物理課堂因魔術(shù)而精彩

田沖 石堯

摘?要：由于很多魔術(shù)背后的實(shí)質(zhì)原因都是常見的物理規(guī)律和物理原理，因此為了增強(qiáng)引課的趣味性，喚醒學(xué)生內(nèi)心的情感體驗(yàn)，筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從力、熱、光、電四個(gè)方面分別列舉了可以在教學(xué)引課環(huán)節(jié)使用的魔術(shù)，希冀達(dá)到交流學(xué)習(xí)的目的.

關(guān)鍵詞：物理課堂;物理教學(xué);魔術(shù)課例

文章編號(hào)：1008-4134（2019）18-0043中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1?提出問題

一直以來， 魔術(shù)都因其神秘莫測的現(xiàn)象而引起人們的巨大興趣和不斷遐想.作為一種高智慧的表演藝術(shù)，魔術(shù)總能抓住人們的好奇心，制造出種種不可思議的“反常”現(xiàn)象.其實(shí)，很多魔術(shù)背后的實(shí)質(zhì)都是些常見的物理規(guī)律和原理.如果教師能夠選擇與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的魔術(shù)，將它們?cè)谖锢碚n堂教學(xué)中進(jìn)行展示，無疑有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)其觀察、推理、分析、判斷等思維能力的培養(yǎng).

2?精彩魔術(shù)課例舉隅

新課導(dǎo)入是課堂教學(xué)的首要環(huán)節(jié)， 它可以將學(xué)生的注意力集中到所要學(xué)習(xí)的新知識(shí)上.成功的引課將極大提升學(xué)生的聽課效率，誠如孔子所言：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”.接下來，為增強(qiáng)引課的趣味性，喚醒學(xué)生內(nèi)心的情感體驗(yàn)，筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從力、熱、光、電四個(gè)方面分別列舉一些在教學(xué)引課環(huán)節(jié)中使用的魔術(shù)（見表1），希冀達(dá)到拋磚引玉的目的.

2.1?氣球花環(huán)

魔術(shù)現(xiàn)象：老師事先準(zhǔn)備好一些已充氣的氣球，并把氣球粘成一個(gè)氣球花環(huán)（如圖1所示），然后用鼓風(fēng)機(jī)對(duì)著氣球花環(huán)上邊沿吹風(fēng)，這時(shí)學(xué)生會(huì)看到氣球花環(huán)在空氣中漂浮并轉(zhuǎn)動(dòng)起來（如圖2所示）.

原理揭秘：該魔術(shù)借助了“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”，即流速越大的位置，壓強(qiáng)越小.當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)對(duì)著氣球花環(huán)吹氣時(shí)（如圖3所示），由于空氣流速增大，造成氣球上方的壓強(qiáng)減小，從而對(duì)氣球花環(huán)的壓力減小，由此使氣球花環(huán)上、下表面產(chǎn)生壓力差，形成向上的合力，把氣球花環(huán)托了起來，同時(shí)由于風(fēng)向是變化的，所以氣球花環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)起來了.

2.2?吹水瓶

魔術(shù)現(xiàn)象：兩位魔術(shù)師在兩個(gè)相同的瓶中裝入等質(zhì)量的水，然后各自對(duì)手中的瓶子“施展魔力”，魔術(shù)師甲用手堵住瓶口，并上、下晃動(dòng)瓶子;魔術(shù)師乙用手堵住瓶口，只用手按捏瓶子而不去晃動(dòng).然后兩人同時(shí)松開堵住瓶口的手，讓水從瓶中流出.觀眾會(huì)觀察到魔術(shù)師甲瓶子中水的流速明顯快于魔術(shù)師乙瓶中水的流速（如圖4所示）.

原理揭秘：這個(gè)魔術(shù)涉及的物理知識(shí)是“大氣壓強(qiáng)”.魔術(shù)師乙沒有晃動(dòng)水瓶，水自然下流的過程中，勢(shì)必造成瓶內(nèi)上部分氣體壓強(qiáng)變小，外界大氣壓強(qiáng)對(duì)漏出的水有一定阻礙作用，造成水流動(dòng)的速度變慢.魔術(shù)師甲上下晃動(dòng)瓶子的過程中，水會(huì)形成一個(gè)漩渦，漩渦中間是空的，這樣一來，外界的空氣就順著這個(gè)“旋渦”進(jìn)到了瓶子內(nèi)的上部分，使瓶內(nèi)外大氣壓一致，水由于受到重力就流下來了.

2.3?意念捏瓶

魔術(shù)現(xiàn)象：魔術(shù)師在一個(gè)透明的塑料瓶中裝滿水，并將塑料瓶水平旋轉(zhuǎn)一周，沒有水流出.接下來，魔術(shù)師將瓶子倒置在托盤內(nèi).然后隔空（不接觸）對(duì)瓶子施展“魔法”——做出捏瓶的動(dòng)作，隨著魔術(shù)師不斷在空氣中捏按瓶子，瓶子逐漸變癟，看起來“真的”被魔術(shù)師用意念“捏”癟.（如圖5所示）

原理揭秘：魔術(shù)所使用的塑料瓶的瓶蓋上有一小孔，在魔術(shù)表演之前，魔術(shù)師將這個(gè)小孔用透明膠帶封住，給觀眾瓶子完好無缺之感.而紅色塑料托盤中有一個(gè)塑料針，當(dāng)魔術(shù)師將塑料瓶倒置在紅色塑料托盤中時(shí)，塑料針就會(huì)把透明膠帶扎破，水由于重力的作用從瓶中慢慢流出.隨著水從塑料瓶中流出，瓶內(nèi)大氣壓逐漸減小.由于瓶內(nèi)大氣壓小于瓶外大氣壓，于是塑料瓶便被外界大氣壓給“捏”癟.（如圖6所示）

2.4?反重力水瓶

魔術(shù)現(xiàn)象：魔術(shù)師在玻璃瓶中裝滿水，并在瓶口處蒙上一層紗布（紗布可交給學(xué)生檢查，以確認(rèn)紗布可以透水），然后將瓶子倒置，會(huì)發(fā)現(xiàn)并沒有水漏出，隨后用牙簽輕輕穿過紗布，并使牙簽通過紗布進(jìn)入到瓶中，繼而漂浮.奇妙的是，此時(shí)同樣沒有水漏出來（如圖7所示）.

原理揭秘：水表面有一種使其表面積盡量縮小成弧形的力（如圖8所示），稱為表面張力.當(dāng)玻璃瓶倒置后，由于表面張力的存在，水不會(huì)漏出來.而當(dāng)牙簽輕輕穿過紗布時(shí)，牙簽也沒有破壞水表面的張力，所以水仍然不會(huì)漏出.

2.5?點(diǎn)水成冰

魔術(shù)現(xiàn)象：魔術(shù)師先向玻璃杯內(nèi)倒入一些水，然后將一塊神秘晶體（即冰塊）與杯中的水接觸（如圖9所示），這時(shí)奇妙的事情發(fā)生了，水瞬間結(jié)成了冰.

原理揭秘：將純水冷卻使其溫度略高于水的凝固點(diǎn)，然后加入一個(gè)冰塊（冰塊觸碰水面后），由于冰塊溫度遠(yuǎn)低于純水溫度，純水將會(huì)向冰塊持續(xù)放熱，并能很快達(dá)到凝固點(diǎn).因此，我們會(huì)看到水在眼前立即成冰的“奇妙”現(xiàn)象.

2.6?人體分割術(shù)

魔術(shù)現(xiàn)象：如圖10所示，老師用一個(gè)暗箱扣住某位合作者的頭部，然后將一把把尖刀從盒子側(cè)面插入盒中，并不時(shí)詢問合作者的狀況：“怎么樣？還好嗎？”這時(shí)，盒子中傳出合作者的回答：“我很好，繼續(xù)吧”.轉(zhuǎn)眼間，數(shù)把尖刀插入了箱子，而合作者依然安然無恙，還不時(shí)向觀眾揮手.

原理揭秘：這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理其實(shí)是平面鏡成像規(guī)律，箱子里裝有平面鏡，并將合作者的頭部和插入的尖刀隔成了兩個(gè)空間（如圖11所示），由于平面鏡成像效果而產(chǎn)生的視覺誤差，使觀眾覺得他們兩者在同一個(gè)空間內(nèi).由此合作者呈現(xiàn)出“刀槍不怕”的效果.

2.7?電池打火機(jī)

魔術(shù)現(xiàn)象：當(dāng)老師用電池的一端觸碰鋼絲棉時(shí)，鋼絲棉將燃燒起來，并且隨著電池不斷在鋼絲棉上滑動(dòng)，鋼絲棉上的火苗燃燒會(huì)越來越旺，發(fā)出紅色的火光（如圖12、13所示）.

原理揭秘：這個(gè)魔術(shù)的原理是電池短路現(xiàn)象.在魔術(shù)中使用的是正負(fù)極并在一起的方型電池（疊層電池），當(dāng)電池觸碰鋼絲棉時(shí)，電池的正負(fù)極就連在了一起，造成電池因短路而使其溫度升高（如圖14、15所示），進(jìn)而引燃鋼絲棉.同時(shí)當(dāng)電池在鋼絲棉上滑動(dòng)時(shí)，電池與鋼絲棉接觸的地方均會(huì)被引燃，最終導(dǎo)致整個(gè)鋼絲棉都燃燒了起來.

2.8?炫舞燈光

魔術(shù)現(xiàn)象：魔術(shù)師準(zhǔn)備一個(gè)玻璃球與一根白熾燈燈管，將玻璃球接到220V電壓上通電.接下來，魔術(shù)師開始施展魔法，魔術(shù)師邀請(qǐng)一位學(xué)生大聲高喊：感覺人生到達(dá)了巔峰.當(dāng)學(xué)生開始大聲喊出這句話時(shí)，奇跡出現(xiàn)了，魔術(shù)師手中的白熾燈管發(fā)光了，如同通電一樣發(fā)出光芒（如圖16所示）.同學(xué)們歡呼起來，現(xiàn)場一片沸騰.

原理揭秘：魔術(shù)中使用的玻璃球?qū)嶋H上是一個(gè)靜電離子球（如圖17所示），這個(gè)靜電離子球有一個(gè)聲控開關(guān)，所以當(dāng)魔術(shù)師或者學(xué)生一說話，它就會(huì)工作、發(fā)光，產(chǎn)生幾千伏的電壓，但是產(chǎn)生的電流很微弱，所以該裝置是安全的.而白熾燈管發(fā)光的原因是，由于燈管內(nèi)部充有少量的惰性氣體，燈管的外壁涂有銀粉.當(dāng)燈管接近玻璃球時(shí)，由于高壓的作用，惰性氣體被擊穿，燈管內(nèi)部形成了電流，所以燈管就發(fā)光了.

需要強(qiáng)調(diào)的是：其一，魔術(shù)的引入是為教學(xué)服務(wù)的，因此魔術(shù)必須要圍繞教學(xué)主題展開，契合教學(xué)內(nèi)容，且魔術(shù)背后涉及的知識(shí)也須控制在中學(xué)物理范圍之內(nèi);其二，學(xué)生是教學(xué)的主體，只有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，才能充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，所以在魔術(shù)活動(dòng)中應(yīng)盡量促使學(xué)生參與其中，讓學(xué)生成為魔術(shù)表演的合作者，甚至是魔術(shù)的表演者，而非表演的“看客”.

3?結(jié)語

魔術(shù)以物理為原理，物理因魔術(shù)而神奇.有鑒于此，我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)中將它們兩者完美地結(jié)合在一起，借助魔術(shù)的新奇性，給予學(xué)生美的視覺體驗(yàn)，進(jìn)而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，降低畏難情緒，使其在潛移默化中提升科學(xué)思維，達(dá)到提高教學(xué)效果的目的.

參考文獻(xiàn)：

[1]謝躍娟.關(guān)于近景魔術(shù)與初中物理課堂教學(xué)之間的思考[J].新課程（中），2018（01）：153.

[2]宋婷. 物理魔術(shù)在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用初探[D].長沙：湖南師范大學(xué)，2017.

[3]孫成生.快樂物理，趣味學(xué)習(xí)——魔術(shù)化高中物理課堂教學(xué)策略[J].課程教育研究，2017（04）：160-161.

[4]呂理慧.“魔術(shù)”在物理課堂教學(xué)中的合理運(yùn)用[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)，2012（10）：50-52.

[5]盛寶驥.讓魔術(shù)走進(jìn)物理課堂[J].湖南中學(xué)物理，2012，27（03）：24+36.