高中生 研究性学习报告 魔术中的物理

研究性学习报告——魔术中的物理魔术，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爱。

目前大多数魔术仍未被解秘，在少部分被揭秘的魔术背后，其实大多是欺骗你眼睛的伎俩。

那神秘莫测的魔术背后是否有一些科学的物理道理呢？我们的答案是肯定的。

我们研究这一课题的目的，一方面是因为魔术接近我们的生活，有一定趣味性和新颖性，一方面是希望增进大家对魔术的认识，提高大家对魔术的欣赏能力，领悟到神秘事物背后是蕴藏着朴素真理的；最重要的一方面是希望激起大家对物理学习的兴趣，促使大家在生活中运用课堂中学习的物理知识和规律，真正做到学以致用，用以得趣，趣以促学。

我们的研究方法，包括分析法，比较法，类比法，综合法，系统法等。

（1）具体的研究过程（1）是制定实施课题方案，论证可行性并修改方案，之后制定出研究计划。

（2）在互联网，图书馆等处搜索各种形式的相关资料小组成员从资料提取有用信息并进行分类整合。

（3）听取老师指导，进一步修饰和整理。

（4）对研究进行概括总结，完成报告论文和ppt幻灯片。

我们的研究内容包括以下几点：<1>手比眼快——魔术与视觉暂留现象，<2>魔术与光学，<3>魔术与热学，<4>魔术与大气力学，<5>魔术与电磁学<1>手比眼快——魔术与视觉暂留现象典例1瞬间便没型魔术师将彩纸塞进一个透明圆管，向你展示后，彩纸瞬间变没。

原理：其实在彩纸的一端系有一根弹性细线，细线从魔术师的一个袖口穿进系在衣内。

魔术师只须微张手臂，细绳产生的弹力在极短时间里可将彩纸拉进袖口典例2魔术师向平靠在竖直木板上表演者镖飞刀，但总未失手。

原理：魔术师其实并未镖出飞刀，而是将刀藏在衣内。

同时木板在极短时间里，木板后的机关在不会伤人的地方插出刀，给人是魔术师在镖刀的假象典例3美国枷锁。

例如刘谦在春晚上表演的皮筋魔术原理：这个魔术在两段表演中都有一个必须做的动作，就是第一下先把两个手指即食指和中指合在一起，然后在表演之前有一个绕的动作，也就是这一下，已经把皮筋分开了。

拇指和食指勾住皮筋，合拢的时候快速用中指挂住皮筋，松开食指，然后又用食指勾住皮筋，这样就出来了。

然后放回原位时不断的晃动皮筋，因为已经出来了，又是连贯的晃动动作，不容易被看穿。

事实上很多魔术都是使用了这个原理1、飞杯不见表演者端出一只圆磁盘，盘内有一把敞口壶，一只玻璃杯，然后用一块手帕盖在杯口上，演员拿起杯子和手帕，向观众走去，手一抖动杯子不见了。

说明：原来机关秘密在手帕中，手帕中有一块圆型铁圈，象杯子口一样大小，其实走向观众的时候，杯子已经没有了。

因为铁圈和杯口一样大，所以观众不会注意到2、二牌变五演员拿出一付牌的其中两张，牌背向观众交代后，说明没有夹带，手一晃动，向观众交代五张扑克牌1、2、3、4、5，怎么一下变成五张呢？演员又一晃动，又变成两张扑克牌。

说明：原来只有用两张牌，另外三张不同的点子是剪下来贴在一个角上，演员一晃动就是换一个方向，调一个头，小魔术靠熟练，调头要自然，这样就能收到良好的效果3、杯底抽帕演员将一只玻璃茶杯向观众交代，并且将水倒入滴水不漏，演员将水倒出擦干，放入一块绸布杯中，杯口封好、左手拿好，立即用右手抽出杯中的绸巾。

说明：原来机关在杯子上，在制道具时就将杯子底旁钻了一个小孔，约1分硬币大小，倒水时用左手按上，水当然不漏，抽绸巾时就从小孔里抽出来的。

理论介绍以上魔术都与视觉暂留现象有密切关系，以下是对视觉暂留现象的简介：当你看到一幅场景时，在之后的0.1~0.4s不等的时间里你对其他的视觉变化没有任何反应，而魔术师就是在这极短的时间里完成魔术过程，因此你无法分辨（2）魔术与光学典例1，箱子类魔术大家一定见过魔术表演用的箱子，魔术师可以把空一天的箱子变出人来，也可以向你展示一个人在箱子里，之后用锯子锯开箱子，发现又出来另一个人。

原理：其中一些箱子里有许多平面镜，透镜等光学器械，将箱子下的暗室的景象反射，折射给你看，也就是说你只看见的是镜子不是箱子内部，典例2，瞬间变没大象大象被牵入一个特定的背景之下，在一股短暂的烟雾过后，大象消失。

原理：大象所在特定的背景A周围，有许多平面镜（观众看不见）。

并且在背景A的两侧是与背景A相同的背景B。

一阵短暂烟雾后，平面镜被拉动，反射出背景B的景象，你看到的只是镜子中的影像，你自然看不见大象典例3铜镜透视魔术师取出一块铜镜，让观众检查后确定只是一块普通镜子。

之后照亮镜子正面，观众会发现镜子背后有黑影在动。

原理：这块镜子的镜面微凸，镜子后面有一定的图案，这些图案在相应的地方微凹，这种变化是人眼无法觉察到的。

在光照下，由于漫反射这种变化会以明暗的形式展现出来，因为下凹处会暗一些。

魔术师微微改变光的入射角便会是黑影变化（其实，这个魔术的最早发明者应该是汉唐时代的中国人，据说魔术师的创作灵感就来源于一个有特殊现象的“古代魔镜”，而这“古代魔镜”正是在中国出土的一个汉唐时代的文物）典例4蛋中看鸡雏－－光的传播你可以利用影子的特性，向你的同伴表演一个有趣的玩意儿。

拿一张浸过油的纸，把它粘在一张硬纸板中间的方孔上，就装配成一个油纸幕。

幕的后面放两盏灯；请你的观众在幕的前面观看。

现在，把一盏灯点起，譬如把左面的一盏灯点起。

在点起了的灯跟纸幕之间，加进一个椭圆形的硬纸片，于是幕上就现出了一个鸡蛋的影像（这时右面一盏灯还没有点燃）。

现在你可以向你的观众说，就要开动X射线透视机了，就可以透视到鸡蛋的内部……看到鸡雏了！果然，一下子你的观众就会看到那鸡蛋边上仿佛比较明亮，中心部分却暗了下去，清楚地看到了一只鸡雏的影像（如图）。

其实这出魔术没有多大奥妙，说穿了很简单：在你右面那盏灯的前面，放着一个鸡雏形的硬纸片。

把这盏灯点亮以后，幕上那椭圆形的影子上，又有右面的灯射来的一个“鸡雏”的影子，而鸡雏影子四周受到右面灯光的照射，因此，“鸡蛋”的边上要比它的中央部分明亮。

你的观众呢，他们是坐在幕的前面的，并没有看到你的动作。

原理简介魔术中的箱子魔术表演中常利用箱子，将物体或人放入变没又变回，箱子自然不是普通的箱子，许多情况下是在箱子中装了一个双面镜，如图2所示。

镜子按对角线安装，将箱子分成两个对称的空间，箱子的顶和底都设制了可以打开的盖。

由于镜子所成像与原物的对称性，箱内部的棱角在镜中的像与镜子另一边的棱角完全吻合，放在镜子背面的东西是看不到的，从镜子的另一面看好像是空箱。

镜子也可以只安装箱子的一半，柔巧的助手进入后钻入镜后便不见了，再从镜后钻出便会重视。

分身术在卓别林的电影5大马戏团6中，卓别林逃到一个许多镜子的大厅里，几面镜子按一定角度安置，折射出无数个卓别林来。

大家简单地用两面互成锐角的镜子就可发现这个道理。

镜中的像可再次成像，两镜交角处的360°空间好像被分隔成对称的小空间，每一空间里都有一个物体的像，所以在两镜间可成像360/a－1个像，A为两镜的夹角度数，这些像和原物都分布在一个圆周上，如图7所示，如果你置身于用六面镜子组图8成一个封闭的六边形内如图8，镜子经多次反射便幻化出无数个相同的六角形空间，每一个空间里都有一个与你同步活动的你。

玩具“万花筒”是利用三面镜子构成等边三角形，在筒内放些碎彩色玻璃，从一端望去，就能看到许多对称的图案，稍一转动，便可得到不同的图案，“万花筒”的名称绝不是虚夸。

（3）魔术与热学典例1火烧手绢魔术师用打火机点燃一块手帕，待火熄灭后，手帕安然无恙。

原理：汽化吸热。

表演前手帕已预先处理好，被水浸湿并蘸有酒精，事实上被点燃的是酒精，其燃烧产生的大量热被水汽化吸收，使温度达到着火点，因此手帕安然无恙。

典例2 点燃的棉布魔术师在商场中随机找到一个正在买衣服的女士，在与其交谈过程中突然将点燃的香烟插向新买的衣服，该女士大吃一惊，之后她又不得不被衣服安然无恙而在吃一惊。

原理：其实魔术师在用香烟接触衣服时，有一个硬币靠在点燃处，金属的导热性远比棉布强，吸收大量热使棉布的温度低于着火点，因此不会点燃。

典例3油锅取物表演者向锅中加入一些油状物，待加热翻滚时，表演者双手伸入油中，却安然无恙原理：在油中掺有醋，由于醋的密度大于油的密度，醋沉在底下，油浮在上面。

醋的沸点较低（一般来讲，醋是混合物无明确沸点），先沸腾是醋，因而不会烫手。

原理归纳：以上小魔术用到了汽化吸热，热的传导性以及沸点的知识，汽化吸热和热的传导性将较集中的热量扩散或传导，产生与人感觉不符的现象。

总之，这些魔术就是用了一些假象来欺骗你，可假象的背后却蕴含着真理！大气力学与魔术典例1，戳不破的气球原理：先把充足气的气球稍放一点气，再在气球某处粘上透明胶带，扎气球的针从占有胶带的地方扎入气球，胶带能使伤口不再扩大，气体十分缓慢地泄漏，因此气球不会爆炸。

典例2，有孔纸片托水凡是有孔的东西，都是会漏水的，可是一张满纸小孔的薄纸片，可以托起2斤重的水，并且不漏下来。

原理：1）薄纸片能托起瓶中的水，是因为大气压强作用于纸片上，产生向上托力。

2）小孔不会漏水是因为水表面有张力，在纸表面形成水的薄膜，使水不会漏出来，雨伞就是用的这个道理。

典例3空碗变鱼－－大气压强取手巾展示给观众看无异常，平铺在桌面上。

将一个碗口朝下托着给观众看后，倒扣桌面上。

用手巾盖住碗，将碗翻过来故意摆弄一番，揭去手巾时碗中出现了水和鱼。

原因是碗中原来就有水和鱼，只是用一块比碗口小点的胶皮遮住，由于大气压的作用在碗倒放时，水不流出显示碗里无物。

碗翻过来揭去手巾时，同时揭去胶皮，就有了水和鱼。

典例5 彩球飞舞，二龙戏珠－－流速与压强的关系材料准备：1、铁桶一只，可乐瓶两个，尖嘴玻璃管三支，双孔橡皮塞两个，气门芯两条，橡皮管若干条、沙子，打气筒两个。

2、尖嘴玻璃管若干，铁架台若干，高压水龙头、沙子。

表演时，将一根细管按如图方式安装在瓶塞上，瓶内装上水。

用橡皮管把打气筒与瓶相连，不断向瓶内充气，瓶内水就会喷出。

再把乒乓球放在水柱上，试验几次就成功了。

也可安装两根竖管喷水，呈现二龙戏珠的有趣现象。

电磁学与魔术典例1纸人跳跃－－摩擦起电手持一张白纸，当众剪成许多小纸人，放在桌上，又取来一小块玻璃板放在小纸人上面，再把这块小玻璃板用两本书架好，使玻璃板与小纸人之间有一定空隙，又拿出一块手帕反复交待，证明手帕是没有秘密的，用这块手帕在玻璃板上用力擦了几下，只见玻璃板下面的小纸人却上下跳跃起来……解释：用手帕在玻璃板上用力摩擦就能生电，所以玻璃板就能把小纸人吸上来，大家都可以试试看，看看纸人能不能跳跃？当然不一定就只剪成纸人，剪成别的动物也可以摩擦起电有关的小魔术在干燥的天气里，在干燥的手上戴一副线手套，两手相对乒乓球摩擦，然后就可以做几个有趣的实验。

典例2钻袖筒拿着摩擦过半分钟的乒乓球，松手使球自由下落。