魔术表演中的物理知识(精选11篇)
课题组长:朱静涵
课题组成员:黄岚 甘智玲 高敏 王珊珊 指导教师:方银钗
一、研究目的/意义
平时,我们都很羡慕魔术师们精彩的魔术表演,却不知道魔术的秘密。偶然的机会知道了有好多魔术都是靠物理知识加以应用的结果,于是,我们非常想通过研究性学习了解这二者之间的关联。
二、研究内容
物理知识在魔术表演中的运用以及物理学对魔术发展的影响
三、报告内容
经过一段时间的研究性学习,我们的研究有了初步的成果,从这些魔术中我们轻松愉快地学到了很多物理知识,如物体重心的位置、热胀冷缩,大气压与烧水的温度……魔术看似复杂,深不可测,然而其本质却是简单的,大多都是依靠物理知识完成的。只要在生活上细心观察,认真思考,学好物理知识,任何人都可以表演甚至创造一个属于自己的魔术。
魔术中有许多精彩的表演,这都是魔术师们精心设计的,运用了许多物理知识.但这些知识都是物理学中最基础的道理,像钱断筷子, 气球穿不破,会翻跟头的胶囊等,这些都需要我们在生活中学习,在实验中探究,这样才会学到更多知识,更多的了解物理。
在收集资料的过程中,大家分工合作,找到了许多以前没有见识的魔术。在探讨的过程中增强了我们的分析能力,更让我们深切体会到魔术的奇妙、世界的无奇不有和物理知识的广泛应用。研究之前看起来深不可测的魔术,经大家思考和查阅资料后,都迎刃而解,我们获得了比别人更多的魔术知识,更愉快的学习了许多物理知识。
通过这次探究我们学会了在生活中找问题,解决问题.同时我们也学到了不少物理知识,知道了他们的实际应用,开阔了我们的视野.我们更学会了怎样去收集资料,整理资料,边学习边思考得出结论.在动手实践中获益不少,了解了课本以外的知识,以及知识在生活中的运用。
一、走钢丝
例1有“高空王子”之称的美籍加拿大人科克伦, 于1996年9月24日晚, 在毫无保护的情况下, 手握10m长的金属杆, 在一根横跨在上海浦东两幢大楼之间、高度为110m、长度为196m的钢丝上稳步向前走, 18min后走完全程。他在如此危险的高空中走钢丝能够获得成功, 是因为充分利用了下述哪些力学原理? ()
A.降低重心;B.增大摩擦力;
C.力矩平衡原理;D.牛顿第二定律.
解析根据平衡的道理, 走钢丝的杂技演员, 始终要使自己身体重力作用线通过支撑面, 这支撑面就是钢丝, 钢丝很细, 给人的支撑面极小、使身体重心恰巧落在钢丝绳上就很难, 身体随时有倒下去的危险.他们手中拿着长长的金属杆既实现了降低重心、增大摩擦, 还可调整力矩平衡的作用, 从而增大稳度、掌握平衡。
二、抛球
例2一杂技演员用一只手抛球、接球.他每隔△t时间抛出一球, 接到球便立即将球抛出 (小球在手中停留时间不计) , 总共有5个球.如将球的运动看做是竖直上抛运动, 不计空气阻力, 每个球的最大高度都是5m, 那么 (g取10m/s2) ()
A.△t=0.2 s;B.△t=0.3s;
C.△t=0.4 s;D.△t=0.5s.
解析一个小球从抛出到回到手的时间, 又v02=2ghm, 可得2, t=2s.由于小球在手中停留时间不计, 所以5个小球将竖直上抛的总时间分成5段, 即5△t=2s, 所以△t=0.4s, C正确。
三、飞车走壁
例3有一种杂技表演叫“飞车走壁”, 由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演桶的侧壁高速行驶, 做匀速圆周运动。图1中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹, 轨迹离地面的高度为h, 下列说法中正确的是 ()
A.h越大, 摩托车对侧壁的压力将越大;
B.h越大, 摩托车做圆周运动的向心力将越大;
C.h越大, 摩托车做圆周运动的周期将越小;
D.h越大, 摩托车做圆周运动的线速度将越大.
解析以摩托车为研究对象, 摩托车在圆台形侧壁运动时受重力G和侧壁对它的支持力N的作用, 如图2所示.设圆台侧面倾角为θ, 则向心力F向=mgtanθ, 支持力N=mg/cosθ, 由此可知F向、N的大小与h无关, 所以A、B均错误;根据牛顿第二定律:, 可得由于h越大, r越大, 所以、T均越大, 因此C对、D错误.故选D.
四、水流星
例4杂技演员表演“水流星”:质量为0.5kg的小杯里盛有1kg的水, 用长为r=1.0m的细绳系住在竖直平面内作圆周运动, 如图3所示.若“水流星”通过最高点的速度为v=4m/s, (不计空气阻力, 取g=10m/s2) 试求:
(1) 在最高点时, 绳的拉力;
(2) 在最高点时水对小杯底的压力;
(3) 为使小杯经过最高点时水不流出, 在最高点时最小速率是多少?
解析 (1) 设水的质量为M, 杯的质量为m.在最高点时, 设绳子拉力为T, 对水和杯整体研究, 由牛顿第二定律, 得
代入数据, 解得T=9N。
(2) 在最高点, 对水研究, 水受弹力F与重力Mg, 根据牛顿第二定律, 有
代入数据, 解得T=26N。
(3) 为使小杯经过最高点时水不流出, F≥0, 即
五、“顶杆”表演
例5杂技演员在进行“顶杆”表演时, 用的是一根质量可忽略不计的长竹竿, 质量为30 kg的演员自杆顶由静止开始下滑, 滑到杆底时速度正好为零.已知竹竿底部与下面顶杆人肩部之间有一传感器, 传感器显示顶杆人肩部的受力情况如图4所示, 取g=10m/s2.
求: (1) 杆上的人下滑过程中的最大速度;
(2) 竹竿的长度.
解析 (1) 以人为研究对象, 人加速下滑过程中受重力mg和杆对人的作用力F1, 由题图可知, 人加速下滑过程中杆对人的作用力F1为180 N.由牛顿第二定律得
1s末人的速度达到最大, 则v=at1=4m/s.
(2) 加速下降时位移为:
减速下降时, 由动能定理得
代入数据解得s2=4m.
所以, 竹竿的长度s=s1+s2=6m.
六、气功碎石
例6杂技中的一个“气功碎石”节目:一人平躺, 胸口上放一块巨大的石板, 另一人手持铁锤, 猛地往石板上一砸, 只见石板碎了, 而石板下的人毫发无损.观众在鼓掌欢呼的同时, 也不禁会想:为什么躺着的那个人没有受伤?
解析设在铁锤敲打石板的过程中平均打击力为F, 持续时间为t1, 石板质量为M, 受打击后石块速度为v, 打击过程中人对石板的支持力为N1, 根据动量定理, 有
又因为打击瞬间有N1=Mg, 所以上式简化为Ft1=Mv,
在敲打石板之后, 人体对石板的作用力迫使石板速度降为0, 设人体此时对石板的支持力为N2, 持续时间为t2, 根据动量定理, 有 (N2-mg) t2=Mv,
因为人体具有一定的柔软度, 故缓冲时间t2较长, 而打击时间t1极短, 所以t2≥t1, 代入上式可知:即使平均打击力较大, 仍可看成约等于Mg.从这我们也可以知道为什么铁锤必须得击打得足够快.
七、空中抛人
例7如图5所示, 一对杂技演员 (都视为质点) 乘秋千 (秋千绳处于水平位置) 从A点由静止出发绕O点下摆, 当摆到最低点B时, 女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出, 然后自已刚好能反向回到A处.已知男演员质量m1和女演员质量m2之比m2之比秋千的质量不计, 秋千的摆长为R, C点比O点低5R.求:男演员落地点C与O点的水平距离S.
解析设分离前男女演员在秋千最低点B的速度为v0, 由机械能守恒定律, 得
(m1+m2) g R=12 (m1+m2) v20,
设刚分离时男演员速度的大小为v1, 方向与v0相同;女演员速度的大小为v2, 方向与v0相反, 由动量守恒, 有 (m1+m2) v0=m1v1-m2v2,
分离后, 男演员做平抛运动, 设男演员从被推出到落在C点所需的时间为t,
根据题给条件, 由运动学规律,
根据题给条件, 女演员刚好回到A点, 由机械能守恒定律, 有
已知由以上各式可得S=8R.
八、腾跃特技
例8如图6, 摩托车做腾跃特技表演, 以初速度v0冲上高为h、顶部水平的高台、然后从高台水平飞出。若摩托车始终以额定功率P行驶, 经过时间t从坡底到达坡顶, 人和车的总质量为m, 且各种阻力的影响可忽略不计, 求:
(1) 人和车到达坡顶时的速度v;
(2) 人和车飞出的水平距离s;
(3) 当h为多少时, 人和车飞的水平距离最远?
(4) 若v0=10m/s, P=1.8kw, t=0.5s, m=180kg, 重力加速度g取10m/s2, 则上述最远距离sm为多少?
(4) 将数据代入上式, 得Smax=0.5m.
表演开始了,团长是国家一级演员,她变出好多细纸条来哗地飞出去,好精彩!还有一个魔术师能把很重的桌子漂浮起来,好象地球失去了地心引力,还能把纸放到火里,变成一朵玫瑰。还有一个魔术叫五花大绑,让一个观众把演员绑起来,绑得结结实实的,观众也穿上一件演出服,之后两人躲进一个帐篷,只有观众的头伸出帐篷外,数一二三后观众身上的演出服就跑到演员被绑的绳子里面了。太神奇了!还有变脸,魔术师瞬间能变换一张脸,一共变了12张脸,嘴巴还能喷火。还有小丑,不仅能制作花样气球,还能把一张纸变成一百块钱!
中间魔术师还教我们学了一个魔术,如何将被剪断的两段绳子恢复原样。知道了这个魔术的`秘密,但是要学成象魔术师一样不露破绽,需要很多的练习才能做到吧。最后一个魔术是把一个人关在箱子里,箱子一分为二,还插进了二把宝剑和两个圆桶,可是,这个时候,人得怎么躲起来呢,是消失了吗?表演结束的时候,我还在走廊上看到工作人员把这个节目的道具拉走,我仔细观察了一下,剑可能可以收缩,但那两个圆桶是不可以的!所以在节目最后,那个人完好无损地走出来,我们是多么地惊讶!我多想学魔术啊!
记得有一次,我在客厅里看电视,电视里正在播放魔术表演。只见魔术师用牌往半空中轻轻一扔,再用衣服轻轻一甩,牌全部乖乖的落入他手里。“这么容易的事还上电视表演上。”
我不屑一顾地说。想起爸爸妈妈总夸别人家的孩子聪明能干,今天我一定要露一手给他们看看。于是我郑重地请出了爸爸妈妈。我装得很神秘的样子走出来,把道具――一副牌藏在身后,又干咳了两声,对爸爸妈妈说:“平时你们总说我没用,今天我要露一手给你们瞧瞧,让你们知道,我不是你们想像地那么没用。”
说完,我让父母闭上眼睛,把牌亮了出来。“睁开你们的双眼,表演开始了。”我把牌往空中一撒,衣服一甩,牌洒落一地。我并没有像魔术师那样把牌接住,我又闹笑话了。
爸爸妈妈像丈二和尚摸不着头脑,四目瞪着我。我羞愧得低下了头i,说出了事情的原委。
妈妈听了,语重心长地对我说:“儿子,魔术不是一天能练成的。台上一分钟,台下十年功。”我听了,似懂非懂地点了点头。
比赛规则是:表演上次老师教的“心心相印”这个魔术,根据周老师给出的分数,再加上观众分,分数最高的同学就能成为“小小魔术师”,获得一套魔术道具。
比赛开始了,蒋凝曦同学第一个上场,他很幽默,一点也看不出他的紧张,他的表演获得大家热烈掌声,周老师也给出了很高的分数。接着,第二、三、四个同学都表演完了,该我上场了。
“同学们,我……”我的声音像蚊子一样小,等我表演完,我才发现,我的手都出汗了,最后只得了80分。经过激烈的比拼,刘玉瑶同学获得“小小魔术师”称号,拿到“来去无踪”的魔术道具。当时,我们大家羡慕得眼珠子都红了。
一位手里拿着一本厚厚的书的魔术师迈着大步上场了。他先给我们展示了手里的书,那本书里面一个字都没有。魔术师用画笔在书上画了一幅画,画完之后,他给我们展示了那幅画,然后,用手把书打开,书里飞出了一只洁白的鸽子,我们全都为魔术师喝彩。
魔术师又从工具箱里拿出一条丝巾,左右展示了一下,然后甩了又甩,仿佛告诉大家这只是一天普通的丝巾。奇妙的事情发生了,一把把伞从丝巾里出来啦。太震撼了。
最令人惊讶的魔术来了,只见魔术师从工具箱里拿出了好几条丝巾,展示之后又甩了甩,突然变出了一面中国国旗。魔术师扛着国旗在场上跑了几圈,然后把国旗交给了助手。全场沸腾了,欢呼声、惊叫声不决于耳。
回到家里,我还沉浸在魔术的奇幻世界里,不停地问为什么魔术师能变出一面这么大的国旗?妈妈说,魔术是一项复杂的表演艺术,“台上一分钟,台下十年功”。虽然表演只有十几分钟,他在台下用了很多智慧和汗水才换来这奇妙的时刻。
那一天,天气格外好,我的心情比这天气还要好,因为今天是元旦我能在元旦表演大显身手有请张兆轩为大家表演魔术!我信心满满地走上了台。前面还有几位表演魔术的同学,他们要不被看穿了,要不就是被主持人从背后看见了奥秘,而我相信自己一定不会被看穿的,因为我的魔术与皮筋有关,叫《皮筋电梯》。
开始表演了,我先对大家说:我要先做一个热身!只见我用左手先拿出了一根皮筋,右手拿出了一个小铁环。我把皮筋拉了起来,又快速地把那个小铁坏套到了皮筋上。我又用另一个手指头勾住了另一端,再用右手把铁环从皮筋中取出拿在了手上,这样魔术就万事大吉了。可就在这时,一位同学拆穿了这个秘密。我心里的小鹿左蹦右跳,但很快平复了心情,开始正式态表演。
正式表演开始了,我先把两根皮筋分别挂在了左手食指和无名指上,然后用右手无名指和食指分别撑开了那两根皮筋。这时我向大家说:现在我要请一名助手!大家纷纷把手举了起来,却没有发现我手里捣鼓着什么。这时,我选了一位同学上来。我先让他用一根皮筋套在第一根皮筋上。我问他:现在你的皮筋在哪根上呢?他干脆地回答:第一根!这时我以迅雷不及掩耳之势把食指拿开又放回来,只见助手的皮筋竟然瞬间跑到了第二根皮筋上。大家有的惊叫起来,有的还没发觉有什么变化。依次类推,助手的皮筋一直跑到了第四根皮筋上了,大家都很惊呀!送上了热烈的掌声!我学着电视上魔术师深深鞠了一躬,心里自豪极了!
学魔术前,我一直认为魔术很难,每个细节做起来仿佛比登天还难。一遇到拦路虎我就想,离表演还远着呢!下次解决吧!而现在,我每天不表演一个小魔术手总是很痒痒,遇到困难也不退缩。
下午5:30,我与朋友来到了一家五星级饭店,里面的设施也是一应俱全,金灿灿的装饰显得异常华丽,随后嘉宾们陆陆续续地赶来。晚宴开始了,全场的灯光都熄灭了,只剩下舞台上耀眼的光芒,接着就是两个精彩的文艺表演,然后一个个优雅的身姿出现在我眼前,跳动的音符落在人们的心上。“现在是最后一个节目的表演时间。”主持人大声说道,播放着令人热血沸腾的音乐,先是一群女舞蹈演员撑着伞跑到舞台中间,然后把伞摆成半弧形,再纵身一跃,后面蹦出了一位帅哥,他在空中做了一个前空翻,然后轻轻的落地,飒爽的英姿怎能让人忘怀,他就是我们的魔术师。
他简要地做了个自我介绍,接着,魔术表演开始了,真令人心血澎湃,激动无比。他先把一张写着梅花5的扑克牌拿出来,然后在全场的观众中抽取了一位女士,他让那位女士站在原地,然后确定了这位女士口袋中都没有东西后,他把那张扑克牌放在自己的手掌中,给大家看,接着一个反手,他再向手掌吹了一口气,纸牌不见了,全场一片哗然,我想:他应该是把纸牌放在那位女士的口袋中,没想到把那位女士的全身都搜了一遍,还是没找到。正当我在纳闷之中,他却把身子背过来,扑克牌竟然在他的身后,谁知他又做了一个后空翻,他身后的牌又不见了。接着他让那位女士从自己的右裤袋中拿出那张扑克牌,我们都惊呆了,随后热烈的掌声响起来了。最后他与我们分享了他做魔术师的梦想。一件件感人的事迹,催人泪下。他为了做魔术师做出了比别人多10倍的锻炼,但他没有放弃过。他还告诉我们“台上一分钟,台下十年功。”有梦想就一定要追求的道理。我感觉收获很大。
我是一个对魔术好奇的魔术迷,总是把一个魔术看好几次,直到看清楚原因才停止。
可是今天老师在课堂表演了一个魔术,老师先拿出道具,有两个硬币,一个一元,一个五角,还有一个杯子和一张小凳子。老师将杯子放在小凳子上,然后左手拿一个一元硬币,右手拿一个五角硬币问:“你们喜欢哪个硬币啊!”
同学们异口同声地说:“一元的硬币。”
于是老师再把一元的硬币放在小杯上,然后拿起一元硬币往下一用力,1元的硬币就一下子进去了。
这是怎么回事啊?我疑惑不解,后面,老师开始解释其实是这样的:有两个一元硬币,一个一元硬币在小凳子上,同学们没看见,另一个一元硬币在杯子上,而且小碟子底部还有一个隐藏机关,这个隐藏机关像弹簧一样,只要触发机关,硬币就会向上弹射,让人的眼睛看起来像是硬币穿过玻璃的感觉。哦――我恍然大悟,原来如此!
“yes!yes!”丝带魔术开始了。这可把全班同学乐坏了。当我们来到操场上,很多班级的同学已经在操场上等着了,我们迫不及待地想看到魔术表演。魔术表演终于开始了,只见叔叔把一根白色的长丝带往嘴里吃。吃啊吃啊,怎么也吃不完。过了好一会儿,他终于将白丝带全部吃进嘴里。突然,魔术师又把丝带往出吐,一条条颜色鲜艳的丝带从他的嘴里冒出来,红彤彤的像枫叶,绿油油的像小草,黄灿灿的像月牙,蓝莹莹的像宝石,白花花的像云朵。五光十色,美丽极了。大家后欢呼起来,有人说太精彩,有人说真好看,还有人说好想再看一遍。
我爱丝带魔术。
一片空旷的泥地上,观众们里三层外三层地围成了一个圆圈,不时传出一阵阵惊呼声。这是怎么了?原来,是印度魔术师依山慕丁在表演他的拿手好戏――“通天绳”呢!
在众人注视之下,一身朴素穿着的依山慕丁先从地上拿起了一根足足有成人的手臂那么粗的绳子,面向观众,展示了一下――确定这是一条普通的绳子。接着,依山慕丁又拿出了一只竹筐。这竹筐又大又宽,呈长筒状。他拿着竹筐,把筐口面向大家,筐子里空空如也。
依山慕丁把竹筐放下,把绳子盘好放在了竹筐里。接着,他随手抓起一把泥土,口中念念有词,撒盐般地把土均匀地撒在绳子上,好像赋予了绳子神奇的魔力。依山慕丁又拿出了一支木笛和一面手鼓,一手抓鼓,一手持笛,吹起了奇妙的笛音。霎时间,绳子像条听懂了话的大蛇,从筐里探出头,然后直直地“爬”向了天空。原先柔软的绳子好像突然变硬了一样,一点儿也没有要倒下的迹象,一直“爬”到了一根电线杆那么高,就只剩下一条尾巴在竹筐里。鼓声停止,绳子也停下了,像是听到了依山慕丁藏在鼓声里的命令。这真是太神奇了!台下一片惊呼。
如果你以为这就够了的话,那你就错了。重头戏还在后头哩!没等你眨眼,依山慕丁就抱起他身边的一个普通小男孩,让他爬上绳子。只见他高举着小男孩,小男孩轻松地爬上了绳子,跟只猴子似的,三步并作两步就爬到了半空。依山慕丁仍小心翼翼地托着小男孩,生怕他摔下来似的`,过了好一阵儿才松开了手。我在惊异的同时,也为小男孩捏了一把汗。
小男孩继续向上爬着,最后稳稳地挂在了绳上。天哪!太不可思议了!观众们也被惊呆了:有的尖叫,有的把手掌都拍红了,有的挤破头皮似的往里层探着脑袋……
依山慕丁把小男孩抱了下来,口中念念有词,绳子又瞬间变软了。依山慕丁把绳子收进竹筐,魔术结束了。围观的人们过了许久才散去。
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