“小魔术”展现物理魅力

俞悦

魔术创造出的神奇效果吸引人们的眼光.其实，一些看似变幻莫测的小魔术是通过物理原理应运而生的，物理知识在小魔术中展现着它巨大的魅力.如果教师能将小魔术合理地应用到物理教学中，会大大提高教学的有效性.本文将就魔术在教学中的作用进行阐述并举例说明.

1 导入课题，激发兴趣

俗话说，良好的开端是成功的一半.在课堂教学中引入的作用不可忽视.在物理教学中，可以利用“小魔术”作为引入，以它神奇的效果制造悬念，激发学生的学习兴趣，打造轻松愉快的学习氛围，让学生自己想学，想通过即将学习的物理知识去揭开魔术神秘的面纱.

1.1 神奇的戒指

在摩擦力一课教学中，可以采用这样一个魔术进行引入（图1）：

将戒指套在一根长橡皮筋上，一只手抓住橡皮筋的一端，另一只手抓住橡皮筋中央，呈斜向上的姿势，两只手之间的这段橡皮筋拉紧.教师提问：“戒指现在静止，不用手去拿它，不用风去吹它，它自己会不会沿着橡皮筋往上”跑“呢？”学生在“物体会从高处往低处落”的潜意识作用下几乎都认为戒指往上“跑”是不可思议的.接下来，为了制造出神秘的气氛，教师可以说：“大家认为不可能，下面我就用意念给这枚戒指施加魔力.”此时学生的精力都会聚集在戒指上，教师此时悄悄地将抓在橡皮筋中间的这只手缓缓放松，但不离开橡皮筋.学生会观察到戒指真的自己沿着橡皮筋往上“跑”了，简直太神奇了.学生一片好奇心，教师可以借机说：“究竟是什么魔力使得戒指往上呢？它就是我们这节课要学习的摩擦力.”

1.2 会穿越的沙子

在气体的压强一课中，可以采用这样一个魔术进行引入.

事先选取一个带盖的矿泉水瓶，在瓶底戳一小孔，然后在瓶里装满水，拧紧瓶盖.（学生不知道瓶底有一小孔）课堂上教师拿出准备好的矿泉水瓶向学生展示（图2），说道：“这是一个装满水的矿泉水瓶，请仔细观察，有没有水漏出？”学生说没有.据此提问：“说明我手上的矿泉水瓶是否有孔隙？”学生认为没有.接下来，将矿泉水瓶迅速倒置，打开瓶盖放掉瓶中的水，再拧紧瓶盖.为了增加神秘的效果，加上说词：“现在老师拿的是一个倒置的空瓶，我们已经用水验证过，瓶底不漏，接下来，老师要将沙子洒在瓶底，沙子能否穿过瓶底进入瓶中呢？”

学生认为沙子要穿过完好的瓶底根本就是天方夜谭.可奇迹的一幕出现了，沙子真的穿越了.学生傻眼了，兴趣已经充分被调动起来了.

这个魔术的关键在于事先在瓶底戳了一个小孔.可为什么众目睽睽下学生都认为瓶底没有孔隙呢？学生看见装满水时无水漏出就认为瓶子完好无损.这一切是大气压施加的魔力.瓶子装满水时，虽然瓶底有一小孔，但由于大气压的存在，瓶里的水不会漏出，这就让学生误以为瓶子是完好的，既然瓶底原本是有孔的，那么沙子要穿过瓶底进入瓶中就轻而易举了.是大气压的存在给这个魔术披上了神秘的外衣，通过这个小魔术引入一下子就激发了学生对气体压强的兴趣.

2 巩固知识，深层理解

知识的学习需要不断进行巩固，在习题的反复练习中学生往往会觉得枯燥无趣，这时可以将文字的题目形式换一种方式呈现——小魔术.用魔术给物理披上一层神秘的外衣，去吸引学生思考.学生从魔术中去领悟学习的物理知识，自己去揭秘，可以训练学生对“新”题目的审题能力.同样的知识点，学生对熟题目能够手到擒来，对披上外衣的陌生题目往往无从下手，原因在于不能揭开题目的外衣看到事物的本质.在复习的过程中，运用魔术，训练学生揭开陌生题目的外衣，同时也可以让学生更深层地理解知识点，巩固对知识点的掌握.

2.1 空箱取物

可以选用“空箱取物”的魔术巩固学生对于平面镜成像特点的理解.

如图3所示的空箱是一个有五面的正方体纸盒，左边一面是开口的，上端那一面可以往左翻转下来.画线的斜面部分是与水平面成45°放置的平面镜，三角是放在平面镜后的物品.

魔术演示：将纸盒开口的一面正对学生，让学生观察纸盒内有无物品，为了检验，将开口一面朝下，观察有没物品掉出.经观察学生认为纸盒是空的.为了给魔术蒙上一层神秘的色彩，引出问题：“若将纸盒的上面翻转下来，能否从这个原本的空盒中取出物品？”说着，教师将手伸进纸盒里，真的取出了一个物品.

魔术的关键在于纸盒里放置了一个与底面呈45°的平面镜，平面镜的成像特点学生已经学过了，具备了揭秘的知识.物体通过平面镜会成等大等距的虚像.纸盒的底面在平面镜中所成的像恰好与底面垂直，从而使观众把所成的像误以为是在纸盒的后面，从开口一面看上去感觉纸盒是空的.事实上，纸盒里有一平面镜，还有一个物品，由于物品被平面镜挡住了所以看不见.因为纸盒里本来就放了一个被平面镜藏在后面的物品，当把纸盒的上面翻转下来后，要从所谓的空盒里取物品就很简单了.

2.2 听指挥的小瓶

可以选用“听指挥的小瓶”这一魔术巩固学生对于物体浮沉条件的理解.

选取一个带盖的矿泉水瓶，一个无盖的小瓶.将矿泉水瓶里装入部分水，不要装满.再装部分水于小瓶中，将小瓶倒置于矿泉水瓶中，使其漂浮于水面，然后将矿泉水瓶盖拧紧（图4）.

魔术演示：教师演说：“矿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，让它往哪就往哪.”教师口中念“下”，小瓶就往下沉，教师口中念“上”，小瓶就往上浮.学生发现小瓶真的非常听指挥，完全跟着教师的口令走.

此时学生已经学习了物体的浮沉条件，具备了揭秘能力.小瓶一开始漂浮于水面，教师发出往下的指令时，其实用手挤压了矿泉水瓶的外壁，瓶中空气被挤压，水面上方气压增大，会将部分水压入小瓶中，小瓶中水总重力会增大，大于所受的浮力，就会下沉.接下来当教师再次发出“上”的指令时，其实教师松开了手，不再挤压矿泉水瓶，里面的空气也不会再受挤压，水面上方气压又会减小，之前压入小瓶中的水排出来，小瓶所受的总重力减小，小于浮力，就会上浮.

3 回归生活，灵活运用

学生通过课堂学习具备了一定的物理知识，中学生有独立思考的能力，教师可以指导学生灵活运用已有的物理知识去解决一些实际的问题，让物理回归生活.为了吸引学生参与，可以给出范围让学生利用生活中的常见器材自主设计新的魔术，或者改编课上的魔术.鼓励学生利用生活中的器材去设计魔术可以拓宽学生的学习时间和地域，使得学习不仅仅在课堂，让物理学习回归生活，还可以培养学生灵活运用知识的能力，锻炼学生的发散思维和创新能力.

3.1 平面镜

很多小魔术中都包含了光学知识，生活中比较常见的光学元件是平面镜，可以让学生利用平面镜再选取一些辅助器材根据光的反射原理去设计魔术.利用平面镜已经设计了“空箱取物”，利用同样的原理还可以设计一些新魔术.

例如，“空杯变水”：取一透明玻璃杯，将两块尺寸合适的背面相靠的平面镜竖直放入杯子的中央，平面镜一侧不放东西，另一侧装水.演示魔术时，先将不装东西的一侧正对观众，由于平面镜成像，观众看上去杯子是空的.接下来为了增加几分神秘色彩，配上说词：“大家看到了，这是一个空杯，接下来将布盖在杯子上，会发生什么呢？”在将布盖在杯上时，顺手将杯子转过180°，将装水的一侧正对观众，揭开布时，由于平面镜成像，就感觉杯中装满了水.

3.2 空瓶

空瓶是生活中常见的物品，也经常被运用于魔术中.利用空瓶已经设计了“会穿越的沙子”和“听指挥的小瓶”，利用小瓶还可以设计新魔术.

例如：“会哭的瓶子”：将空矿泉水瓶装满水，盖紧瓶盖，用针在瓶子侧壁戳两个小孔.由于大气压的作用，虽然瓶子的侧壁有小孔，但水并不会漏出.因为无水漏出，观众看上去会认为瓶子完好无损.此时为了增添神秘感，加以说词：“大家看到了，面前的是一个完好的瓶子，没有水漏出来.下面我给瓶子盖上布，瓶子说，它被布盖住了有压迫感，心情烦躁想哭，那么它能不能哭出来呢？”接下来将盖着的布揭开，揭布时，顺手将瓶盖拧松，就会看见瓶子侧壁喷出两束细水流，好像瓶子在哭.其实，把瓶盖拧松了，空气进入瓶中，瓶内气压和瓶外大气压作用效果相抵消，小孔处的水托不住了，自然就会喷出来.

小魔术，看似很奇妙，深不可测，然而其本质并不复杂，是被一些物理的基本原理披上了神秘的外衣，物理知识在一个个小魔术中展现着它巨大的魅力.运用魔术时，要紧扣教学内容，不可为了追求花哨而将简单问题复杂化偏离主题.如何在物理教学中适时合理地运用魔术，需要不断进行探索.