魔術(shù)中的物理知識(shí)研究報(bào)告
魔術(shù)，相信大家一定多很熟悉，他以其特有的神秘感和趣味性深受大家的喜愛。目前大多數(shù)魔術(shù)仍未被解秘，在少部分被揭秘的魔術(shù)背后，其實(shí)大多是欺騙你眼睛的伎倆。那神秘莫測(cè)的魔術(shù)背后是否有一些科學(xué)的物理道理呢?我們的答案是肯定的。
我們研究這一課題的目的，一方面是因?yàn)槟g(shù)接近我們的生活，有一定趣味性和新穎性，一方面是希望增進(jìn)大家對(duì)魔術(shù)的認(rèn)識(shí)，提高大家對(duì)魔術(shù)的欣賞能力，領(lǐng)悟到神秘事物背后是蘊(yùn)藏著樸素真理的;最重要的一方面是希望激起大家對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，促使大家在生活中運(yùn)用課堂中學(xué)習(xí)的物理知識(shí)和規(guī)律，真正做到學(xué)以致用，用以得趣，趣以促學(xué)。
我們的研究方法，包括分析法，比較法，類比法，綜合法，系統(tǒng)法等。(1)具體的研究過程(1)是制定實(shí)施課題方案，論證可行性并修改方案，之后制定出研究計(jì)劃。(2)在互聯(lián)網(wǎng)，圖書館等處搜索各種形式的相關(guān)資料小組成員從資料提取有用信息并進(jìn)行分類整合。(3)聽取老師指導(dǎo)，進(jìn)一步修飾和整理。(4)對(duì)研究進(jìn)行概括總結(jié)，完成報(bào)告論文和ppt幻燈片。
我們的研究?jī)?nèi)容包括以下幾點(diǎn)：<1>手比眼快——魔術(shù)與視覺暫留現(xiàn)象，<2>魔術(shù)與光學(xué)，<3>魔術(shù)與熱學(xué)，<4>魔術(shù)與大氣力學(xué)，<5>魔術(shù)與電磁學(xué)
典例1 瞬間便沒型
魔術(shù)師將彩紙塞進(jìn)一個(gè)透明圓管，向你展示后，彩紙瞬間變沒。
原理：其實(shí)在彩紙的一端系有一根彈性細(xì)線，細(xì)線從魔術(shù)師的一個(gè)袖口穿進(jìn)系在衣內(nèi)。魔術(shù)師只須微張手臂，細(xì)繩產(chǎn)生的彈力在極短時(shí)間里可將彩紙拉進(jìn)袖口
典例2 魔術(shù)師向平靠在豎直木板上表演者鏢飛刀，但總未失手。
原理：魔術(shù)師其實(shí)并未鏢出飛刀，而是將刀藏在衣內(nèi)。同時(shí)木板在極短時(shí)間里，木板后的機(jī)關(guān)在不會(huì)傷人的地方插出刀，給人是魔術(shù)師在鏢刀的假象
典例3 美國(guó)枷鎖。例如劉謙在春晚上表演的皮筋魔術(shù)
原理：這個(gè)魔術(shù)在兩段表演中都有一個(gè)必須做的動(dòng)作，就是第一下先
把兩個(gè)手指即食指和中指合在一起，然后在表演之前有一個(gè)繞的動(dòng)作，
也就是這一下，已經(jīng)把皮筋分開了。拇指和食指勾住皮筋，合攏的時(shí)候
快速用中指掛住皮筋，松開食指，然后又用食指勾住皮筋，這樣就出來了。然后放回原位時(shí)不斷的晃動(dòng)皮筋，因?yàn)橐呀?jīng)出來了，又是連貫的晃動(dòng)動(dòng)作，不容易被看穿。
事實(shí)上很多魔術(shù)都是使用了這個(gè)原理
1、飛杯不見
表演者端出一只圓磁盤，盤內(nèi)有一把敞口壺，一只玻璃杯，然后用一塊手帕蓋在杯口上，演員拿起杯子和手帕，向觀眾走去，手一抖動(dòng)杯子不見了。
說明：原來機(jī)關(guān)秘密在手帕中，手帕中有一塊圓型鐵圈，象杯子口一樣大小，其實(shí)走向觀眾的時(shí)候，杯子已經(jīng)沒有了。因?yàn)殍F圈和杯口一樣大，所以觀眾不會(huì)注意到
2、二牌變五
演員拿出一付牌的其中兩張，牌背向觀眾交代后，說明沒有夾帶，手一晃動(dòng)，向觀眾交代五張撲克牌1、2、3、4、5，怎么一下變成五張呢?演員又一晃動(dòng)，又變成兩張撲克牌。
說明：原來只有用兩張牌，另外三張不同的點(diǎn)子是剪下來貼在一個(gè)角上，演員一晃動(dòng)就是換一個(gè)方向，調(diào)一個(gè)頭，小魔術(shù)靠熟練，調(diào)頭要自然，這樣就能收到良好的效果
3、杯底抽帕
演員將一只玻璃茶杯向觀眾交代，并且將水倒入滴水不漏，演員將水倒出擦干，放入一塊綢布杯中，杯口封好、左手拿好，立即用右手抽出杯中的綢巾。
說明：原來機(jī)關(guān)在杯子上，在制道具時(shí)就將杯子底旁鉆了一個(gè)小孔，約1分硬幣大小，倒水時(shí)用左手按上，水當(dāng)然不漏，抽綢巾時(shí)就從小孔里抽出來的。
理論介紹以上魔術(shù)都與視覺暫留現(xiàn)象有密切關(guān)系，以下是對(duì)視覺暫留現(xiàn)象的簡(jiǎn)介：當(dāng)你看到一幅場(chǎng)景時(shí)，在之后的0.1~0.4s不等的時(shí)間里你對(duì)其他的視覺變化沒有任何反應(yīng)，而魔術(shù)師就是在這極短的時(shí)間里完成魔術(shù)過程，因此你無法分辨
(2)魔術(shù)與光學(xué)
典例1，箱子類魔術(shù)
大家一定見過魔術(shù)表演用的箱子，魔術(shù)師可以把空一天的箱子變出人來，也可以向你展示一個(gè)人在箱子里，之后用鋸子鋸開箱子，發(fā)現(xiàn)又出來另一個(gè)人。
原理：其中一些箱子里有許多平面鏡，透鏡等光學(xué)器械，將箱子下的暗室
的景象反射，折射給你看，也就是說你只看見的是鏡子不是箱子內(nèi)部，
典例2，瞬間變沒大象
大象被牽入一個(gè)特定的背景之下，在一股短暫的煙霧過后，大象消失。
原理：大象所在特定的背景A周圍，有許多平面鏡(觀眾看不見)。并且在背景A的兩側(cè)是與背景A相同的背景B。一陣短暫煙霧后，平面鏡被拉動(dòng)，反射出背景B的景象，你看到的只是鏡子中的影像，你自然看不見大象
典例3 銅鏡透視
魔術(shù)師取出一塊銅鏡，讓觀眾檢查后確定只是一塊普通鏡子。之后照亮鏡子正面，觀眾會(huì)發(fā)現(xiàn)鏡子背后有黑影在動(dòng)。
原理：這塊鏡子的鏡面微凸，鏡子后面有一定的圖案，這些圖案在相應(yīng)的地方微凹，這種變化是人眼無法覺察到的。在光照下，由于漫反射這種變化會(huì)以明暗的形式展現(xiàn)出來，因?yàn)橄掳继帟?huì)暗一些。魔術(shù)師微微改變光的入射角便會(huì)是黑影變化(其實(shí)，這個(gè)魔術(shù)的最早發(fā)明者應(yīng)該是漢唐時(shí)代的中國(guó)人，據(jù)說魔術(shù)師的創(chuàng)作靈感就來源于一個(gè)有特殊現(xiàn)象的“古代魔鏡”，而這“古代魔鏡”正是在中國(guó)出土的一個(gè)漢唐時(shí)代的文物)
典例4 蛋中看雞雛--光的傳播
你可以利用影子的特性，向你的同伴表演一個(gè)有趣的玩意兒。拿一張浸過油的紙，把它粘在一張硬紙板中間的方孔上，就裝配成一個(gè)油紙幕。幕的后面放兩盞燈;請(qǐng)你的觀眾在幕的前面觀看�，F(xiàn)在，把一盞燈點(diǎn)起，譬如把左面的一盞燈點(diǎn)起。
在點(diǎn)起了的燈跟紙幕之間，加進(jìn)一個(gè)橢圓形的硬紙片，于是幕上就現(xiàn)出了一個(gè)雞蛋的影像(這時(shí)右面一盞燈還沒有點(diǎn)燃)�，F(xiàn)在你可以向你的觀眾說，就要開動(dòng)X射線透視機(jī)了，就可以透視到雞蛋的內(nèi)部……看到雞雛了!果然，一下子你的觀眾就會(huì)看到那雞蛋邊上仿佛比較明亮，中心部分卻暗了下去，清楚地看到了一只雞雛的影像(如圖)。
其實(shí)這出魔術(shù)沒有多大奧妙，說穿了很簡(jiǎn)單：在你右面那盞燈的前面，放著一個(gè)雞雛形的硬紙片。把這盞燈點(diǎn)亮以后，幕上那橢圓形的影子上，又有右面的燈射來的一個(gè)“雞雛”的影子，而雞雛影子四周受到右面燈光的照射，因此，“雞蛋”的邊上要比它的中央部分明亮。你的觀眾呢，他們是坐在幕的前面的，并沒有看到你的動(dòng)作。
原理簡(jiǎn)介 魔術(shù)中的箱子
魔術(shù)表演中常利用箱子，將物體或人放入變沒又變回，箱子自然不是普通的箱子，許多情況下是在箱子中裝了一個(gè)雙面鏡，如圖2所示。鏡子按對(duì)角線安裝，將箱子分成兩個(gè)對(duì)稱的空間，箱子的頂和底都設(shè)制了可以打開的蓋。由于鏡子所成像與原物的對(duì)稱性，箱內(nèi)部的棱角在鏡中的像與鏡子另一邊的棱角完全吻合，放在鏡子背面的東西是看不到的，從鏡子的另一面看好像是空箱。鏡子也可以只安裝箱子的一半，柔巧的助手進(jìn)入后鉆入鏡后便不見了，再?gòu)溺R后鉆出便會(huì)重視。
分身術(shù) 在卓別林的電影5大馬戲團(tuán)6中，卓別林逃到一個(gè)許多鏡子的大廳里，幾面鏡子按一定角度安置，折射出無數(shù)個(gè)卓別林來。
大家簡(jiǎn)單地用兩面互成銳角的鏡子就可發(fā)現(xiàn)這個(gè)道理。鏡中的像可再次成像，兩鏡交角處的360°空間好像被分隔成對(duì)稱的小空間，每一空間里都有一個(gè)物體的像，所以在兩鏡間可成像360/a-1個(gè)像，A為兩鏡的夾角度數(shù)，這些像和原物都分布在一個(gè)圓周上，如圖7所示，如果你置身于用六面鏡子組圖8成一個(gè)封閉的六邊形內(nèi)如圖8，鏡子經(jīng)多次反射便幻化出無數(shù)個(gè)相同的六角形空間，每一個(gè)空間里都有一個(gè)與你同步活動(dòng)的你。玩具“萬花筒”是利用三面鏡子構(gòu)成等邊三角形，在筒內(nèi)放些碎彩色玻璃，從一端望去，就能看到許多對(duì)稱的圖案，稍一轉(zhuǎn)動(dòng)，便可得到不同的圖案，“萬花筒”的名稱絕不是虛夸。
(3)魔術(shù)與熱學(xué)
典例1 火燒手絹
魔術(shù)師用打火機(jī)點(diǎn)燃一塊手帕，待火熄滅后，手帕安然無恙。
原理：汽化吸熱。表演前手帕已預(yù)先處理好，被水浸濕并蘸有酒精，事實(shí)上被點(diǎn)燃的是酒精，其燃燒產(chǎn)生的大量熱被水汽化吸收，使溫度達(dá)到著火點(diǎn)，因此手帕安然無恙。
典例2 點(diǎn)燃的棉布
魔術(shù)師在商場(chǎng)中隨機(jī)找到一個(gè)正在買衣服的女士，在與其交談過程中突然將點(diǎn)燃的香煙插向新買的衣服，該女士大吃一驚，之后她又不得不被衣服安然無恙而在吃一驚。
原理：其實(shí)魔術(shù)師在用香煙接觸衣服時(shí)，有一個(gè)硬幣靠在點(diǎn)燃處，金屬的導(dǎo)熱性遠(yuǎn)比棉布強(qiáng)，吸收大量熱使棉布的溫度低于著火點(diǎn)，因此不會(huì)點(diǎn)燃。
典例3 油鍋取物
表演者向鍋中加入一些油狀物，待加熱翻滾時(shí)，表演者雙手伸入油中，卻安然無恙
原理：在油中摻有醋，由于醋的密度大于油的密度，醋沉在底下，油浮在上面。醋的沸點(diǎn)較低(一般來講，醋是混合物無明確沸點(diǎn))，先沸騰是醋，因而不會(huì)燙手。
原理歸納：以上小魔術(shù)用到了汽化吸熱，熱的傳導(dǎo)性以及沸點(diǎn)的知識(shí)，汽化吸熱和熱的傳導(dǎo)性將較集中的熱量擴(kuò)散或傳導(dǎo)，產(chǎn)生與人感覺不符的現(xiàn)象�？傊�，這些魔術(shù)就是用了一些假象來欺騙你，可假象的背后卻蘊(yùn)含著真理!
大氣力學(xué)與魔術(shù)
典例1，戳不破的氣球
原理：先把充足氣的氣球稍放一點(diǎn)氣，再在氣球某處
粘上透明膠帶，扎氣球的`針從占有膠帶的地方扎入氣球，膠帶能使傷口不再擴(kuò)大，氣體十分緩慢地泄漏，因此氣球不會(huì)爆炸。
典例2，有孔紙片托水
凡是有孔的東西，都是會(huì)漏水的，可是一張滿紙小孔的薄紙片，可以托起2斤重的水，并且不漏下來。
原理：1)薄紙片能托起瓶中的水，是因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)作用于紙片上，產(chǎn)生向上托力。
2)小孔不會(huì)漏水是因?yàn)樗砻嬗袕埩�，在紙表面形成水的薄膜，使水不�?huì)漏出來，雨傘就是用的這個(gè)道理。
典例3 空碗變魚--大氣壓強(qiáng)
取手巾展示給觀眾看無異常，平鋪在桌面上。將一個(gè)碗口朝下托著給觀眾看后，倒扣桌面上。用手巾蓋住碗，將碗翻過來故意擺弄一番，揭去手巾時(shí)碗中出現(xiàn)了水和魚。
原因是碗中原來就有水和魚，只是用一塊比碗口小點(diǎn)的膠皮遮住，由于大氣壓的作用在碗倒放時(shí)，水不流出顯示碗里無物。碗翻過來揭去手巾時(shí)，同時(shí)揭去膠皮，就有了水和魚。
典例5 彩球飛舞，二龍戲珠--流速與壓強(qiáng)的關(guān)系
材料準(zhǔn)備：1、鐵桶一只，可樂瓶?jī)蓚�(gè)，尖嘴玻璃管三支，雙孔橡皮塞兩個(gè)，氣門芯兩條，橡皮管若干條、沙子，打氣筒兩個(gè)。2、尖嘴玻璃管若干，鐵架臺(tái)若干，高壓水龍頭、沙子。
表演時(shí)，將一根細(xì)管按如圖方式安裝在瓶塞上，瓶?jī)?nèi)裝上水。用橡皮管把打氣筒與瓶相連，不斷向瓶?jī)?nèi)充氣，瓶?jī)?nèi)水就會(huì)噴出。再把乒乓球放在水柱上，試驗(yàn)幾次就成功了。也可安裝兩根豎管噴水，呈現(xiàn)二龍戲珠的有趣現(xiàn)象。
電磁學(xué)與魔術(shù)
典例1紙人跳躍--摩擦起電
手持一張白紙，當(dāng)眾剪成許多小紙人，放在桌上，又取來一小塊玻璃板放在小紙人上面，再把這塊小玻璃板用兩本書架好，使玻璃板與小紙人之間有一定空隙，又拿出一塊手帕反復(fù)交待，證明手帕是沒有秘密的，用這塊手帕在玻璃板上用力擦了幾下，只見玻璃板下面的小紙人卻上下跳躍起來……
解釋：用手帕在玻璃板上用力摩擦就能生電，所以玻璃板就能把小紙人吸上來，大家都可以試試看，看看紙人能不能跳躍?當(dāng)然不一定就只剪成紙人，剪成別的動(dòng)物也可以
摩擦起電有關(guān)的小魔術(shù)
在干燥的天氣里，在干燥的手上戴一副線手套，兩手相對(duì)乒乓球摩擦，然后就可以做幾個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)。
典例2鉆袖筒
拿著摩擦過半分鐘的乒乓球，松手使球自由下落。你將會(huì)看到球沒有豎直下落，而是走了一條弧線，甚至還能鉆到你的袖筒里去呢。
球跟手走
把經(jīng)過雙手摩擦的乒乓球放在光滑的桌面上，用手靠近它，瞧!乒乓球向著手的方向滾過來了。手若移動(dòng)，它也會(huì)跟著移動(dòng)。
典例3火柴直立
拿摩擦過的乒乓球去接觸桌面上的一根火柴棍，慢慢提起，火柴棍就隨著抬起了頭，甚至還能直立起來呢。
典例4氣功提碗--磁力
演示者手拿一個(gè)白色塑料碗，向觀眾交待清楚碗內(nèi)外，無任何夾帶和異�，F(xiàn)象。
將塑料碗內(nèi)注入半碗水，放在桌上。演示者取來一根黑色魔棒，用右手握著魔棒的中部，將魔棒一端插入帶水的塑料碗里，使魔棒的端頭與碗底接觸，然后拉開架勢(shì)運(yùn)上“氣功”，運(yùn)氣運(yùn)到一定程度，向上提魔棒，魔棒雖然提起來了，但碗仍然停放在桌面上。此時(shí)演示者向觀眾說：“氣沒運(yùn)足，碗是提不起來的�！睜柡�，演示者再按上述方法運(yùn)用“氣功”提碗，魔棒與碗一起被提起而離開桌面。
所謂氣功提碗是假，而靠磁鋼的吸力提碗是真。原來在塑料碗底上粘有一塊硅鋼片，而魔棒一端鑲有一塊具有強(qiáng)磁力的釹鐵硼磁鋼，當(dāng)該磁鋼與硅鋼片接觸時(shí)，將硅鋼片磁化而被吸住;當(dāng)表演者向上提魔棒時(shí)，就會(huì)連同盛有水的塑料碗一同提起來了。為了增加演出效果，第一次提碗時(shí)，用魔棒沒有磁鋼的一端接觸碗底，這當(dāng)然不能將碗提起來，然后再將棒巧妙地掉頭，即可吸住硅鋼片。如果你有興趣演示，只要制作一份簡(jiǎn)單的道具，練習(xí)幾次就可以上演了。
從這些魔術(shù)中我們輕松愉快地學(xué)到了很多物理知識(shí)，如視覺暫留、光的反射，熱學(xué)知識(shí)。魔術(shù)看似復(fù)雜，深不可測(cè)，然而其本質(zhì)卻是簡(jiǎn)單的。如果你發(fā)現(xiàn)不了其中蘊(yùn)含的知識(shí)，打開奧秘之門，那你就無法撥開它神奇的棉紗。但只要在生活上細(xì)心觀察，認(rèn)真思考，放飛想象的翅膀你也可以表演一個(gè)屬于自己的魔術(shù)。
魔術(shù)中有許多精彩的表演,這都是魔術(shù)師們精心設(shè)計(jì)的,運(yùn)用了許多物理知識(shí).但這些知識(shí)都是生活中極其細(xì)微的道理,像鋼針穿透玻璃,這些都需要我們?cè)谏钪袑W(xué)習(xí),在實(shí)驗(yàn)中探究, 這樣才會(huì)學(xué)到更多知識(shí),了解更多的道理。
在收集資料的過程中，大家分工合作，找到了許多以前沒有見識(shí)的魔術(shù)。在探討的過程中，不僅增強(qiáng)了我們的分析能力，還讓我們深切體會(huì)到 魔術(shù)的奇妙;世界的無奇不有和物理知識(shí)的廣泛應(yīng)用。研究之前看起來深不可測(cè)的魔術(shù)，經(jīng)大家思考后，都迎刃而解，我們也獲得了比別人更多的魔術(shù)知識(shí)。
通過這次探究我們學(xué)會(huì)了在生活中找問題,解決問題.同時(shí)我們也學(xué)到了不少物理知識(shí),知道了他們的實(shí)際應(yīng)用,開闊了我們的視野.我們也學(xué)會(huì)了怎樣去收集資料,整理資料,邊學(xué)習(xí)邊思考得出結(jié)論.在動(dòng)手實(shí)踐中獲益不少,了解了課本以外的知識(shí),以及知識(shí)在生活中的運(yùn)用。
更可貴得是，我們?cè)谝黄鹛骄繉W(xué)習(xí)的過程中，不僅僅學(xué)到知識(shí)，更鍛煉了我們的動(dòng)手和動(dòng)腦能力，體會(huì)到集體的重要。對(duì)我們今后的學(xué)習(xí)和生活都是受益匪淺。
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