创设情境课堂 以物理的眼光看武侠世界

余自锋

摘   要：创设教学情境对物理课堂的教学以及培养学生的物理核心素养起到了关键作用。利用武侠世界的缤纷色彩，从兵器、外家功夫、内家功法等角度出发，创设一套有特色的物理情境模式，讲述物理知识，打开传统武术的大门，从实际中讲述物理规律，体验式教学，培养学生的理性思维、批判质疑和勇于探究的科学精神。

关键词：核心素养;科学精神;体验式教学;传统武术

《普通高中物理课程标准》指出，创设教学情境对物理课堂的教学以及培养学生的物理核心素养起到了关键作用，教师有目的地创设形象生动的情景，激发学生积极的情感，引导学生主动去思考、去探究、去应用的态度体验和行为体验，指导学生提炼和加工情境与物理知识的联系，寓教学内容于具体形象的情景之中，进而构成轻松愉快的学生建构知识的环境[ 1 ]。

在物理学科核心素养背景下，对蕴含在知识背后的思维方式和价值取向的培养，如学习兴趣、真实体验、思维方式及科学精神等尤为关键[ 2 ]。我们的物理课堂不再是普通的按本宣科、枯燥无味、让学生筋疲力尽的课堂，课堂内容、方法应结合生活以及学生的兴趣切合学生的心理需要，激发学生的学习动力。2020年召开的全国政协十三届三次会议上，鉴于青少年的身体素质偏低，由吴志明等108名全国政协委员共同联名提交的《关于落实健康第一的教育理念，为中小学生松绑减负的提案》，会议提出要将体育纳入中考评价体系中，与体育相关又最能提升青少年身体素质的运动，当属我们的“国术”——武术。因此，本文将从武侠世界出发，创设情境课堂，引出其包含的物理知识，让学生学会用物理的眼光看世界。

1  内家功法篇

内家功法俗称“内功”，武侠世界里极为推崇的功法有“易筋经”“洗髓经”“九阳神功”等。其实，内功的修炼强调的是调身、调息和调心三要素，再通过身形、呼吸和神意进行配合，在一呼一吸之间锻炼身体内部的各个器官，最终使得身体气力渐增、充养全身各处的经络以及脏腑，达到强身健体的效果。“内力”实际指的就是长期修炼提升的腰腹之力（就是我们常说的核心力量），在高手过招时，内力强劲的高手瞬间发力往往就能破开对手的防守，予以痛击。在传授摩擦力的知识时，播放内功深厚的高人对拼掌力后退为输的视频，并以这个为教学情境，与学生讨论获胜的因素。得出对掌不仅需要自身的“内力”及身体的承受力，还需增大自身与地面间的最大摩擦力，最大静摩擦力f=μN，谁接触的地面更粗糙，体重更重，谁就会是最终的胜者。日常生活中经常会看到山羊或者公牛对顶的画面如图1所示，由牛顿第三定律可知，两个力等大反向，因为左边的牛受到的力有向下的分力，對地面的压力变大，而右边的牛受到的力有向上的分力，对地面的压力减小了，所以左边的牛摩擦力增大占优势。

上文提到，内功修为高的高手内力深厚，他们在对敌时越战越勇，气力悠长，几乎可以立于不败之地，但武林中有修炼奇异功法的人士利用人和乐器的声音克制着内力深厚的高手，如谢逊的“狮吼功”、黄药师的“碧海潮生曲”、六指琴魔的“天魔琴”等，狮吼声、箫声、琴声皆暗藏杀机，对内力深厚的高手杀伤力极大，有时肝脏心脑血管会因承受不了而破裂导致死亡。在传授受迫振动的知识时，可创设该玄幻的教学情境，吸引学生的注意。然后在班级演示“海豚音”震碎玻璃杯的实验，验证理论分析的正确性。还可举“奇妙的笛声”（一对外国夫妇在自己的庄园上吹笛子，树上的虫子纷纷坠落而死）的例子。

2  外家身法篇

2.1  轻功

每个人都幻想过自己能“飞檐走壁”，而这项功夫经常在梦中具备了，有研究表明人在梦中是感受不到自身的重力，这也是在梦中身轻如燕的原因。其实，轻功的修习关键在腰部以下部位，是在长期锻炼以及控制腿部的力量中自然而成的，当然也有速成之法，就是去重力加速度比地球小的星球，在那里我们就会是超人的存在。在讲述动量定理的内容时，亦可创设武侠情境，播放武当道士跳下二十几 m高的山坡，与学生一起分析该道士的危险动作，发现他跳落时在空中双臂展开挥动增加了空气阻力，落地瞬间弯膝下蹲翻滚增加了地面与人的作用时间，由动量定理（F-G）Δt=mΔυ可知，动量变化量相同，作用时间越长，地面对人的冲力越小，很大程度将伤害降至最低，最终顺利完成二十几米的跳跃。通过演示鸡蛋掉落棉花上不破的实验验证观点。

在讲述受力分析的整体法和隔离法时，可以举武当的绝顶轻功“梯云纵”为例，此功法在空中用左脚踩右脚的方式完成二段跳，与学生探讨人在空中是一个整体，左右脚都是人体的一部分，它们之间的力是相互作用力等大反向，以人为研究对象时，它们是相互抵消无影响的，就和一个臂力千斤的高手无法将自身提起的原因相类似，所以在绝情谷底，李莫愁在空中也是踩在她徒儿身上，想借力跳出情花丛，而不是左右脚互踩。不过，喜欢打篮球的人会发现有些人跳的高度一样在空中的时间比其他人久，这是由于这些人在空中凭借着强悍的腰腹力量，一收一张（与猫在空中上下半身反向旋转相似，角动量守恒）延长滞空时间躲开防守将球打进。

2.2  硬功

说到硬功，“金钟罩”“铁布衫”“天罡童子功”“金刚不坏之身”“铁砂掌”“少林十八铜人”等等立马出现脑海中。要想练就一身刀枪不入的硬功需常年累月的抗击打训练，通过棍棒的敲打，有时还需借助外部条件，比如“铜人”在抗击打后会在皮肤上涂抹铜粉等，形成肌肉记忆，由于过了冷兵器时代，训练又极苦，渐渐失传了。传授压力压强的知识时，通过播放“滚钉板”“滚玻璃渣”等表演的视频，分析发现人受到的力不变，接触面积越大，压强越小，即钉板钉子越密集，玻璃碎渣越碎，越不需要担心。“胸口碎大石”刘德华出道时在某一个综艺节目上就表演过，它利用了压强和动量的知识，躺着的人会受到石头静态时的压力和动态时的冲击力，在人能承受的范围内，石头越厚，与人接触的表面积越大，砸的时候对人伤害越小[ 3 ]。

2.3  身法

武侠世界里轻功好的高手，对敌时他灵活多变的身法会给人眼花缭乱的感觉，“凌波微步”就是典型的例子，通过迈出让人捉摸不透不可思议的步法躲避对手的攻击。在重力与重心的这节课中，节选几张“凌波微步”的图片，让学生感悟姿势的飘逸，讲述完重心与稳度的关系后，再进行分析，发现重心必须落在双脚之间，否则就会人仰马翻。所以摔跤、柔道的防身术、太极拳等对敌时的诀窍就在于如何将对手的重心带偏，摔跤和柔道靠得是绊腿、抓、抱腰以下的部位将其摔倒，太极拳通过“粘”“引”等延长接触的时间，化解对手的势头后瞬间发力让对手重心偏离后立即摔倒，而为了不让自身摔倒，我们必须将重心降低，因为重心越低越稳定！

3  兵器谱

3.1  暗器

暗器在火器盛行之前多为武林人士推崇，具备体积小，重量轻，方便携带等特点，攻击距离可以有十几 m乃至几十 m之远，速度快，隐蔽性强，令多数人头痛，防不胜防，威力较大。暗器的使用讲究发力手法，要想飞得远有威力，需甩动手臂带动小臂使暗器加速时间增加，后经过指缝的方向校正，完成发射。在武侠世界里，以“小李飞刀”“子母龙凤环”“暴雨梨花针”等较为出名。传授磁场对磁性物体的作用力时，可与学生观看小李飞刀与上官金虹决战，分析“龙凤环”和飞刀的特点，“龙凤环”是磁性材料制成，铁制的飞刀受到磁力的吸引吸附在环上，后被李寻欢的玉刀所破。生活中杂技的飞刀表演，除了真功夫外也有在靶上做手脚。

“回旋镖”“血滴子”运动轨迹无法捕捉，令人闻风丧胆。以“回旋镖”（飞去来器）为例，《寻秦记》中项少龙击杀侯府在高墙上的士兵时用过，如图2和图3所示[ 4 ]，原理是利用其独特的弧形结构，飞行时弧面上方空气流动比下方快，流速越快压强越低，下方给回旋镖一个升力飞起（与飞机飞行的原理相似），由于两片叶子在前进的方向相对质心的流速不同，根据儒可夫斯基原理[ 5 ]可知，对质心的转动力矩不同[ 6 ]，所以飞行路线为一弧形，经过一定的训练，掌握发力特点，具有完备的杀伤力，澳大利亚的土著人至今还有用其捕猎。

2017年，少林俗家弟子们参军，“功夫武警”诞生;2019年，练武出身的驻港新兵们，刚入伍便达到优秀士兵的水平，投弹能投五十多 m甚至更远。功夫新兵们除了自身常年练武的身体素质，懂得如何发力之外，还用到了物理斜抛的知识，讲到抛体运动时可节选投弹的姿势分析，设初速度为v0，以相对水平面不同的夹角θ抛出，水平方向的分速度即为v0cosθ，竖直方向的分速度为v0sinθ，射程x=v0cosθ·t，时间t=，射程x=，得出理論上以相对地面45°的角度投射，射程最远。

3.2  枪

枪，将利刃加在棍上，弥补了棍的直刺威力不足，综合威力强大，被誉为“百兵之王”。“红缨枪”的特色是枪头下有缨穗，最初缨穗的颜色是白色，用来阻挡血液流到枪杆上，后改为红色，称红缨。其实，改用红色就是利用物理的知识，红色的光波长较长，不论在何种天气，都是最引入瞩目的，在战斗时，可极大程度的扰乱对手的视线，让人措手不及。现实生活中的红灯、还有拍照时特意的红色衣服，都是利用该原理。

3.3  鞭

鞭有软硬之分，硬鞭由铜制成，制作原理和锏相似。常见的硬鞭有“七节鞭”“九节鞭”“十三节鞭”等，软鞭包括“马鞭”“绳子鞭”等，鞭的制作特点与物理的“绳波”相关，在讲机械波的传播形式时，可引入“响鞭”的视频（甩鞭子时的破空声），让学生思考为何会有破空声，引出波在传递时会传递能量的知识，将鞭子上的每一小段看成一个质点，手臂挥舞时带动鞭子后面质点舞动，质点舞动的方式滞后于手，手臂挥舞的能量通过鞭子传递到末端，而鞭子的设计是长且越来越细，相同能量传递到末端时末端的运动速度极快，所以甩鞭子时我们都能听到破空声，如果被它打到那必定是皮开肉绽的。

3.4  刀

刀，官家的象征，是一件势猛力沉兵器，威力巨大以劈砍为主。有些武林人士根据自身力大的特点，会在刀刃上进行改良，传授惯性的知识时，可以以“九环刀”为例，刀身沉重，在刀刃上打上九个孔，挂上九个重环，环上再挂九个小铁球增加重量。使用时，不仅可以利用环的声音扰乱对手，当刀被对手挡住时还可以利用球和环的惯性继续下压，质量越大，惯性越大，高手对决一个小小的物理细节，往往就决定了胜负。

4  结语

创设物理情境对物理课堂的教学以及培养学生的理性思维、批判质疑和勇于探究的科学精神极为重要。本文从全新的角度出发，以武侠世界的情境作为教学情境，对惯性、动量定理、摩擦力、斜抛、流体压强、力矩、共振、多普勒效应、波的传递、重心与稳度、光的特性等物理知识进行分析，结合实例体验式教学，培养学生的物理思维，让学生接受武术并提升自身的身体素质。当然，武侠世界缤纷多彩，仅凭本文的描述远远不够，“传武”与物理联系还在延续中。

参考文献：

[1] 钭方健.高中物理学科核心素养视域下课堂情境教学[J].物理教学，2019，41（2）：7-10，22.

[2] 徐立海.指向深度学习的物理教学路径探索[J].物理教师，2020，41（5）：10-14.

[3] 沈金林.体验学习在认知建构中的作用及其实施策略[J].物理教师，2007，28（10）：6-8.

[4] 冯兴如，陈经刚，姜绍材等.回旋镖的飞行原理[EB/OL].[2021-6-1]http：//www.wenku.baidu.com./view/ftzf.c6ba98271fe910efqzc.html.

[5] 孔珑.流体力学 （二）[M].北京：高等教育出版社，2003.

[6] 郝桐生.理论力学[M].3版.北京：高等教育出版社，2003.