利用電影中的物理現象加深學生對物理規律的理解

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2012)O8-0286-01

現在的學生雖然有了更好的條件來學習，有了更新的實驗器材進行實驗探索和多媒體來進行模擬實驗，然而在平常的課堂教學中，老師能夠有選擇性的利用學生們喜聞樂見的電影中的物理現象來加以說明，則更能起到事半功倍的效果，加深學生對相應物理規律的理解。現例舉幾個實例來加以說明：

動量守恒定律是物理學中的一條重要的定律，它的基本內容是：一個系統如果不受外力，或者所受到的合外力為零，則系統的總動量保持恒定。用公式可以表示為M1V1+M2V2= M1V10+M2V20 ，其中，M1 、M2 為兩個物體的質量，V1 、V2 為兩物體末狀態的速度，V10 、V20為為兩物體初狀態的速度。公式的意思即兩個物體所組成的系統的末狀態的動量之和等于兩物體初狀態的動量之和。說起來簡單，但要從沒有接觸過動量守恒定律的學生一下子就能形象的理解它，還是有一定難度，這時，我想到了同學們愛看的一部電影《機器人總動員》，當電影中的機器人瓦力不小心漂浮進了太空后，它不論怎么動，怎么努力都不能飄回到飛船，因為在太空中沒有其他的物體甚至空氣來使機器人瓦力受到向前的力量。如果要使自己得到一個向前的動量，必須對其他物體施加力使得其它的物體得到一個大小相等但方向相反的動量。這樣，設定向前的動量為正，向后的動量為負，總和仍然與之前一樣為零。幸虧機器人瓦力身邊帶著的一個滅火器，他向后放出滅火用的泡沫，使自己受到反沖力，得到向前的動量，當然，設機器人瓦力向正方向運動，泡沫向負方向運動，機器人瓦力的動量為正，泡沫的動量為負，所以這時系統的總動量仍然守恒。這樣，用電影中的實例就能容易的讓同學們理解這個定律了。

航天員費俊龍、與聶海勝乘坐神舟六號遨游太空時進行了出倉活動，但是大家注意到沒有，出倉的航天員用一根繩子綁在了自己和飛船之間，就是防止自己一旦不小心脫離的飛船就再也不能回來，因為太空中什么也沒有，想要跑，沒地面的支持與摩擦力，想要游，連空氣都沒有，沒有借力反沖的物體，不可能只讓自己前進，而不產生任何影響。如果不小心脫離了飛船，就會永遠漂浮在太空中了。

動量定理也是這一章的重要內容，物體所受到合力的沖量（力與時間的乘積）等于物體動量的改變量（增加的動量或減少的動量），用公式表示Ft=MVt－MV0，對于公式，同學們可能不會馬上就有深刻的理解，這時，可以以電影電視中常見的胸口碎大石來加以說明就能更形象了。躺在下面的人胸口挺起一塊大石板，舉錘的人以較大的力打在石板上，但作用的時間很短，要不然下面的人肯定要受不了，力F雖然大，但作用的時間t很短，所以Ft的乘積就很小，因為：Ft=MVt－MV0 ，所以石板改變的動量MVt－MV0 就很小，又因為石板開始相對靜止，MV0 =0，所以石板得到的動量MVt就很小，而石板的質量M很大，Vt就接近于0，石板幾乎不下沉去產生對人的沖擊（鐵錘打石板的力不會傳遞），所以人受到的石板對人的壓力幾乎等于石板的重力，沒有多大的增加（或說增加的部分幾乎可忽略）。

在學習靜電屏蔽時，我們知道，靜電屏蔽現象指的是金屬外殼能對其內部的物體起到保護的作用，使其不受外部電場的影響，這時可以例舉由施瓦辛格主演的《蒸發密令》中的一個片段加以說明：女特工在衣服上佩戴了一枚藏有攝像及無線傳輸裝置的裝飾用的胸針，能隨時和外部進行圖像、聲音信息的交換，一路上，把對手的相關信息都傳遞了出來，但到了最機密、最核心的一個電腦機房門口時，發現整個門是由很厚的金屬做成，而且，整間屋子的墻壁也都是金屬。這時，可以問一下同學們，當特工走進這間屋子后，還能與外界進行無線電信號的交換嗎？結果可想而知，當特工走進這間屋子后，圖像等無線信號全部中斷，因為，整間屋子外包圍著金屬外殼，對內部起到了靜電屏蔽的作用。這樣，就讓同學們對靜電屏蔽現象認識更深了。

對于熱力學第一定律的公式，我們知道：△U=Q+W，它的基本內容是物體的熱力學能（內能）的增加量，等于物體吸收的熱量加上外界對物體所做的功。其中Q和W都包含兩種情況：物體吸熱Q為正數，物體放熱Q為負數；外界對物體做功W為正數，物體對外界做功W為負數。所以，熱力學第一定律包含了物體吸熱、放熱，外界對物體做功、物體對外做功等各種情況。其中，物體的吸熱和放熱比較好理解，比如，燒水的時候，鍋里的水吸收燃氣的熱量，內能增加，溫度升高；用燒熱的水洗臉，熱水放熱，溫度降低。而對于做功的情況，我們則可以例舉一些電影中的現象來說明，例如在《荒島余生》這部影片中，主人公由于飛機墜毀流落荒島，沒有工具來生火，只好采取鉆木取火的方式，用一根小木棒在一大塊堆有木屑的木料上不停的轉動以及前后來回的摩擦，通過摩擦做功的方式，最終使得木屑溫度升高，知道冒煙，最后終于點燃。說明了外界對物體做功，物體的內能將升高，進而溫度升高。相反，如果物體對外界做功呢，將導致物體內能減少，溫度降低，同學們實際見到的這種現象不多，于是覺得這種情況最不好理解。這時，可以例舉《終結者2》中的一個情節來說明，液體金屬機器人殺手在追殺主人公的時候，被從槽罐車里泄露出來的液氮沖到了身上，就很快的被凍結了，這時因為高壓下的液氮釋放出來時，對外界做功，溫度降低，進而將液體金屬機器人凍結了。而現實生活中常見的通過做功來改變物體內能的現象如用打氣筒給輪胎打氣，不停的壓縮打氣筒內的空氣，對空氣做功，會使得打氣筒內的空氣溫度升高，導致打氣筒也會發熱。冬夏兩季常常用到的空調也是壓縮制冷劑做功來改變其內能，進而通過熱傳遞來改變室內的溫度的。壓縮時，對制冷劑做功，內能增加，溫度升高；壓力較高的制冷劑膨脹時，對外做功，內能減少，溫度降低，達到冬天制熱，夏天制冷的目的。還有就是像打火機內的高壓氣體或液體釋放出來時也要對外做功，使得溫度降低，所以高壓氣體或液體釋放出來時，人接觸到了都會有冰涼的感覺。

興趣是最好的老師，用同學們喜歡的電影中的物理現象來加深他們對相關物理規律的理解，能起到事半功倍的作用。當然，這里只是舉了幾個實例加以說明，也希望能起到拋磚引玉的作用。