“小魔術”展現(xiàn)物理魅力

俞悅

魔術創(chuàng)造出的神奇效果吸引人們的眼光.其實，一些看似變幻莫測的小魔術是通過物理原理應運而生的，物理知識在小魔術中展現(xiàn)著它巨大的魅力.如果教師能將小魔術合理地應用到物理教學中，會大大提高教學的有效性.本文將就魔術在教學中的作用進行闡述并舉例說明.

1 導入課題，激發(fā)興趣

俗話說，良好的開端是成功的一半.在課堂教學中引入的作用不可忽視.在物理教學中，可以利用“小魔術”作為引入，以它神奇的效果制造懸念，激發(fā)學生的學習興趣，打造輕松愉快的學習氛圍，讓學生自己想學，想通過即將學習的物理知識去揭開魔術神秘的面紗.

1.1 神奇的戒指

在摩擦力一課教學中，可以采用這樣一個魔術進行引入（圖1）：

將戒指套在一根長橡皮筋上，一只手抓住橡皮筋的一端，另一只手抓住橡皮筋中央，呈斜向上的姿勢，兩只手之間的這段橡皮筋拉緊.教師提問：“戒指現(xiàn)在靜止，不用手去拿它，不用風去吹它，它自己會不會沿著橡皮筋往上”跑“呢？”學生在“物體會從高處往低處落”的潛意識作用下幾乎都認為戒指往上“跑”是不可思議的.接下來，為了制造出神秘的氣氛，教師可以說：“大家認為不可能，下面我就用意念給這枚戒指施加魔力.”此時學生的精力都會聚集在戒指上，教師此時悄悄地將抓在橡皮筋中間的這只手緩緩放松，但不離開橡皮筋.學生會觀察到戒指真的自己沿著橡皮筋往上“跑”了，簡直太神奇了.學生一片好奇心，教師可以借機說：“究竟是什么魔力使得戒指往上呢？它就是我們這節(jié)課要學習的摩擦力.”

1.2 會穿越的沙子

在氣體的壓強一課中，可以采用這樣一個魔術進行引入.

事先選取一個帶蓋的礦泉水瓶，在瓶底戳一小孔，然后在瓶里裝滿水，擰緊瓶蓋.（學生不知道瓶底有一小孔）課堂上教師拿出準備好的礦泉水瓶向?qū)W生展示（圖2），說道：“這是一個裝滿水的礦泉水瓶，請仔細觀察，有沒有水漏出？”學生說沒有.據(jù)此提問：“說明我手上的礦泉水瓶是否有孔隙？”學生認為沒有.接下來，將礦泉水瓶迅速倒置，打開瓶蓋放掉瓶中的水，再擰緊瓶蓋.為了增加神秘的效果，加上說詞：“現(xiàn)在老師拿的是一個倒置的空瓶，我們已經(jīng)用水驗證過，瓶底不漏，接下來，老師要將沙子灑在瓶底，沙子能否穿過瓶底進入瓶中呢？”

學生認為沙子要穿過完好的瓶底根本就是天方夜譚.可奇跡的一幕出現(xiàn)了，沙子真的穿越了.學生傻眼了，興趣已經(jīng)充分被調(diào)動起來了.

這個魔術的關鍵在于事先在瓶底戳了一個小孔.可為什么眾目睽睽下學生都認為瓶底沒有孔隙呢？學生看見裝滿水時無水漏出就認為瓶子完好無損.這一切是大氣壓施加的魔力.瓶子裝滿水時，雖然瓶底有一小孔，但由于大氣壓的存在，瓶里的水不會漏出，這就讓學生誤以為瓶子是完好的，既然瓶底原本是有孔的，那么沙子要穿過瓶底進入瓶中就輕而易舉了.是大氣壓的存在給這個魔術披上了神秘的外衣，通過這個小魔術引入一下子就激發(fā)了學生對氣體壓強的興趣.

2 鞏固知識，深層理解

知識的學習需要不斷進行鞏固，在習題的反復練習中學生往往會覺得枯燥無趣，這時可以將文字的題目形式換一種方式呈現(xiàn)——小魔術.用魔術給物理披上一層神秘的外衣，去吸引學生思考.學生從魔術中去領悟?qū)W習的物理知識，自己去揭秘，可以訓練學生對“新”題目的審題能力.同樣的知識點，學生對熟題目能夠手到擒來，對披上外衣的陌生題目往往無從下手，原因在于不能揭開題目的外衣看到事物的本質(zhì).在復習的過程中，運用魔術，訓練學生揭開陌生題目的外衣，同時也可以讓學生更深層地理解知識點，鞏固對知識點的掌握.

2.1 空箱取物

可以選用“空箱取物”的魔術鞏固學生對于平面鏡成像特點的理解.

如圖3所示的空箱是一個有五面的正方體紙盒，左邊一面是開口的，上端那一面可以往左翻轉(zhuǎn)下來.畫線的斜面部分是與水平面成45°放置的平面鏡，三角是放在平面鏡后的物品.

魔術演示：將紙盒開口的一面正對學生，讓學生觀察紙盒內(nèi)有無物品，為了檢驗，將開口一面朝下，觀察有沒物品掉出.經(jīng)觀察學生認為紙盒是空的.為了給魔術蒙上一層神秘的色彩，引出問題：“若將紙盒的上面翻轉(zhuǎn)下來，能否從這個原本的空盒中取出物品？”說著，教師將手伸進紙盒里，真的取出了一個物品.

魔術的關鍵在于紙盒里放置了一個與底面呈45°的平面鏡，平面鏡的成像特點學生已經(jīng)學過了，具備了揭秘的知識.物體通過平面鏡會成等大等距的虛像.紙盒的底面在平面鏡中所成的像恰好與底面垂直，從而使觀眾把所成的像誤以為是在紙盒的后面，從開口一面看上去感覺紙盒是空的.事實上，紙盒里有一平面鏡，還有一個物品，由于物品被平面鏡擋住了所以看不見.因為紙盒里本來就放了一個被平面鏡藏在后面的物品，當把紙盒的上面翻轉(zhuǎn)下來后，要從所謂的空盒里取物品就很簡單了.

2.2 聽指揮的小瓶

可以選用“聽指揮的小瓶”這一魔術鞏固學生對于物體浮沉條件的理解.

選取一個帶蓋的礦泉水瓶，一個無蓋的小瓶.將礦泉水瓶里裝入部分水，不要裝滿.再裝部分水于小瓶中，將小瓶倒置于礦泉水瓶中，使其漂浮于水面，然后將礦泉水瓶蓋擰緊（圖4）.

魔術演示：教師演說：“礦泉水瓶中有一倒置的小瓶，小瓶漂浮在水面上，我可以用意念控制小瓶，讓它往哪就往哪.”教師口中念“下”，小瓶就往下沉，教師口中念“上”，小瓶就往上浮.學生發(fā)現(xiàn)小瓶真的非常聽指揮，完全跟著教師的口令走.

此時學生已經(jīng)學習了物體的浮沉條件，具備了揭秘能力.小瓶一開始漂浮于水面，教師發(fā)出往下的指令時，其實用手擠壓了礦泉水瓶的外壁，瓶中空氣被擠壓，水面上方氣壓增大，會將部分水壓入小瓶中，小瓶中水總重力會增大，大于所受的浮力，就會下沉.接下來當教師再次發(fā)出“上”的指令時，其實教師松開了手，不再擠壓礦泉水瓶，里面的空氣也不會再受擠壓，水面上方氣壓又會減小，之前壓入小瓶中的水排出來，小瓶所受的總重力減小，小于浮力，就會上浮.

3 回歸生活，靈活運用

學生通過課堂學習具備了一定的物理知識，中學生有獨立思考的能力，教師可以指導學生靈活運用已有的物理知識去解決一些實際的問題，讓物理回歸生活.為了吸引學生參與，可以給出范圍讓學生利用生活中的常見器材自主設計新的魔術，或者改編課上的魔術.鼓勵學生利用生活中的器材去設計魔術可以拓寬學生的學習時間和地域，使得學習不僅僅在課堂，讓物理學習回歸生活，還可以培養(yǎng)學生靈活運用知識的能力，鍛煉學生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力.

3.1 平面鏡

很多小魔術中都包含了光學知識，生活中比較常見的光學元件是平面鏡，可以讓學生利用平面鏡再選取一些輔助器材根據(jù)光的反射原理去設計魔術.利用平面鏡已經(jīng)設計了“空箱取物”，利用同樣的原理還可以設計一些新魔術.

例如，“空杯變水”：取一透明玻璃杯，將兩塊尺寸合適的背面相靠的平面鏡豎直放入杯子的中央，平面鏡一側(cè)不放東西，另一側(cè)裝水.演示魔術時，先將不裝東西的一側(cè)正對觀眾，由于平面鏡成像，觀眾看上去杯子是空的.接下來為了增加幾分神秘色彩，配上說詞：“大家看到了，這是一個空杯，接下來將布蓋在杯子上，會發(fā)生什么呢？”在將布蓋在杯上時，順手將杯子轉(zhuǎn)過180°，將裝水的一側(cè)正對觀眾，揭開布時，由于平面鏡成像，就感覺杯中裝滿了水.

3.2 空瓶

空瓶是生活中常見的物品，也經(jīng)常被運用于魔術中.利用空瓶已經(jīng)設計了“會穿越的沙子”和“聽指揮的小瓶”，利用小瓶還可以設計新魔術.

例如：“會哭的瓶子”：將空礦泉水瓶裝滿水，蓋緊瓶蓋，用針在瓶子側(cè)壁戳兩個小孔.由于大氣壓的作用，雖然瓶子的側(cè)壁有小孔，但水并不會漏出.因為無水漏出，觀眾看上去會認為瓶子完好無損.此時為了增添神秘感，加以說詞：“大家看到了，面前的是一個完好的瓶子，沒有水漏出來.下面我給瓶子蓋上布，瓶子說，它被布蓋住了有壓迫感，心情煩躁想哭，那么它能不能哭出來呢？”接下來將蓋著的布揭開，揭布時，順手將瓶蓋擰松，就會看見瓶子側(cè)壁噴出兩束細水流，好像瓶子在哭.其實，把瓶蓋擰松了，空氣進入瓶中，瓶內(nèi)氣壓和瓶外大氣壓作用效果相抵消，小孔處的水托不住了，自然就會噴出來.

小魔術，看似很奇妙，深不可測，然而其本質(zhì)并不復雜，是被一些物理的基本原理披上了神秘的外衣，物理知識在一個個小魔術中展現(xiàn)著它巨大的魅力.運用魔術時，要緊扣教學內(nèi)容，不可為了追求花哨而將簡單問題復雜化偏離主題.如何在物理教學中適時合理地運用魔術，需要不斷進行探索.