(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210023)

以《名偵探柯南》為代表的動(dòng)漫電影，深受學(xué)生喜愛(ài)，其中包含了大量與高中物理知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系的情節(jié)，本文探討其與高中物理教學(xué)的整合，為廣大師生提供高效的課程資源。

1 《名偵探柯南》中的物理教學(xué)資源

1.1 《名偵探柯南》簡(jiǎn)介

《名偵探柯南》講述了因受神秘組織襲擊而身體縮小的工藤新一化名江戶(hù)川柯南，展開(kāi)偵探推理工作的故事。1997年第1部于日本上映，目前已經(jīng)上映22部。推理和懸疑是該系列電影的主線(xiàn)，柯南以其過(guò)人的智慧和洞察力，一次次脫離險(xiǎn)境，破解懸案，其中包含許多運(yùn)用物理知識(shí)的場(chǎng)合。

1.2 《名偵探柯南》應(yīng)用于高中物理教學(xué)的內(nèi)容選擇

筆者參照人教版高中物理教材“力與運(yùn)動(dòng)”部分，挖掘了《名偵探柯南》中可用于高中物理教學(xué)的資源(如表1)。

表1

續(xù)表

表1呈現(xiàn)了《名偵探柯南》的12個(gè)片段，對(duì)應(yīng)人教版高中物理教材必修1、必修2、選修3-5等知識(shí)點(diǎn)，分別可用于課堂的概念引入、實(shí)例講解、問(wèn)題分析及解決等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。人教版高中物理教材中涉及力與運(yùn)動(dòng)學(xué)的內(nèi)容一共有8章，而表1的內(nèi)容就覆蓋了其中7章，僅必修2第6章“萬(wàn)有引力與航天”未涉及，而第6章是科幻電影大量涵蓋的，故動(dòng)漫電影在內(nèi)容上可以作為科幻電影中教學(xué)資源的良好補(bǔ)充。帶領(lǐng)學(xué)生觀看動(dòng)漫電影片段時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，洞察現(xiàn)象，拓寬思維，寓教于樂(lè)。

2 《名偵探柯南》片段應(yīng)用于高中物理教學(xué)的案例

2.1 應(yīng)用于概念課教學(xué)

《名偵探柯南》第13部《漆黑的追蹤者》中片段內(nèi)容如下：柯南獨(dú)自跑到東京鐵塔的頂端，讓黑衣組織將火力對(duì)準(zhǔn)自己。在沒(méi)有武器的情況下，柯南急中生智抱住鐵質(zhì)大燈座，利用彈力背帶讓自己從塔頂跳下一百米后，松開(kāi)背帶和燈座，讓燈座彈起并擊中塔頂上方黑衣組織的直升機(jī)，解除了危機(jī)。該片段可用于必修二“機(jī)械能守恒定律”的教學(xué)。

師：柯南是怎樣做到利用燈座擊中直升機(jī)的？讓我們來(lái)分析一下這個(gè)過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化情況。我們以地面作為零勢(shì)能面，柯南和燈座一起跳下去的時(shí)候，什么能量發(fā)生了變化？

引導(dǎo)學(xué)生分析上述過(guò)程中柯南的動(dòng)能、重力勢(shì)能及其變化。

師：我們將柯南、燈座、背帶看作一個(gè)系統(tǒng)，起初系統(tǒng)有重力勢(shì)能，而柯南落地后，柯南的重力勢(shì)能變?yōu)榱?，背帶恢?fù)了原狀且彈性勢(shì)能為零，燈座獲得了動(dòng)能，動(dòng)能是怎么來(lái)的？

生：是柯南的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了燈座的動(dòng)能。

師：柯南的重力勢(shì)能減小，而燈座的動(dòng)能增加了。背帶雖然初、末狀態(tài)沒(méi)有變，但是沒(méi)有它的參與，這個(gè)過(guò)程也不能實(shí)現(xiàn)，所以背帶的彈性勢(shì)能可以說(shuō)是一種“紐帶”。從前面的分析討論我們發(fā)現(xiàn)，重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、動(dòng)能之間具有密切的聯(lián)系，我們將它們統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能。通過(guò)重力或彈力做功，機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。

該教學(xué)片段安排在課前引入，用柯南反擊反派的精彩片段引發(fā)學(xué)生興趣，再引出本節(jié)課關(guān)鍵問(wèn)題的思考：柯南如何實(shí)現(xiàn)這樣的動(dòng)作？該問(wèn)題能激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲，但分析難度也較大。結(jié)合學(xué)生前幾節(jié)所學(xué)，師生共同探討此過(guò)程中重力勢(shì)能、動(dòng)能、彈性勢(shì)能的變化情況，并用板書(shū)或多媒體直觀呈現(xiàn)系統(tǒng)中能量的變化情況，最終引出本節(jié)課的核心概念：機(jī)械能，體會(huì)機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒。該片段的呈現(xiàn)能將抽象的機(jī)械能概念形象化，用動(dòng)漫電影中精彩的畫(huà)面來(lái)將機(jī)械能守恒的規(guī)律予以呈現(xiàn)，具有高度的趣味性，能夠在課堂開(kāi)始就贏得學(xué)生的關(guān)注，提高了學(xué)生的課堂參與度和教學(xué)效率。

2.2 應(yīng)用于習(xí)題課教學(xué)

在《通往天國(guó)的倒計(jì)時(shí)》中，有一個(gè)典型的平拋運(yùn)動(dòng)片段，筆者所截取的片段信息如表2所示。

表2

據(jù)此筆者編制了一道例題，可用于平拋運(yùn)動(dòng)的習(xí)題課教學(xué)：在《通往天國(guó)的倒計(jì)時(shí)》中，有如圖1所示的雙塔摩天大樓，其A、B樓的標(biāo)高分別為319m和294m。柯南一行人被困在A樓75層會(huì)場(chǎng)，A樓中部因爆炸在劇烈燃燒，火勢(shì)仍在向上蔓延，兩座子樓的聯(lián)通橋已經(jīng)被炸毀，無(wú)法下樓逃脫。會(huì)場(chǎng)還被安裝了定時(shí)炸彈，來(lái)不及等待直升機(jī)的救援。此時(shí)柯南想起會(huì)場(chǎng)內(nèi)有一輛跑車(chē)，他想駕駛這輛跑車(chē)沖出會(huì)場(chǎng)，飛躍到B樓頂部的游泳池內(nèi)脫險(xiǎn)。已知A樓距B樓頂游泳池的最小水平距離為60m，柯南所在位置與B樓頂游泳池的豎直高度差為20m。跑車(chē)所在位置距離A樓右邊緣25m，跑車(chē)起動(dòng)過(guò)程可看作勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其加速度恒定為4.5m/s2。

(1) 試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，柯南一行人能否通過(guò)跑車(chē)自身加速所達(dá)到的速度，成功飛躍到B樓頂?shù)挠斡境貎?nèi)脫險(xiǎn)？

(2) 假設(shè)爆炸產(chǎn)生的沖擊力使跑車(chē)離開(kāi)A樓時(shí)的速度在原基礎(chǔ)上沿同方向增加了15m/s，試求跑車(chē)到達(dá)B樓頂游泳池內(nèi)時(shí)速度的大小和方向。

圖1

圖2

本題物理本質(zhì)簡(jiǎn)單，是勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的結(jié)合，適用于平拋運(yùn)動(dòng)的習(xí)題課教學(xué)。將影片片段與習(xí)題相對(duì)應(yīng)，片段一解決了例題第(1)問(wèn)，而片段二是第(2)問(wèn)的背景。所以筆者將片段播放安排在學(xué)生完成第(1)問(wèn)之后，既解答了該問(wèn)又引出了下問(wèn)，清楚地呈現(xiàn)了本題的情境。

在呈現(xiàn)此題的題干后，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)讀題，理解題意，提取解題需要的關(guān)鍵信息。尤其是題干中出現(xiàn)的幾個(gè)數(shù)據(jù)，教師可請(qǐng)學(xué)生根據(jù)自己的理解在圖2中標(biāo)出，便于后續(xù)求解。先呈現(xiàn)第(1)問(wèn)，給學(xué)生一定的思考時(shí)間，適時(shí)演示計(jì)算過(guò)程。再播放電影片段一、二，激發(fā)學(xué)生興趣，呈現(xiàn)第(2)問(wèn)。

在此例中，動(dòng)漫電影片段激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生從實(shí)際情境中提取物理模型的能力。本題考查的知識(shí)點(diǎn)涉及勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間計(jì)算、平拋運(yùn)動(dòng)的合速度計(jì)算等。在課堂上教師通過(guò)播放片段、問(wèn)答等形式充分與學(xué)生互動(dòng)，時(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生對(duì)題目情境與本節(jié)知識(shí)的掌握情況，有針對(duì)性地加以指導(dǎo)。

3 結(jié)語(yǔ)

把動(dòng)漫電影融入中學(xué)物理課堂激發(fā)了學(xué)生的興趣，體現(xiàn)了“生活·物理·社會(huì)”的教學(xué)要求[2]。同時(shí)，動(dòng)漫電影相較于以往被應(yīng)用最多的科幻類(lèi)電影，還具有關(guān)注更多的物理事實(shí)、呈現(xiàn)更直觀形象的物理現(xiàn)象等特點(diǎn)。此外動(dòng)漫創(chuàng)作的人為性可能會(huì)導(dǎo)致其存在科學(xué)性錯(cuò)誤，故而教學(xué)形式不局限于介紹物理場(chǎng)景，還可讓學(xué)生利用所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行糾錯(cuò)，可操作性強(qiáng)。

電影的播放和解釋需要占用一定的課堂時(shí)間，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須追求準(zhǔn)確和高效。應(yīng)選取與知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系緊密且不需要介紹畫(huà)面背景的片段融入課堂，并在實(shí)施時(shí)明確播放該片段的目的，向?qū)W生說(shuō)明關(guān)注點(diǎn)。用創(chuàng)新的眼光觀看動(dòng)漫電影，積極挖掘可用于高中物理課堂的教學(xué)片段，有利于物理和生活的緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。