湖南理工学院物理与电子科学学院,岳阳
“赶集”作为我国传统民俗活动,在湘西地区俗称“赶场”,多在农历特定日期定期举办。以乾州场为典型,其固定于每月初四、初九开集,现场热闹鲜活。这种集物资交易、民俗娱乐与婚恋社交于一体的综合性活动,既是湘西居民购置生活物资、维系人际联结的重要载体,承载着深厚的民族文化底蕴,更暗藏着丰富的物理现象,与日常生产生活紧密相融。
《中国乡村数字经济报告(2023)》显示,农村地区线上消费增长率达 32.1%[1]。在此背景下,外卖配送、直播电商等新型消费模式加速向乡镇下沉延伸,显著改变了农村居民的消费习惯。曾经承载着乡土记忆与商贸活力的传统赶场活动受此冲击日渐式微,其文化传承面临挑战。与此同时,湘西地区部分中学的物理教学存在明显短板,教学内容多沿用通用教材框架,脱离本土生产生活实际,导致课堂氛围沉闷,难以有效激发学生的学习兴趣,也不利于核心素养的落地培育。已有研究对湘西赶场文化展开深入调查,指出赶场文化中的诸多生活现象可转化为物理教学的生动案例,且能够有效促进文化传承和学科教育的双重融合[2]。将赶场场景中蕴含的力学、热学等物理现象融入课堂教学,不仅能为传统赶场文化注入时代活力、助力本土文化传承,更能破解物理教学与生活脱节的难题,为中学物理教学改革提供全新思路,推动课程育人功能与地方文化资源的深度融合发展。
在物理学中,“场”是一个核心概念,既是描述物质相互作用范围的基本模型,也是物体之间传递相互作用的媒介。例如,电荷在电场中受力运动,物体在重力场中表现出下落现象,都体现了“场”作为无形却真实存在的物理实在的作用方式。有趣的是,在湘西传统民俗活动“赶场”中,同样可以观察到一种社会文化层面的“场效应”。这里的“场”原指集市所在的实际空间,但随着人群聚集、信息流动、声音传播及生活气息的弥漫,它逐渐演变成一个具有动态结构和能量交换的社会文化场域。人与人之间的交流互动、货物与货币的流转、声音与热量的扩散,都在这个场中形成有序的能量与信息网络,其运作机理与物理场有着结构上的呼应。
进一步观察,这个充满生活气息的“赶场”场景中,实际上蕴含着丰富的中学物理教学资源。从人声鼎沸中的声波传递,到摊位间热食散发的温度变化;从人群流动形成的宏观运动模式,到交易过程中力的传递与平衡——这些真实的生活场景,都为物理知识的理解提供了生动而贴切的现实载体。通过解析“赶场”这一民俗活动中的物理现象,不仅能够帮助学生将抽象概念与生活经验相联系,也能在文化传承与科学认知之间搭建起有意义的桥梁。
为了帮助学生理解“赶场”这一传统民俗活动中蕴含的物理原理,本研究结合实地调研与文献资料,系统梳理了其中涉及的典型物理现象及其对应的科学原理(如表1所示)。
表 1 湘西赶场中的物理现象
Table 1 Physical phenomena in western hunan rural markets
| 知识板块 | 赶场场景 | 涉及的物理知识 |
| 声学 | 赶边边场—山歌对唱 | 声音的产生与传播、声音的特性 |
| 不同的吆喝声 | 声音的音调、响度、音色 | |
| 打铁、敲银饰叮当作响 | 固体传声、介质对声速的影响 | |
| 人多时交流困难(嘈杂环境) | 噪音的危害、信息传递 | |
| 力学 | 掷草标 | 力与运动关系、运动的合成与分解 |
| 美丽的吊脚楼 | 力的合成与分解、力的平衡 | |
| 巧妙的拉拉渡 | 运动的合成与分解、力的平衡 | |
| 挑扁担 | 力的平衡、杠杆原理 | |
| 老式杆秤 | 杠杆原理 | |
| 小背篓 | 重心、压强 | |
| 推板车(车轮滚动) | 圆周运动、摩擦力 | |
| 石磨研豆 | 圆周运动、做功、机械能转化为热能 | |
| 下坡时板车速度变大 | 能量守恒、重力势能转化成动能 | |
| 滚筒/木板装卸重物 | 摩擦力、斜面、动滑轮 | |
| 电学 | 电子秤 | 应变电阻传感器、质量的测量 |
| 理发时梳子吸附头发 | 静电现象 | |
| 制作银饰产生火花 | 金属导电性、放电现象 | |
| 喇叭叫卖、山歌扩音 | 声音传播靠电能放大,电流与电压 | |
| 热学 | 翠翠米豆腐飘香 | 分子热运动、气体扩散 |
| 包子屉热气腾腾 | 水蒸气液化 | |
| 蒸馒头盖被子 | 保温防止热量耗散 | |
| 冷水保鲜蔬菜 | 水的比热容大 | |
| 炸爆米花 | 热传递、压强变化与气体膨胀 | |
| 木炭烤肉串 | 热值、化学能转变为热能、分子动理论 | |
| 苗家姑娘用斗篷遮阳 | 热辐射吸收与反射 | |
| 光学 | 银饰刺眼 | 光的反射 |
| 摊边的试衣镜 | 平面镜成像 | |
| 太阳照在摊位雨棚上形成影子 | 光的直线传播 | |
| 水桶、水瓶中物体看起来“折断” | 光的折射 | |
| 水珠的表面产生彩虹色 | 光的色散 |
为系统揭示上述现象蕴含的物理规律,本文选取“赶边边场”与“掷草标”两个典型场景,深入剖析其中物理原理的内在逻辑与实践表现形态。
“赶边边场”是湘西赶场中最具特色的典型民俗活动。在集会周边的空旷场所,如石拱桥、大树下或路边,苗族青年男女往往盛装出席,进行集体对歌(如图1所示),并在气氛热烈中发展为私下幽会的交流形式(如图2所示),这一传统被称为“赶边边场”[3]。“赶边边场”中蕴含了丰富的中学物理声学知识。
图 1 集体对歌
Figure 1 Group antiphonal singing
图 2 私下幽会
Figure 2 Private tryst
(1)声音的产生与传播:青年男女通过声带振动唱出音乐,苗歌通过空气传播,展现声音需借助介质传播的基本原理。青年男女相隔一定距离仍能清晰对歌,反映出合理利用环境空间提升声音传播效率的实践智慧。
(2)声音的特性:①声音的音调:男女对歌环节,歌唱者通过灵活调整音调高低,直观展现了声音频率变化对音调的直接影响。这一生动场景能够帮助学生清晰理解“音调”作为听觉感受与“频率”作为物理属性之间的内在关联。②声音的响度:声音有大小之分,响度直接影响听音的清晰度,而响度又与声源振动的振幅紧密相关。在赶场对歌时,为了让远方的人也能听清,歌唱者往往需要提高声音的响度,这通常需要较强的发声力量和充足的肺活量作为支撑。③声音的音色:在单独幽会的环节,青年们往往会辨别并记住对方独特的歌声,这就体现了音色的物理意义——即不同发声体由于频谱组成不同而具有的个性化声音特征。这一细节说明苗族青年通过音色辨识和建立情感连接,也反映出他们对声音差异的敏锐感知。
(3)回声与反射:石拱桥、山体、成排的树木等自然或半自然环境,构成了良好的声波反射面。当歌声传播至这些界面时,部分声波会发生反射,形成回声。这种回声不仅丰富了听觉上的层次感,更通过声波的多重传播路径,有效延长了声音的传播距离,使远处听众仍能清晰捕捉到歌声,直观体现了声波的反射特性及其在声场中的实际作用。
(4)声波的干涉:在空旷场地、桥洞等半封闭结构中,反射声波与原声波可能产生干涉。当二者相位一致时,声音强度得到显著增强,出现“共鸣”现象,歌声因而显得格外响亮。这也为学生理解波的干涉原理提供了源于真实场景的生动案例。
“掷草标”是苗族男女在群体游玩集会中的一种传统习俗。活动中,女方会用草枝扎成一束草标,向心仪的对象抛掷。草标最终落在哪位小伙身上,那位小伙便需与“掷草标”的姑娘对歌;若对歌表现出色,双方则会私下幽会谈情[2]。同样,“掷草标”中蕴含着丰富的中学力与运动学知识。
(1)牛顿第一定律(惯性定律):当草标静止在手中时,处于受力平衡状态。物体在不受外力或所受合力为零时,将保持原有运动状态——即静止或匀速直线运动。
(2)抛体运动:“掷草标”过程中,草标在空中的飞行是典型的斜抛运动。在重力作用下,其运动轨迹呈现为一条规则的抛物线,生动展现了抛体运动的基本规律。
(3)初速度与抛射角:草标的投掷力度和角度直接决定其飞行距离和落点位置。“掷草标”的姑娘需要根据目标小伙的位置,调整抛射角和投掷速度以实现准确投掷,这体现了速度分解与合成的实际应用。
(4)力的作用与反作用:投掷动作中,姑娘对草标施加向前、向上的力,草标则对手产生方向相反的反作用力,让她能清晰感受到力的相互作用,直观体现了牛顿第三定律。
(5)空气阻力对运动的影响:草标轻巧且形状不规则,飞行中会受到空气阻力作用,导致运动轨迹与理想抛物线略有偏差,这能帮助学生初步认识空气阻力对运动的实际影响。
(6)运动的合成与分解:如图3所示,以抛出点为坐标原点,水平向右为x轴正方向、竖直向上为y轴正方向,建立直角坐标系。研究草标运动状态时,可将其视为质点。设草标质量为m,重力加速度为g,不计空气阻力影响。草标从抛出点以初速度v0抛出,初速度与水平x轴正方向夹角为θ。物体的实际运动状态是各分运动效果的合成,速度是矢量,可沿x、y轴分解为v0x、v0y(如图4所示)。
图 3 “掷草标”示意图
Figure 3 Schematic diagram of “throwing grass markers”
图 4 速度的分解
Figure 4 Resolution of velocity
草标在空中只受重力G作用,则竖直方向加速度ay=-g,水平方向加速度ax=0,即竖直方向做匀减速运动,水平方向做匀速直线运动,其几何关系如表2
所示。
表 2 “掷草标”运动分解
Table 2 Motion decomposition of “throwing grass markers”
| 初速度 | 任意时刻速度(空中) | 位移 | |
方向
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方向
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| 实际 |
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当草标运动至最高点时,其竖直方向速度为0,水平方向速度仍不变,
。在对物体运动进行分析时,核心在于对其受力情况进行剖析,因为力是改变物体运动状态的直接原因。将物理知识以“赶场”等富有文化底蕴的形式融入课堂,更容易引发学生的兴趣与关注。这种教学方式不仅有助于学生掌握物理规律、理解民俗活动中的科学内涵,也能潜移默化增强他们对本土文化的认同感,既深化了对科学原理的理解,也促进了优秀传统文化的传播与延续。
传统赶场活动中蕴含着丰富的物理现象与原理,是极具特色的乡土教学资源宝库。将湘西赶场这一民俗场景系统融入中学物理教学,能够有效激发学生对物理学科的兴趣,同时将抽象的科学概念置于真实生动的文化情境解读,显著提升教学效果。在此过程中,学生不仅能够深化对声的产生与传播、力的合成与分解等物理规律的认识,更可在实地观察、情境模拟与问题分析中,逐步培养跨学科整合能力与批判性思维。这种融合教育模式,既促进了科学知识的有效传递,也为优秀本土文化的认知与传承提供了现实载体,实现科学教育与人文精神培养的有机统一。同时,这一教学方式有助于增强学生对民族文化的认同感与自豪感[4],更能在社会层面促进民族团结与和谐发展,为民族文化的活态传承与持续保护提供有效路径。
民族文化不仅是构建学生精神世界的重要根基,亦为物理教学提供了丰富而具象的本土实践素材。物理教育工作者应积极承担文化资源转化与教学创新的责任,系统挖掘并科学整合乡土资源,构建学科知识与生活经验相贯通的教学内容体系。通过将本土文化现象转化为物理教学案例,不仅能有效激发学生的学习动机、促进知识迁移,亦能在科学教育中渗透人文价值,实现认知发展与文化认同的协同推进,从而提升物理教学的学术深度与社会意义。
[1] 国家信息中心.中国乡村数字经济发展报告(2023)[R].北京:国家信息中心,2023.
[2] 龙正平.湘西赶场文化调查报告[J].湖南民族学院学报,2017(4):83-87.
[3] 于丹,王柬.湘西文化[M].长春:吉林文史出版社,2009.
[4] 韦理山,周勋,魏明.基于少数民族文化的物理课程资源的应用[J].湖南中学物理,2023,38(3):33-37.