魔術中的物理知識研究報告

　　魔術，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。目前大多數魔術仍未被解秘，在少部分被揭秘的魔術背后，其實大多是欺騙你眼睛的伎倆。那神秘莫測的魔術背后是否有一些科學的物理道理呢?我們的答案是肯定的。

　　我們研究這一課題的目的，一方面是因為魔術接近我們的生活，有一定趣味性和新穎性，一方面是希望增進大家對魔術的認識，提高大家對魔術的欣賞能力，領悟到神秘事物背后是蘊藏著樸素真理的;最重要的一方面是希望激起大家對物理學習的興趣，促使大家在生活中運用課堂中學習的物理知識和規律，真正做到學以致用，用以得趣，趣以促學。

　　我們的研究方法，包括分析法，比較法，類比法，綜合法，系統法等。(1)具體的研究過程(1)是制定實施課題方案，論證可行性并修改方案，之后制定出研究計劃。(2)在互聯網，圖書館等處搜索各種形式的相關資料小組成員從資料提取有用信息并進行分類整合。(3)聽取老師指導，進一步修飾和整理。(4)對研究進行概括總結，完成報告論文和ppt幻燈片。

　　我們的研究內容包括以下幾點：<1>手比眼快——魔術與視覺暫留現象，<2>魔術與光學，<3>魔術與熱學，<4>魔術與大氣力學，<5>魔術與電磁學

　　典例1 瞬間便沒型

　　魔術師將彩紙塞進一個透明圓管，向你展示后，彩紙瞬間變沒。

　　原理：其實在彩紙的一端系有一根彈性細線，細線從魔術師的一個袖口穿進系在衣內。魔術師只須微張手臂，細繩產生的彈力在極短時間里可將彩紙拉進袖口

　　典例2 魔術師向平靠在豎直木板上表演者鏢飛刀，但總未失手。

　　原理：魔術師其實并未鏢出飛刀，而是將刀藏在衣內。同時木板在極短時間里，木板后的機關在不會傷人的地方插出刀，給人是魔術師在鏢刀的假象

　　典例3 美國枷鎖。例如劉謙在春晚上表演的皮筋魔術

　　原理：這個魔術在兩段表演中都有一個必須做的動作，就是第一下先

　　把兩個手指即食指和中指合在一起，然后在表演之前有一個繞的動作，

　　也就是這一下，已經把皮筋分開了。拇指和食指勾住皮筋，合攏的時候

　　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。然后放回原位時不斷的晃動皮筋，因為已經出來了，又是連貫的晃動動作，不容易被看穿。

　　事實上很多魔術都是使用了這個原理

　　1、飛杯不見

　　表演者端出一只圓磁盤，盤內有一把敞口壺，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，手一抖動杯子不見了。

　　說明：原來機關秘密在手帕中，手帕中有一塊圓型鐵圈，象杯子口一樣大小，其實走向觀眾的時候，杯子已經沒有了。因為鐵圈和杯口一樣大，所以觀眾不會注意到

　　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，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，又變成兩張撲克牌。

　　說明：原來只有用兩張牌，另外三張不同的點子是剪下來貼在一個角上，演員一晃動就是換一個方向，調一個頭，小魔術靠熟練，調頭要自然，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：原來機關在杯子上，在制道具時就將杯子底旁鉆了一個小孔，約1分硬幣大小，倒水時用左手按上，水當然不漏，抽綢巾時就從小孔里抽出來的。

　　理論介紹以上魔術都與視覺暫留現象有密切關系，以下是對視覺暫留現象的簡介：當你看到一幅場景時，在之后的0.1~0.4s不等的時間里你對其他的視覺變化沒有任何反應，而魔術師就是在這極短的時間里完成魔術過程，因此你無法分辨

　　(2)魔術與光學

　　典例1，箱子類魔術

　　大家一定見過魔術表演用的箱子，魔術師可以把空一天的箱子變出人來，也可以向你展示一個人在箱子里，之后用鋸子鋸開箱子，發現又出來另一個人。

　　原理：其中一些箱子里有許多平面鏡，透鏡等光學器械，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部，

　　典例2，瞬間變沒大象

　　大象被牽入一個特定的背景之下，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的兩側是與背景A相同的背景B。一陣短暫煙霧后，平面鏡被拉動，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，觀眾會發現鏡子背后有黑影在動。

　　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以明暗的形式展現出來，因為下凹處會暗一些。魔術師微微改變光的入射角便會是黑影變化(其實，這個魔術的最早發明者應該是漢唐時代的中國人，據說魔術師的創作靈感就來源于一個有特殊現象的“古代魔鏡”，而這“古代魔鏡”正是在中國出土的一個漢唐時代的文物)

　　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，就裝配成一個油紙幕。幕的后面放兩盞燈;請你的觀眾在幕的前面觀看。現在，把一盞燈點起，譬如把左面的一盞燈點起。

　　在點起了的燈跟紙幕之間，加進一個橢圓形的硬紙片，于是幕上就現出了一個雞蛋的影像(這時右面一盞燈還沒有點燃)。現在你可以向你的觀眾說，就要開動X射線透視機了，就可以透視到雞蛋的內部……看到雞雛了!果然，一下子你的觀眾就會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)。

　　其實這出魔術沒有多大奧妙，說穿了很簡單：在你右面那盞燈的前面，放著一個雞雛形的硬紙片。把這盞燈點亮以后，幕上那橢圓形的影子上，又有右面的燈射來的一個“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，并沒有看到你的動作。

　　原理簡介 魔術中的箱子

　　魔術表演中常利用箱子，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雙面鏡，如圖2所示。鏡子按對角線安裝，將箱子分成兩個對稱的空間，箱子的頂和底都設制了可以打開的蓋。由于鏡子所成像與原物的對稱性，箱內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，柔巧的助手進入后鉆入鏡后便不見了，再從鏡后鉆出便會重視。

　　分身術 在卓別林的電影5大馬戲團6中，卓別林逃到一個許多鏡子的大廳里，幾面鏡子按一定角度安置，折射出無數個卓別林來。

　　大家簡單地用兩面互成銳角的鏡子就可發現這個道理。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稱的小空間，每一空間里都有一個物體的像，所以在兩鏡間可成像360/a-1個像，A為兩鏡的夾角度數，這些像和原物都分布在一個圓周上，如圖7所示，如果你置身于用六面鏡子組圖8成一個封閉的六邊形內如圖8，鏡子經多次反射便幻化出無數個相同的六角形空間，每一個空間里都有一個與你同步活動的你。玩具“萬花筒”是利用三面鏡子構成等邊三角形，在筒內放些碎彩色玻璃，從一端望去，就能看到許多對稱的圖案，稍一轉動，便可得到不同的圖案，“萬花筒”的名稱絕不是虛夸。

　　(3)魔術與熱學

　　典例1 火燒手絹

　　魔術師用打火機點燃一塊手帕，待火熄滅后，手帕安然無恙。

　　原理：汽化吸熱。表演前手帕已預先處理好，被水浸濕并蘸有酒精，事實上被點燃的是酒精，其燃燒產生的大量熱被水汽化吸收，使溫度達到著火點，因此手帕安然無恙。

　　典例2 點燃的棉布

　　魔術師在商場中隨機找到一個正在買衣服的女士，在與其交談過程中突然將點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：其實魔術師在用香煙接觸衣服時，有一個硬幣靠在點燃處，金屬的導熱性遠比棉布強，吸收大量熱使棉布的溫度低于著火點，因此不會點燃。

　　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，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。醋的沸點較低(一般來講，醋是混合物無明確沸點)，先沸騰是醋，因而不會燙手。

　　原理歸納：以上小魔術用到了汽化吸熱，熱的傳導性以及沸點的知識，汽化吸熱和熱的傳導性將較集中的熱量擴散或傳導，產生與人感覺不符的現象。總之，這些魔術就是用了一些假象來欺騙你，可假象的背后卻蘊含著真理!

　　大氣力學與魔術

　　典例1，戳不破的氣球

　　原理：先把充足氣的氣球稍放一點氣，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大，氣體十分緩慢地泄漏，因此氣球不會爆炸。

　　典例2，有孔紙片托水

　　凡是有孔的東西，都是會漏水的，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，是因為大氣壓強作用于紙片上，產生向上托力。

　　2)小孔不會漏水是因為水表面有張力，在紙表面形成水的薄膜，使水不會漏出來，雨傘就是用的這個道理。

　　典例3 空碗變魚--大氣壓強

　　取手巾展示給觀眾看無異常，平鋪在桌面上。將一個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，揭去手巾時碗中出現了水和魚。

　　原因是碗中原來就有水和魚，只是用一塊比碗口小點的膠皮遮住，由于大氣壓的作用在碗倒放時，水不流出顯示碗里無物。碗翻過來揭去手巾時，同時揭去膠皮，就有了水和魚。

　　典例5 彩球飛舞，二龍戲珠--流速與壓強的關系

　　材料準備：1、鐵桶一只，可樂瓶兩個，尖嘴玻璃管三支，雙孔橡皮塞兩個，氣門芯兩條，橡皮管若干條、沙子，打氣筒兩個。2、尖嘴玻璃管若干，鐵架臺若干，高壓水龍頭、沙子。

　　表演時，將一根細管按如圖方式安裝在瓶塞上，瓶內裝上水。用橡皮管把打氣筒與瓶相連，不斷向瓶內充氣，瓶內水就會噴出。再把乒乓球放在水柱上，試驗幾次就成功了。也可安裝兩根豎管噴水，呈現二龍戲珠的有趣現象。

　　電磁學與魔術

　　典例1紙人跳躍--摩擦起電

　　手持一張白紙，當眾剪成許多小紙人，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?當然不一定就只剪成紙人，剪成別的動物也可以

　　摩擦起電有關的小魔術

　　在干燥的天氣里，在干燥的手上戴一副線手套，兩手相對乒乓球摩擦，然后就可以做幾個有趣的實驗。

　　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，它也會跟著移動。

　　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

　　演示者手拿一個白色塑料碗，向觀眾交待清楚碗內外，無任何夾帶和異常現象。

　　將塑料碗內注入半碗水，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，然后拉開架勢運上“氣功”，運氣運到一定程度，向上提魔棒，魔棒雖然提起來了，但碗仍然停放在桌面上。此時演示者向觀眾說：“氣沒運足，碗是提不起來的。”爾后，演示者再按上述方法運用“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磁力的釹鐵硼磁鋼，當該磁鋼與硅鋼片接觸時，將硅鋼片磁化而被吸住;當表演者向上提魔棒時，就會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，用魔棒沒有磁鋼的一端接觸碗底，這當然不能將碗提起來，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，只要制作一份簡單的道具，練習幾次就可以上演了。

　　從這些魔術中我們輕松愉快地學到了很多物理知識，如視覺暫留、光的反射，熱學知識。魔術看似復雜，深不可測，然而其本質卻是簡單的。如果你發現不了其中蘊含的知識，打開奧秘之門，那你就無法撥開它神奇的棉紗。但只要在生活上細心觀察，認真思考，放飛想象的翅膀你也可以表演一個屬于自己的魔術。

　　魔術中有許多精彩的表演,這都是魔術師們精心設計的,運用了許多物理知識.但這些知識都是生活中極其細微的道理,像鋼針穿透玻璃,這些都需要我們在生活中學習,在實驗中探究, 這樣才會學到更多知識,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的魔術。在探討的過程中，不僅增強了我們的分析能力，還讓我們深切體會到 魔術的奇妙;世界的無奇不有和物理知識的廣泛應用。研究之前看起來深不可測的魔術，經大家思考后，都迎刃而解，我們也獲得了比別人更多的魔術知識。

　　通過這次探究我們學會了在生活中找問題,解決問題.同時我們也學到了不少物理知識,知道了他們的實際應用,開闊了我們的視野.我們也學會了怎樣去收集資料,整理資料,邊學習邊思考得出結論.在動手實踐中獲益不少,了解了課本以外的知識,以及知識在生活中的運用。

　　更可貴得是，我們在一起探究學習的過程中，不僅僅學到知識，更鍛煉了我們的動手和動腦能力，體會到集體的重要。對我們今后的學習和生活都是受益匪淺。

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