摘 要：本文介紹了魔術(shù)在物理新課引入環(huán)節(jié)中的應(yīng)用.通過(guò)光學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)一共五個(gè)具體的魔術(shù)來(lái)說(shuō)明如何制作和演示魔術(shù).在新課引入環(huán)節(jié)中恰當(dāng)運(yùn)用魔術(shù)可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲.

關(guān)鍵詞：魔術(shù);物理新課;課堂引入

文章編號(hào)：1008-4134（2019）16-0034 ? ?中圖分類號(hào)：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：程幫軍（1984-），男，江蘇連云港人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：初中物理教學(xué)研究.

1 魔術(shù)在課堂引入環(huán)節(jié)中的作用

魔術(shù)是以不斷變化讓人捉摸不透并帶給觀眾驚奇體驗(yàn)為核心的一種表演藝術(shù)，是制造奇妙的藝術(shù).更簡(jiǎn)單的說(shuō)，它是一種表面上違反客觀規(guī)律的表演.魔術(shù)是依據(jù)科學(xué)的原理，運(yùn)用特制的道具，巧妙綜合視覺(jué)傳達(dá)、心理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、表演學(xué)等不同科學(xué)領(lǐng)域的高智慧的表演藝術(shù).抓住人們好奇、求知心理的特點(diǎn)，制造出種種讓人不可思議、變幻莫測(cè)的現(xiàn)象，從而達(dá)到以假亂真的藝術(shù)效果.如果將魔術(shù)運(yùn)用到物理課堂的引入環(huán)節(jié)將達(dá)到事半功倍的效果.在課堂開始恰當(dāng)運(yùn)用魔術(shù)表演可以激起學(xué)生的好奇心和求知欲，大大提高物理課堂效率.筆者將魔術(shù)和物理教學(xué)新課引入環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)魔術(shù)教學(xué)案例和同仁一起分享.

2 魔術(shù)在初中物理新課引入環(huán)節(jié)應(yīng)用案例

案例1 “平面鏡”課堂引入設(shè)計(jì)——隔物滅火魔術(shù)

魔術(shù)材料：透明玻璃板40cm×40cm、不銹鋼支架、兩根白色蠟燭、兩個(gè)打火機(jī)、吸管一根.

魔術(shù)制作：如圖1（a）所示，在不銹鋼支架下面鋪上硬紙板，在距離玻璃板等遠(yuǎn)處，在放置蠟燭位置處用剪刀裁剪出大小與蠟燭橫截面相等的圓孔.兩個(gè)圓孔關(guān)于玻璃板對(duì)稱，在魔術(shù)表演之前將兩根蠟燭燃燒至長(zhǎng)度相同.魔術(shù)具體操作步驟：（1）教師說(shuō)明中間是一個(gè)透明玻璃板，然后用左右手將兩個(gè)打火機(jī)同時(shí)打火點(diǎn)燃玻璃板兩側(cè)的蠟燭，如圖1（a）所示，然后用吸管吹滅前面蠟燭，如圖1（b）所示，說(shuō)明玻璃板后面蠟燭無(wú)法被吹滅，然后將玻璃板后面蠟燭熄滅;（2）下面是見證奇跡的時(shí)刻，教師用手去撫摸玻璃（吸引學(xué)生注意力制造懸念）讓玻璃板具有魔力;（3）同時(shí)左右手拿兩個(gè)打火機(jī)，把在玻璃板面前的蠟燭點(diǎn)燃，而玻璃板后面的蠟燭不點(diǎn)燃，看到的效果如圖1（c）所示;（4）用吸管對(duì)著玻璃前面蠟燭吹，會(huì)看到玻璃前面和后面的蠟燭同時(shí)熄滅了，如圖1（d）所示.

魔術(shù)現(xiàn)象：第一次吹玻璃板前面點(diǎn)燃的蠟燭，前面的蠟燭熄滅，玻璃板后面的蠟燭沒(méi)有被吹滅.第二次同時(shí)點(diǎn)燃蠟燭以后，用手撫摸玻璃板，吹滅玻璃板前面的蠟燭，玻璃板后面的蠟燭也跟著熄滅了.

魔術(shù)原理：根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)：正立、等大、等距的虛像.第一次是將玻璃板前后兩根蠟燭都點(diǎn)燃了，所以只能吹滅玻璃板前面的蠟燭.第二次只點(diǎn)燃了玻璃板前面的蠟燭，由于平面鏡成像特點(diǎn)看上去玻璃板后面的蠟燭也被點(diǎn)燃了.第二次再吹玻璃板前面的蠟燭看上去把玻璃板后面的蠟燭也吹滅了.

點(diǎn)評(píng) 此實(shí)驗(yàn)構(gòu)思巧妙，恰當(dāng)?shù)貙⑵矫骁R成像原理應(yīng)用到小魔術(shù)當(dāng)中，在上“平面鏡”一課開始引入部分來(lái)演示，會(huì)起到畫龍點(diǎn)睛的作用，極大地激發(fā)起學(xué)生的興趣和好奇心.

案例2 “機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化”課堂引入設(shè)計(jì)——瓶中云霧魔術(shù)

魔術(shù)材料：高度白酒（二鍋頭）或醫(yī)用酒精（藥店有賣）、礦泉水瓶.

魔術(shù)制作：（1）將少量白酒（或者酒精）倒入到瓶子里面（少許就可以不用太多）;（2）擰緊瓶蓋，使勁搖晃瓶子，使得酒精與空氣充分混合（也可以用熱水燙一下使得混合充分）;（3）然后像擰麻花一樣使勁來(lái)擰塑料瓶（對(duì)氣體做功），使得瓶子空間被壓縮一半左右;（4）然后用一只手握住被擰緊的部分，迅速打開瓶蓋（會(huì)聽見呯的一聲），瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)白色云霧（如圖2所示）.

魔術(shù)現(xiàn)象：教師用手搖晃以后用力擰緊礦泉水瓶末端，然后打開蓋子，瓶子內(nèi)部出現(xiàn)白色云霧.

魔術(shù)原理：魔術(shù)原理是改變氣體內(nèi)能的兩種方法做功和熱傳遞.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，擰緊塑料瓶短時(shí)間內(nèi)使得氣體體積迅速減小，對(duì)氣體做功，擰緊瓶子的過(guò)程比較快，可以看成絕熱過(guò)程，此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)增大.根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=W+Q，做功和熱傳遞都可以改變物體內(nèi)能，擰礦泉水瓶的過(guò)程可以看成對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大，氣體溫度升高.迅速打開瓶口時(shí)，氣體對(duì)外做功內(nèi)能減小，瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)減小，瓶?jī)?nèi)溫度迅速降低，使得本來(lái)混合的酒精和空氣混合氣體溫度迅速降低.當(dāng)溫度降低時(shí)，使水蒸氣和酒精蒸氣都液化為小液滴也就是我們看到的“白霧”.

點(diǎn)評(píng) 這個(gè)魔術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是取材簡(jiǎn)單操作方便.高度白酒、礦泉水瓶都是生活中常見物品.在“內(nèi)能”新課引入時(shí)教師做這樣一個(gè)小魔術(shù)，可以把學(xué)生注意力吸引到物理課堂上提高學(xué)習(xí)效率.講完新課以后教師再回顧解釋這個(gè)小魔術(shù)的物理原理，這樣會(huì)給學(xué)生留下深刻的印象，將物理與生活緊密聯(lián)系到一起.

案例3 《磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 電動(dòng)機(jī)》課堂引入設(shè)計(jì)——意念螺絲魔術(shù)

【魔術(shù)材料】意念螺絲套件如圖3（A）所示、紐扣電池、螺桿、螺母、拆卸環(huán)磁鐵.

【魔術(shù)制作】將拆卸環(huán)套在螺桿底部，然后向上擰緊螺母，會(huì)把螺桿底部頂出來(lái)，然后將紐扣電池放入螺桿內(nèi)部，安裝好螺桿底座.將圓形小磁鐵用透明膠布粘貼在中指（或無(wú)名指）內(nèi)部如圖3（B）所示.用拇指和食指拿住螺桿擰上螺母，通過(guò)中指上次磁鐵靠近螺桿底部，就會(huì)使得上面的螺母沿著螺桿運(yùn)動(dòng).可以使用另外一只手的兩個(gè)手指靠近螺桿摩擦來(lái)吸引學(xué)生注意力.

【魔術(shù)現(xiàn)象】發(fā)現(xiàn)表演魔術(shù)的人可以通過(guò)意念控制螺桿上的螺母前進(jìn)，直到螺母從螺桿上掉下來(lái).

【魔術(shù)原理】在螺桿內(nèi)部安裝有一個(gè)微型電動(dòng)機(jī)，內(nèi)部放置了一個(gè)磁控開關(guān)，當(dāng)磁鐵靠近就使得電路接通電機(jī)使得螺桿振動(dòng)起來(lái).由于螺紋的存在使得螺母會(huì)沿著螺桿運(yùn)動(dòng)起來(lái).當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離螺桿底部電路斷開，螺母就停止運(yùn)動(dòng)了.

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)成功率高操作性強(qiáng)，在表演之前要多練習(xí)幾次使得左右和右手默契配合.在新課開始的時(shí)候表演這個(gè)魔術(shù)說(shuō)明魔術(shù)原理與本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容緊密聯(lián)系，這樣可以大大調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情.在課程學(xué)習(xí)以后再緊扣引入的魔術(shù)進(jìn)行揭秘，這樣可以使得學(xué)生通過(guò)科學(xué)來(lái)理解生活中的魔術(shù)現(xiàn)象，加強(qiáng)科學(xué)與生活的聯(lián)系.

案例3 “流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”引入設(shè)計(jì)——隔墻滅火魔術(shù)

魔術(shù)材料：蠟燭、玻璃杯、打火機(jī).

魔術(shù)制作：（1）將蠟燭點(diǎn)燃.（如果蠟燭太長(zhǎng)用刀切短）;（2）從杯子底部上方來(lái)吹氣，氣流平行杯子側(cè)壁;（3）杯子里面的蠟燭熄滅了.

魔術(shù)現(xiàn)象：點(diǎn)燃的蠟燭在玻璃杯里面，教師從封閉的一端吹氣，杯子里的蠟燭被吹滅了.

魔術(shù)原理：魔術(shù)涉及到的物理知識(shí)是流體的壓強(qiáng)與流速.蠟燭燃燒產(chǎn)生的二氧化碳、水蒸氣，以及被加熱的空氣組成的混合熱氣，聚集在火焰上方并貼著玻璃杯上側(cè)面向外流，冷空氣從下方向內(nèi)流.此實(shí)驗(yàn)最大優(yōu)點(diǎn)恰恰就是因?yàn)橄灎T燃燒會(huì)消耗氧氣，使得杯中氧氣比較稀薄.只要人用力吹氣，在杯內(nèi)氣體急劇向外流出時(shí)，蠟燭會(huì)因過(guò)度缺氧而熄滅.此實(shí)驗(yàn)演示氣體壓強(qiáng)和流速關(guān)系，用力吹氣沿著杯子上壁向右側(cè)氣體流速增大，氣壓減小，在杯子內(nèi)部由于蠟燭燃燒導(dǎo)致氣流方向如圖3所示.吹氣導(dǎo)致杯子內(nèi)部上方氣流突然加速向外流動(dòng)，下方加速流入，使得中間交界面處相對(duì)速度急劇增大，蠟燭熄滅.

點(diǎn)評(píng) 這個(gè)魔術(shù)趣味性很強(qiáng)且操作步驟簡(jiǎn)單.作為壓強(qiáng)與流速關(guān)系引入新課緊扣主題.隔著玻璃可以把蠟燭吹滅讓學(xué)生感覺(jué)到不可思議，在引入環(huán)節(jié)提高學(xué)生對(duì)流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的興趣.實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)行課后拓展，從杯子的不同方向來(lái)吹蠟燭怎樣吹容易將蠟燭吹滅.

案例4 “物體的沉與浮”課堂引入設(shè)計(jì)——聽話的浮子魔術(shù)

魔術(shù)材料：小藥瓶、廣口玻璃飲料瓶、氣球、電線（銅絲或鐵絲）、橡皮筋、老虎鉗、剪刀.

魔術(shù)制作：（1）取一段細(xì)金屬絲纏繞在小藥瓶上，要注意對(duì)稱纏繞，在水槽里放水，然后將小藥瓶放入到水中，恰好浮起來(lái)為合適狀態(tài).可以先多纏繞一點(diǎn)金屬絲，然后逐漸剪短來(lái)調(diào)整重力的大小，實(shí)驗(yàn)最難的地方就是制作合適的浮沉子;（2）然后將氣球口位置用剪刀剪掉.在大的玻璃瓶中放入適量的水，水不要灌滿;（3）將剪好的氣球膜套在瓶口上.然后再套上橡皮筋，使得瓶口密封.

魔術(shù)現(xiàn)象：向下輕按氣球膜，沉浮子就會(huì)下沉.向上輕拉橡皮膜沉浮子就會(huì)向上浮.浮子好像聽人的話一樣可以任意地向上和向下受到控制（如圖4所示）.

魔術(shù)原理：魔術(shù)涉及到的物理知識(shí)是阿基米德原理和液體壓強(qiáng)的傳遞.浸入靜止流體（氣體或液體）中的物體受到一個(gè)浮力，其大小等于該物體所排開流體所受的重力，方向豎直向上并通過(guò)所排開流體的重心.小玻璃瓶倒著扣入水中，瓶中空氣占據(jù)一定的體積，所受到的浮力等于排開液體所受的重力，同時(shí)金屬絲和玻璃瓶也占據(jù)了一定的空間，所以浮子總的體積等于空氣的體積、玻璃瓶體積和金屬絲體積之和.當(dāng)在瓶口用手指壓氣球膜時(shí)，瓶口上方空氣體積減小壓強(qiáng)增大，根據(jù)液體和氣體壓強(qiáng)的傳遞性導(dǎo)致浮子內(nèi)部的空氣被壓縮體積減小，所以整個(gè)浮子受到的浮力減小，重力大于浮力下沉.當(dāng)移開手指或者向上拉氣球膜時(shí)，水上方空氣壓強(qiáng)減小，浮子內(nèi)部空氣體積增大，浮力大于浮子所受重力而上浮，靜止時(shí)浮子受到的浮力等于浮子受到的重力，二者大小相等方向相反.

點(diǎn)評(píng) 魔術(shù)取材簡(jiǎn)單、制作容易可操作性強(qiáng).魔術(shù)的趣味性強(qiáng)，教師可以說(shuō)里面的小瓶子有生命，問(wèn)學(xué)生信不信，學(xué)生肯定說(shuō)沒(méi)有.教師可以控制讓小瓶上升和下降.結(jié)果瓶子會(huì)隨著教師的操作不斷上上下下.十分有趣的魔術(shù)，魔術(shù)緊扣主題液體傳遞壓強(qiáng)和阿基米德原理，在講解對(duì)應(yīng)的知識(shí)時(shí)都可以表演魔術(shù).

案例5 “大氣壓強(qiáng)”課堂引入設(shè)計(jì)——空杯取酒魔術(shù)

魔術(shù)材料：一臺(tái)FDM（熱熔沉積型）3D打印機(jī)，打印材料為ABS，PLA，PC等塑性材料.

魔術(shù)制作：（1）設(shè)計(jì)魔術(shù)3D打印圖紙，杯子的直徑6cm、高度為7cm、內(nèi)外壁厚度2.5mm;（2）根據(jù)圖紙準(zhǔn)備好制作材料，使用ABS塑性材料進(jìn)行3D打印;（3）老師當(dāng)全班同學(xué)的面拿出3D打印好的杯子，然后在杯子里面倒入自來(lái)水;（4）教師用手指堵住P2位置，將杯子里的水倒空;（5）拿到下面展示給同學(xué)觀察，讓學(xué)生看到杯子變空了，教師將杯子放到講臺(tái)上;（6）用一塊紗布蓋上杯子然后喊一聲變，然后再次拿起杯子讓同學(xué)觀察，學(xué)生尖叫有水了.

魔術(shù)現(xiàn)象：當(dāng)教師將杯中的水倒空以后，可以再倒出半杯水.學(xué)生會(huì)感覺(jué)無(wú)比的神奇.

魔術(shù)原理：魔術(shù)原理是大氣壓強(qiáng)和連通器原理.由于教具底部和側(cè)面都設(shè)計(jì)了小孔.當(dāng)進(jìn)行步驟（3）時(shí)，由于連通器的原理，水會(huì)穿過(guò)底部小孔流入空心層，使杯內(nèi)與空心層內(nèi)的水面同高（水面最高可達(dá)P2孔的高度，當(dāng)進(jìn)行步驟（4） 時(shí)，由于P2被堵住，大氣壓將作用在P1孔上，使空心層內(nèi)上部的水不會(huì)從底部P1孔溢出，同時(shí)留在空心層下部的水，本身也不會(huì)從P1孔溢出，也就形成了“空杯”的效果.當(dāng)進(jìn)行步驟（5）、（6）時(shí)，松開手指，P1， P2孔均打開，由于連通器原理，空心層內(nèi)的水會(huì)有部分從底部小孔P1溢出，也就形成了“空杯來(lái)酒”的效果.

點(diǎn)評(píng) 魔術(shù)的材料要求比較高，魔術(shù)本身設(shè)計(jì)比較巧妙.如果學(xué)校購(gòu)買了3D打印機(jī)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)比較容易制作.實(shí)驗(yàn)將大氣壓強(qiáng)和連通器原理運(yùn)用到魔術(shù)當(dāng)中.在新課引入用空杯取酒實(shí)驗(yàn)會(huì)非常震撼.學(xué)完大氣壓強(qiáng)知識(shí)以后，教師展示空杯取酒原理讓學(xué)生分析原因可以培養(yǎng)學(xué)生的分析能力，通過(guò)魔術(shù)表演會(huì)吸引學(xué)生的注意力提高課堂教學(xué)效率.

3 總結(jié)

在日常生活和觀看魔術(shù)表演時(shí)教師要善于觀察和分析，分析魔術(shù)表演的科學(xué)原理.在有條件的情況下在物理課堂上重復(fù)表演，然后揭秘其中的物理原理，這樣可以堅(jiān)定學(xué)生的辯證唯物世界觀，使得學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)相信科學(xué).

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（收稿日期：2019-05-09）