菌感染。
