葉甘露

摘要：對(duì)現(xiàn)行高中物理教材中關(guān)于音叉的共鳴演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析，指出其不足之處，并提出了改進(jìn)的方案。

關(guān)鍵詞：音叉；共鳴；共振；實(shí)驗(yàn)；改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2009)2(S)-0058-2

對(duì)高中物理教材中［1］的音叉共鳴演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)方案。安排了“音叉的共鳴”的演示實(shí)驗(yàn)（圖1），取兩個(gè)頻率相同音叉A和B，將A和B相隔不遠(yuǎn)放在桌面上，打擊音叉A的叉股，使它發(fā)聲，過(guò)一會(huì)兒，用手按住音叉A的叉股使其停止發(fā)聲，此時(shí)，可以聽(tīng)到?jīng)]有被敲響的音叉B發(fā)出了聲音。若我們?cè)谝舨鍮上套一個(gè)套管或纏一根橡皮筋，重做剛才的實(shí)驗(yàn)，看看能否聽(tīng)到音叉B的聲音?［2］

在教學(xué)過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)，如果按照課本要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，共鳴現(xiàn)象很不明顯，共鳴聲遠(yuǎn)小于A音叉的發(fā)聲強(qiáng)度，只有將耳朵靠近B音叉的共鳴箱才能聽(tīng)到微弱的共鳴聲，而且持續(xù)時(shí)間很短，一會(huì)兒就聽(tīng)不到了，究其原因，主要是音叉A產(chǎn)生的聲波在驅(qū)動(dòng)音叉B振動(dòng)時(shí)，能量損失較多，音叉B振動(dòng)太弱，產(chǎn)生的聲音很小，且持續(xù)時(shí)間也很短。若是在教室里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，由于教室空間較大，絕大多數(shù)學(xué)生肯定聽(tīng)不到音叉B共振所發(fā)出的聲音，達(dá)不到驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的目的。

為了取得更好的課堂效果，筆者著手對(duì)“音叉的共鳴”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化研究，探索并總結(jié)出兩個(gè)比較可行的方案。

方案1 變聽(tīng)為看

實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)如圖2所示，用一根細(xì)線拴一乒乓球使其在豎直方向上靜止時(shí)恰好緊貼著靠在音叉B的叉股上，適當(dāng)調(diào)整共鳴箱之間的距離使共鳴聲大些，可增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師用力敲擊音叉A時(shí)，學(xué)生可明顯看到懸掛的乒乓球被彈開(kāi)一段距離(如圖3所示)。這是因?yàn)橐舨鍮和A的固有頻率相同而發(fā)生共鳴現(xiàn)象，音叉B的振動(dòng)將乒乓球彈開(kāi)。

按方案1進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)有兩點(diǎn)好處：第一、在敲擊音叉A時(shí)，由于共振，音叉B振動(dòng)將乒乓球彈開(kāi)，從而將不明顯的聽(tīng)覺(jué)感知轉(zhuǎn)化為明顯的視覺(jué)感知。第二、改進(jìn)后，實(shí)驗(yàn)的可視性很強(qiáng)，在課堂上做此演示實(shí)驗(yàn)，有利于全班學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

方案2 用擴(kuò)音器將共鳴聲放大

實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)如圖4所示，準(zhǔn)備一個(gè)便攜式擴(kuò)音器，將麥克風(fēng)安裝的鐵架臺(tái)上，調(diào)整鐵架臺(tái)的高度和位置，使麥克風(fēng)能正對(duì)著音叉B，麥克風(fēng)和音叉臂的距離控制在0．5mm左右為宜，如圖5所示。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，敲擊音叉A時(shí)，適當(dāng)調(diào)整揚(yáng)聲器的音量，我們可以聽(tīng)到揚(yáng)聲器發(fā)出很純、很響的聲音，學(xué)生的熱情一下就起來(lái)了，當(dāng)老師用手按住音叉A的叉股使其停止振動(dòng)后，我們?nèi)匀豢梢郧逦芈?tīng)到揚(yáng)聲器的聲音，只有當(dāng)老師用手按住音叉B之后，聲音才停止，說(shuō)明我們后來(lái)聽(tīng)到的聲音是音叉B振動(dòng)所引起的。

按方案二進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的好處在于，經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲器對(duì)音叉共鳴聲的放大，使共鳴現(xiàn)象更為明顯、直觀，易于吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

總之，以上兩個(gè)優(yōu)化方案簡(jiǎn)單易行，操作性很強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)效果很好。如果教師在為學(xué)生做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)能稍加引導(dǎo)，對(duì)學(xué)生談?wù)剬?shí)驗(yàn)改進(jìn)的思路和心得，對(duì)激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探索欲望有很好的促進(jìn)作用。當(dāng)然，本文意在拋磚引玉，希望老師們有更好的方案拿來(lái)與人分享。

參考文獻(xiàn)：

［1］人民教育出版社，高中物理課本第二冊(cè)(必修加選修2006年11月第2版)

［2］賈愛(ài)英.簡(jiǎn)易共振實(shí)驗(yàn)演示儀，《物理實(shí)驗(yàn)》．2005年03期

(欄目編輯王柏廬)