創(chuàng)設(shè)情境課堂 以物理的眼光看武俠世界

余自鋒

摘 ? 要：創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境對物理課堂的教學(xué)以及培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)起到了關(guān)鍵作用。利用武俠世界的繽紛色彩，從兵器、外家功夫、內(nèi)家功法等角度出發(fā)，創(chuàng)設(shè)一套有特色的物理情境模式，講述物理知識，打開傳統(tǒng)武術(shù)的大門，從實(shí)際中講述物理規(guī)律，體驗(yàn)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維、批判質(zhì)疑和勇于探究的科學(xué)精神。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);科學(xué)精神;體驗(yàn)式教學(xué);傳統(tǒng)武術(shù)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境對物理課堂的教學(xué)以及培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)起到了關(guān)鍵作用，教師有目的地創(chuàng)設(shè)形象生動的情景，激發(fā)學(xué)生積極的情感，引導(dǎo)學(xué)生主動去思考、去探究、去應(yīng)用的態(tài)度體驗(yàn)和行為體驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生提煉和加工情境與物理知識的聯(lián)系，寓教學(xué)內(nèi)容于具體形象的情景之中，進(jìn)而構(gòu)成輕松愉快的學(xué)生建構(gòu)知識的環(huán)境[ 1 ]。

在物理學(xué)科核心素養(yǎng)背景下，對蘊(yùn)含在知識背后的思維方式和價(jià)值取向的培養(yǎng)，如學(xué)習(xí)興趣、真實(shí)體驗(yàn)、思維方式及科學(xué)精神等尤為關(guān)鍵[ 2 ]。我們的物理課堂不再是普通的按本宣科、枯燥無味、讓學(xué)生筋疲力盡的課堂，課堂內(nèi)容、方法應(yīng)結(jié)合生活以及學(xué)生的興趣切合學(xué)生的心理需要，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。2020年召開的全國政協(xié)十三屆三次會議上，鑒于青少年的身體素質(zhì)偏低，由吳志明等108名全國政協(xié)委員共同聯(lián)名提交的《關(guān)于落實(shí)健康第一的教育理念，為中小學(xué)生松綁減負(fù)的提案》，會議提出要將體育納入中考評價(jià)體系中，與體育相關(guān)又最能提升青少年身體素質(zhì)的運(yùn)動，當(dāng)屬我們的“國術(shù)”——武術(shù)。因此，本文將從武俠世界出發(fā)，創(chuàng)設(shè)情境課堂，引出其包含的物理知識，讓學(xué)生學(xué)會用物理的眼光看世界。

1 ?內(nèi)家功法篇

內(nèi)家功法俗稱“內(nèi)功”，武俠世界里極為推崇的功法有“易筋經(jīng)”“洗髓經(jīng)”“九陽神功”等。其實(shí)，內(nèi)功的修煉強(qiáng)調(diào)的是調(diào)身、調(diào)息和調(diào)心三要素，再通過身形、呼吸和神意進(jìn)行配合，在一呼一吸之間鍛煉身體內(nèi)部的各個器官，最終使得身體氣力漸增、充養(yǎng)全身各處的經(jīng)絡(luò)以及臟腑，達(dá)到強(qiáng)身健體的效果?！皟?nèi)力”實(shí)際指的就是長期修煉提升的腰腹之力（就是我們常說的核心力量），在高手過招時，內(nèi)力強(qiáng)勁的高手瞬間發(fā)力往往就能破開對手的防守，予以痛擊。在傳授摩擦力的知識時，播放內(nèi)功深厚的高人對拼掌力后退為輸?shù)囊曨l，并以這個為教學(xué)情境，與學(xué)生討論獲勝的因素。得出對掌不僅需要自身的“內(nèi)力”及身體的承受力，還需增大自身與地面間的最大摩擦力，最大靜摩擦力f=μN(yùn)，誰接觸的地面更粗糙，體重更重，誰就會是最終的勝者。日常生活中經(jīng)常會看到山羊或者公牛對頂?shù)漠嬅嫒鐖D1所示，由牛頓第三定律可知，兩個力等大反向，因?yàn)樽筮叺呐Ｊ艿降牧τ邢蛳碌姆至?，對地面的壓力變大，而右邊的牛受到的力有向上的分力，對地面的壓力減小了，所以左邊的牛摩擦力增大占優(yōu)勢。

上文提到，內(nèi)功修為高的高手內(nèi)力深厚，他們在對敵時越戰(zhàn)越勇，氣力悠長，幾乎可以立于不敗之地，但武林中有修煉奇異功法的人士利用人和樂器的聲音克制著內(nèi)力深厚的高手，如謝遜的“獅吼功”、黃藥師的“碧海潮生曲”、六指琴魔的“天魔琴”等，獅吼聲、簫聲、琴聲皆暗藏殺機(jī)，對內(nèi)力深厚的高手殺傷力極大，有時肝臟心腦血管會因承受不了而破裂導(dǎo)致死亡。在傳授受迫振動的知識時，可創(chuàng)設(shè)該玄幻的教學(xué)情境，吸引學(xué)生的注意。然后在班級演示“海豚音”震碎玻璃杯的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證理論分析的正確性。還可舉“奇妙的笛聲”（一對外國夫婦在自己的莊園上吹笛子，樹上的蟲子紛紛墜落而死）的例子。

2 ?外家身法篇

2.1 ?輕功

每個人都幻想過自己能“飛檐走壁”，而這項(xiàng)功夫經(jīng)常在夢中具備了，有研究表明人在夢中是感受不到自身的重力，這也是在夢中身輕如燕的原因。其實(shí)，輕功的修習(xí)關(guān)鍵在腰部以下部位，是在長期鍛煉以及控制腿部的力量中自然而成的，當(dāng)然也有速成之法，就是去重力加速度比地球小的星球，在那里我們就會是超人的存在。在講述動量定理的內(nèi)容時，亦可創(chuàng)設(shè)武俠情境，播放武當(dāng)?shù)朗刻露畮?m高的山坡，與學(xué)生一起分析該道士的危險(xiǎn)動作，發(fā)現(xiàn)他跳落時在空中雙臂展開揮動增加了空氣阻力，落地瞬間彎膝下蹲翻滾增加了地面與人的作用時間，由動量定理（F-G）Δt=mΔυ可知，動量變化量相同，作用時間越長，地面對人的沖力越小，很大程度將傷害降至最低，最終順利完成二十幾米的跳躍。通過演示雞蛋掉落棉花上不破的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證觀點(diǎn)。

在講述受力分析的整體法和隔離法時，可以舉武當(dāng)?shù)慕^頂輕功“梯云縱”為例，此功法在空中用左腳踩右腳的方式完成二段跳，與學(xué)生探討人在空中是一個整體，左右腳都是人體的一部分，它們之間的力是相互作用力等大反向，以人為研究對象時，它們是相互抵消無影響的，就和一個臂力千斤的高手無法將自身提起的原因相類似，所以在絕情谷底，李莫愁在空中也是踩在她徒兒身上，想借力跳出情花叢，而不是左右腳互踩。不過，喜歡打籃球的人會發(fā)現(xiàn)有些人跳的高度一樣在空中的時間比其他人久，這是由于這些人在空中憑借著強(qiáng)悍的腰腹力量，一收一張（與貓?jiān)诳罩猩舷掳肷矸聪蛐D(zhuǎn)相似，角動量守恒）延長滯空時間躲開防守將球打進(jìn)。

2.2 ?硬功

說到硬功，“金鐘罩”“鐵布衫”“天罡童子功”“金剛不壞之身”“鐵砂掌”“少林十八銅人”等等立馬出現(xiàn)腦海中。要想練就一身刀槍不入的硬功需常年累月的抗擊打訓(xùn)練，通過棍棒的敲打，有時還需借助外部條件，比如“銅人”在抗擊打后會在皮膚上涂抹銅粉等，形成肌肉記憶，由于過了冷兵器時代，訓(xùn)練又極苦，漸漸失傳了。傳授壓力壓強(qiáng)的知識時，通過播放“滾釘板”“滾玻璃渣”等表演的視頻，分析發(fā)現(xiàn)人受到的力不變，接觸面積越大，壓強(qiáng)越小，即釘板釘子越密集，玻璃碎渣越碎，越不需要擔(dān)心。“胸口碎大石”劉德華出道時在某一個綜藝節(jié)目上就表演過，它利用了壓強(qiáng)和動量的知識，躺著的人會受到石頭靜態(tài)時的壓力和動態(tài)時的沖擊力，在人能承受的范圍內(nèi)，石頭越厚，與人接觸的表面積越大，砸的時候?qū)θ藗υ叫 3 ]。

2.3 ?身法

武俠世界里輕功好的高手，對敵時他靈活多變的身法會給人眼花繚亂的感覺，“凌波微步”就是典型的例子，通過邁出讓人捉摸不透不可思議的步法躲避對手的攻擊。在重力與重心的這節(jié)課中，節(jié)選幾張“凌波微步”的圖片，讓學(xué)生感悟姿勢的飄逸，講述完重心與穩(wěn)度的關(guān)系后，再進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)重心必須落在雙腳之間，否則就會人仰馬翻。所以摔跤、柔道的防身術(shù)、太極拳等對敵時的訣竅就在于如何將對手的重心帶偏，摔跤和柔道靠得是絆腿、抓、抱腰以下的部位將其摔倒，太極拳通過“粘”“引”等延長接觸的時間，化解對手的勢頭后瞬間發(fā)力讓對手重心偏離后立即摔倒，而為了不讓自身摔倒，我們必須將重心降低，因?yàn)橹匦脑降驮椒€(wěn)定！

3 ?兵器譜

3.1 ?暗器

暗器在火器盛行之前多為武林人士推崇，具備體積小，重量輕，方便攜帶等特點(diǎn)，攻擊距離可以有十幾 m乃至幾十 m之遠(yuǎn)，速度快，隱蔽性強(qiáng)，令多數(shù)人頭痛，防不勝防，威力較大。暗器的使用講究發(fā)力手法，要想飛得遠(yuǎn)有威力，需甩動手臂帶動小臂使暗器加速時間增加，后經(jīng)過指縫的方向校正，完成發(fā)射。在武俠世界里，以“小李飛刀”“子母龍鳳環(huán)”“暴雨梨花針”等較為出名。傳授磁場對磁性物體的作用力時，可與學(xué)生觀看小李飛刀與上官金虹決戰(zhàn)，分析“龍鳳環(huán)”和飛刀的特點(diǎn)，“龍鳳環(huán)”是磁性材料制成，鐵制的飛刀受到磁力的吸引吸附在環(huán)上，后被李尋歡的玉刀所破。生活中雜技的飛刀表演，除了真功夫外也有在靶上做手腳。

“回旋鏢”“血滴子”運(yùn)動軌跡無法捕捉，令人聞風(fēng)喪膽。以“回旋鏢”（飛去來器）為例，《尋秦記》中項(xiàng)少龍擊殺侯府在高墻上的士兵時用過，如圖2和圖3所示[ 4 ]，原理是利用其獨(dú)特的弧形結(jié)構(gòu)，飛行時弧面上方空氣流動比下方快，流速越快壓強(qiáng)越低，下方給回旋鏢一個升力飛起（與飛機(jī)飛行的原理相似），由于兩片葉子在前進(jìn)的方向相對質(zhì)心的流速不同，根據(jù)儒可夫斯基原理[ 5 ]可知，對質(zhì)心的轉(zhuǎn)動力矩不同[ 6 ]，所以飛行路線為一弧形，經(jīng)過一定的訓(xùn)練，掌握發(fā)力特點(diǎn)，具有完備的殺傷力，澳大利亞的土著人至今還有用其捕獵。

2017年，少林俗家弟子們參軍，“功夫武警”誕生;2019年，練武出身的駐港新兵們，剛?cè)胛楸氵_(dá)到優(yōu)秀士兵的水平，投彈能投五十多 m甚至更遠(yuǎn)。功夫新兵們除了自身常年練武的身體素質(zhì)，懂得如何發(fā)力之外，還用到了物理斜拋的知識，講到拋體運(yùn)動時可節(jié)選投彈的姿勢分析，設(shè)初速度為v0，以相對水平面不同的夾角θ拋出，水平方向的分速度即為v0cosθ，豎直方向的分速度為v0sinθ，射程x=v0cosθ·t，時間t=，射程x=，得出理論上以相對地面45°的角度投射，射程最遠(yuǎn)。

3.2 ?槍

槍，將利刃加在棍上，彌補(bǔ)了棍的直刺威力不足，綜合威力強(qiáng)大，被譽(yù)為“百兵之王”?！凹t纓槍”的特色是槍頭下有纓穗，最初纓穗的顏色是白色，用來阻擋血液流到槍桿上，后改為紅色，稱紅纓。其實(shí)，改用紅色就是利用物理的知識，紅色的光波長較長，不論在何種天氣，都是最引入矚目的，在戰(zhàn)斗時，可極大程度的擾亂對手的視線，讓人措手不及?，F(xiàn)實(shí)生活中的紅燈、還有拍照時特意的紅色衣服，都是利用該原理。

3.3 ?鞭

鞭有軟硬之分，硬鞭由銅制成，制作原理和锏相似。常見的硬鞭有“七節(jié)鞭”“九節(jié)鞭”“十三節(jié)鞭”等，軟鞭包括“馬鞭”“繩子鞭”等，鞭的制作特點(diǎn)與物理的“繩波”相關(guān)，在講機(jī)械波的傳播形式時，可引入“響鞭”的視頻（甩鞭子時的破空聲），讓學(xué)生思考為何會有破空聲，引出波在傳遞時會傳遞能量的知識，將鞭子上的每一小段看成一個質(zhì)點(diǎn)，手臂揮舞時帶動鞭子后面質(zhì)點(diǎn)舞動，質(zhì)點(diǎn)舞動的方式滯后于手，手臂揮舞的能量通過鞭子傳遞到末端，而鞭子的設(shè)計(jì)是長且越來越細(xì)，相同能量傳遞到末端時末端的運(yùn)動速度極快，所以甩鞭子時我們都能聽到破空聲，如果被它打到那必定是皮開肉綻的。

3.4 ?刀

刀，官家的象征，是一件勢猛力沉兵器，威力巨大以劈砍為主。有些武林人士根據(jù)自身力大的特點(diǎn)，會在刀刃上進(jìn)行改良，傳授慣性的知識時，可以以“九環(huán)刀”為例，刀身沉重，在刀刃上打上九個孔，掛上九個重環(huán)，環(huán)上再掛九個小鐵球增加重量。使用時，不僅可以利用環(huán)的聲音擾亂對手，當(dāng)?shù)侗粚κ謸踝r還可以利用球和環(huán)的慣性繼續(xù)下壓，質(zhì)量越大，慣性越大，高手對決一個小小的物理細(xì)節(jié)，往往就決定了勝負(fù)。

4 ?結(jié)語

創(chuàng)設(shè)物理情境對物理課堂的教學(xué)以及培養(yǎng)學(xué)生的理性思維、批判質(zhì)疑和勇于探究的科學(xué)精神極為重要。本文從全新的角度出發(fā)，以武俠世界的情境作為教學(xué)情境，對慣性、動量定理、摩擦力、斜拋、流體壓強(qiáng)、力矩、共振、多普勒效應(yīng)、波的傳遞、重心與穩(wěn)度、光的特性等物理知識進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)例體驗(yàn)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維，讓學(xué)生接受武術(shù)并提升自身的身體素質(zhì)。當(dāng)然，武俠世界繽紛多彩，僅憑本文的描述遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，“傳武”與物理聯(lián)系還在延續(xù)中。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 徐立海.指向深度學(xué)習(xí)的物理教學(xué)路徑探索[J].物理教師，2020，41（5）：10-14.

[3] 沈金林.體驗(yàn)學(xué)習(xí)在認(rèn)知建構(gòu)中的作用及其實(shí)施策略[J].物理教師，2007，28（10）：6-8.

[4] 馮興如，陳經(jīng)剛，姜紹材等.回旋鏢的飛行原理[EB/OL].[2021-6-1]http：//www.wenku.baidu.com./view/ftzf.c6ba98271fe910efqzc.html.

[5] 孔瓏.流體力學(xué) （二）[M].北京：高等教育出版社，2003.

[6] 郝桐生.理論力學(xué)[M].3版.北京：高等教育出版社，2003.