(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》為代表的動漫電影，深受學(xué)生喜愛，其中包含了大量與高中物理知識點聯(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川柯南，展開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，柯南以其過人的智慧和洞察力，一次次脫離險境，破解懸案，其中包含許多運用物理知識的場合。

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“力與運動”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個片段，對應(yīng)人教版高中物理教材必修1、必修2、選修3-5等知識點，分別可用于課堂的概念引入、實例講解、問題分析及解決等多個教學(xué)環(huán)節(jié)。人教版高中物理教材中涉及力與運動學(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)生觀看動漫電影片段時發(fā)現(xiàn)問題，洞察現(xiàn)象，拓寬思維，寓教于樂。

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：柯南獨自跑到東京鐵塔的頂端，讓黑衣組織將火力對準(zhǔn)自己。在沒有武器的情況下，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？讓我們來分析一下這個過程的能量轉(zhuǎn)化情況。我們以地面作為零勢能面，柯南和燈座一起跳下去的時候，什么能量發(fā)生了變化？

引導(dǎo)學(xué)生分析上述過程中柯南的動能、重力勢能及其變化。

師：我們將柯南、燈座、背帶看作一個系統(tǒng)，起初系統(tǒng)有重力勢能，而柯南落地后，柯南的重力勢能變?yōu)榱悖硯Щ謴?fù)了原狀且彈性勢能為零，燈座獲得了動能，動能是怎么來的？

生：是柯南的重力勢能轉(zhuǎn)化成了燈座的動能。

師：柯南的重力勢能減小，而燈座的動能增加了。背帶雖然初、末狀態(tài)沒有變，但是沒有它的參與，這個過程也不能實現(xiàn)，所以背帶的彈性勢能可以說是一種“紐帶”。從前面的分析討論我們發(fā)現(xiàn)，重力勢能、彈性勢能、動能之間具有密切的聯(lián)系，我們將它們統(tǒng)稱為機(jī)械能。通過重力或彈力做功，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)鍵問題的思考：柯南如何實現(xiàn)這樣的動作？該問題能激發(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)，師生共同探討此過程中重力勢能、動能、彈性勢能的變化情況，并用板書或多媒體直觀呈現(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，用動漫電影中精彩的畫面來將機(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《通往天國的倒計時》中，有一個典型的平拋運動片段，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，可用于平拋運動的習(xí)題課教學(xué)：在《通往天國的倒計時》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層會場，A樓中部因爆炸在劇烈燃燒，火勢仍在向上蔓延，兩座子樓的聯(lián)通橋已經(jīng)被炸毀，無法下樓逃脫。會場還被安裝了定時炸彈，來不及等待直升機(jī)的救援。此時柯南想起會場內(nèi)有一輛跑車，他想駕駛這輛跑車沖出會場，飛躍到B樓頂部的游泳池內(nèi)脫險。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。跑車所在位置距離A樓右邊緣25m，跑車起動過程可看作勻加速直線運動，其加速度恒定為4.5m/s2。

(1) 試通過計算說明，柯南一行人能否通過跑車自身加速所達(dá)到的速度，成功飛躍到B樓頂?shù)挠斡境貎?nèi)脫險？

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

圖1

圖2

本題物理本質(zhì)簡單，是勻加速直線運動與平拋運動的結(jié)合，適用于平拋運動的習(xí)題課教學(xué)。將影片片段與習(xí)題相對應(yīng)，片段一解決了例題第(1)問，而片段二是第(2)問的背景。所以筆者將片段播放安排在學(xué)生完成第(1)問之后，既解答了該問又引出了下問，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)的幾個數(shù)據(jù)，教師可請學(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，給學(xué)生一定的思考時間，適時演示計算過程。再播放電影片段一、二，激發(fā)學(xué)生興趣，呈現(xiàn)第(2)問。

在此例中，動漫電影片段激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生從實際情境中提取物理模型的能力。本題考查的知識點涉及勻加速直線運動、平拋運動的位移與時間計算、平拋運動的合速度計算等。在課堂上教師通過播放片段、問答等形式充分與學(xué)生互動，時時關(guān)注學(xué)生對題目情境與本節(jié)知識的掌握情況，有針對性地加以指導(dǎo)。

3 結(jié)語

把動漫電影融入中學(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”的教學(xué)要求[2]。同時，動漫電影相較于以往被應(yīng)用最多的科幻類電影，還具有關(guān)注更多的物理事實、呈現(xiàn)更直觀形象的物理現(xiàn)象等特點。此外動漫創(chuàng)作的人為性可能會導(dǎo)致其存在科學(xué)性錯誤，故而教學(xué)形式不局限于介紹物理場景，還可讓學(xué)生利用所學(xué)物理知識進(jìn)行糾錯，可操作性強(qiáng)。

電影的播放和解釋需要占用一定的課堂時間，因此設(shè)計時必須追求準(zhǔn)確和高效。應(yīng)選取與知識點聯(lián)系緊密且不需要介紹畫面背景的片段融入課堂，并在實施時明確播放該片段的目的，向?qū)W生說明關(guān)注點。用創(chuàng)新的眼光觀看動漫電影，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)。