人类的竞技运动营养学是一门研究运动员在训练和比赛中如何通过合理饮食来提高运动表现，恢复体能，预防伤病的科学，它涉及到食物的营养成分，运动员的能量需求，饮食的时间和量，以及饮食与运动表现之间的关系等多个方面。
运动员的能量需求是竞技运动营养学的重要研究对象，运动员的能量需求取决于他们的年龄，性别，体重，身高，训练强度和持续时间等因素，如果能量摄入不足，运动员可能会感到疲劳，无法完成训练或比赛；如果能量摄入过多，运动员可能会增加体重，影响运动表现，运动员需要根据自己的具体情况来确定合适的能量摄入量。
运动员的饮食应该包含足够的蛋白质，碳水化合物和脂肪，蛋白质可以帮助修复和重建肌肉组织，提高运动表现；碳水化合物可以快速提供能量，防止运动员在训练和比赛中出现低血糖；脂肪虽然不直接提供能量，但是对激素的合成和身体的正常功能有重要作用，运动员的饮食还应该包含足够的维生素和矿物质，以支持身体的正常运作。
运动员的饮食时间和量也非常重要，运动员需要在训练前2-3小时吃一顿含有足够碳水化合物和少量蛋白质的大餐，以提供训练所需的能量；在训练后1-2小时内吃一顿含有足够蛋白质和少量碳水化合物的小餐，以帮助恢复体能，运动员还应该在训练期间定期补充水分和电解质，以防止脱水和电解质失衡。
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饮食与运动表现之间的关系是竞技运动营养学的一个重要研究方向，研究发现，通过合理的饮食调整，运动员可以提高运动表现，减少伤病，延长职业生涯，一些运动员通过提高碳水化合物的摄入量，改善了他们在高强度间歇训练中的表现；一些运动员通过降低脂肪的摄入量，减少了他们患心脏病的风险。