利用电影中的物理现象加深学生对物理规律的理解

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1008-925X(2012)O8-0286-01

现在的学生虽然有了更好的条件来学习，有了更新的实验器材进行实验探索和多媒体来进行模拟实验，然而在平常的课堂教学中，老师能够有选择性的利用学生们喜闻乐见的电影中的物理现象来加以说明，则更能起到事半功倍的效果，加深学生对相应物理规律的理解。现例举几个实例来加以说明：

动量守恒定律是物理学中的一条重要的定律，它的基本内容是：一个系统如果不受外力，或者所受到的合外力为零，则系统的总动量保持恒定。用公式可以表示为M1V1+M2V2= M1V10+M2V20 ，其中，M1 、M2 为两个物体的质量，V1 、V2 为两物体末状态的速度，V10 、V20为为两物体初状态的速度。公式的意思即两个物体所组成的系统的末状态的动量之和等于两物体初状态的动量之和。说起来简单，但要从没有接触过动量守恒定律的学生一下子就能形象的理解它，还是有一定难度，这时，我想到了同学们爱看的一部电影《机器人总动员》，当电影中的机器人瓦力不小心漂浮进了太空后，它不论怎么动，怎么努力都不能飘回到飞船，因为在太空中没有其他的物体甚至空气来使机器人瓦力受到向前的力量。如果要使自己得到一个向前的动量，必须对其他物体施加力使得其它的物体得到一个大小相等但方向相反的动量。这样，设定向前的动量为正，向后的动量为负，总和仍然与之前一样为零。幸亏机器人瓦力身边带着的一个灭火器，他向后放出灭火用的泡沫，使自己受到反冲力，得到向前的动量，当然，设机器人瓦力向正方向运动，泡沫向负方向运动，机器人瓦力的动量为正，泡沫的动量为负，所以这时系统的总动量仍然守恒。这样，用电影中的实例就能容易的让同学们理解这个定律了。

航天员费俊龙、与聂海胜乘坐神舟六号遨游太空时进行了出仓活动，但是大家注意到没有，出仓的航天员用一根绳子绑在了自己和飞船之间，就是防止自己一旦不小心脱离的飞船就再也不能回来，因为太空中什么也没有，想要跑，没地面的支持与摩擦力，想要游，连空气都没有，没有借力反冲的物体，不可能只让自己前进，而不产生任何影响。如果不小心脱离了飞船，就会永远漂浮在太空中了。

动量定理也是这一章的重要内容，物体所受到合力的冲量（力与时间的乘积）等于物体动量的改变量（增加的动量或减少的动量），用公式表示Ft=MVt－MV0，对于公式，同学们可能不会马上就有深刻的理解，这时，可以以电影电视中常见的胸口碎大石来加以说明就能更形象了。躺在下面的人胸口挺起一块大石板，举锤的人以较大的力打在石板上，但作用的时间很短，要不然下面的人肯定要受不了，力F虽然大，但作用的时间t很短，所以Ft的乘积就很小，因为：Ft=MVt－MV0 ，所以石板改变的动量MVt－MV0 就很小，又因为石板开始相对静止，MV0 =0，所以石板得到的动量MVt就很小，而石板的质量M很大，Vt就接近于0，石板几乎不下沉去产生对人的冲击（铁锤打石板的力不会传递），所以人受到的石板对人的压力几乎等于石板的重力，没有多大的增加（或说增加的部分几乎可忽略）。

在学习静电屏蔽时，我们知道，静电屏蔽现象指的是金属外壳能对其内部的物体起到保护的作用，使其不受外部电场的影响，这时可以例举由施瓦辛格主演的《蒸发密令》中的一个片段加以说明：女特工在衣服上佩戴了一枚藏有摄像及无线传输装置的装饰用的胸针，能随时和外部进行图像、声音信息的交换，一路上，把对手的相关信息都传递了出来，但到了最机密、最核心的一个电脑机房门口时，发现整个门是由很厚的金属做成，而且，整间屋子的墙壁也都是金属。这时，可以问一下同学们，当特工走进这间屋子后，还能与外界进行无线电信号的交换吗？结果可想而知，当特工走进这间屋子后，图像等无线信号全部中断，因为，整间屋子外包围着金属外壳，对内部起到了静电屏蔽的作用。这样，就让同学们对静电屏蔽现象认识更深了。

对于热力学第一定律的公式，我们知道：U=Q+W，它的基本内容是物体的热力学能（内能）的增加量，等于物体吸收的热量加上外界对物体所做的功。其中Q和W都包含两种情况：物体吸热Q为正数，物体放热Q为负数；外界对物体做功W为正数，物体对外界做功W为负数。所以，热力学第一定律包含了物体吸热、放热，外界对物体做功、物体对外做功等各种情况。其中，物体的吸热和放热比较好理解，比如，烧水的时候，锅里的水吸收燃气的热量，内能增加，温度升高；用烧热的水洗脸，热水放热，温度降低。而对于做功的情况，我们则可以例举一些电影中的现象来说明，例如在《荒岛余生》这部影片中，主人公由机坠毁流落荒岛，没有工具来生火，只好采取钻木取火的方式，用一根小木棒在一大块堆有木屑的木料上不停的转动以及前后来回的摩擦，通过摩擦做功的方式，最终使得木屑温度升高，知道冒烟，最后终于点燃。说明了外界对物体做功，物体的内能将升高，进而温度升高。相反，如果物体对外界做功呢，将导致物体内能减少，温度降低，同学们实际见到的这种现象不多，于是觉得这种情况最不好理解。这时，可以例举《终结者2》中的一个情节来说明，液体金属机器人杀手在追杀主人公的时候，被从槽罐车里泄露出来的液氮冲到了身上，就很快的被冻结了，这时因为高压下的液氮释放出来时，对外界做功，温度降低，进而将液体金属机器人冻结了。而现实生活中常见的通过做功来改变物体内能的现象如用打气筒给轮胎打气，不停的压缩打气筒内的空气，对空气做功，会使得打气筒内的空气温度升高，导致打气筒也会发热。冬夏两季常常用到的空调也是压缩制冷剂做功来改变其内能，进而通过热传递来改变室内的温度的。压缩时，对制冷剂做功，内能增加，温度升高；压力较高的制冷剂膨胀时，对外做功，内能减少，温度降低，达到冬天制热，夏天制冷的目的。还有就是像打火机内的高压气体或液体释放出来时也要对外做功，使得温度降低，所以高压气体或液体释放出来时，人接触到了都会有冰凉的感觉。

兴趣是最好的老师，用同学们喜欢的电影中的物理现象来加深他们对相关物理规律的理解，能起到事半功倍的作用。当然，这里只是举了几个实例加以说明，也希望能起到抛砖引玉的作用。