包烏云特古斯

摘 要：使二胡樂器與音叉發(fā)生共振關(guān)系，豐富物理實驗室中關(guān)于共振現(xiàn)象的實驗裝置，營造良好的課堂氣氛，獲得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：二胡；音叉；共振；電子校音器；教學(xué)效果

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）1-0061-2

在高職《物理》中《機械振動和機械波》一章關(guān)于“聲音的共鳴”實驗的教學(xué)中，通常采用兩個頻率相同的音叉進行實驗，敲擊其中一支音叉后及時用手將其握住，觀察另一支音叉振動發(fā)出的聲音，當(dāng)策動力的頻率與第二個音叉的固有頻率正好相同時，第二個音叉發(fā)生振動且振幅達到最大，這種現(xiàn)象叫做“共振”。例如：收音機調(diào)諧選臺，用音叉給弦樂器定音，運動員攀登雪山時不能大聲喊話，軍隊過橋時不允許邁著整齊的步伐等等，都與共振知識密不可分。為使學(xué)生進一步加深對共振知識的理解，筆者在教學(xué)中增設(shè)了巧用二胡做“聲音的共鳴”演示實驗，供學(xué)生觀察討論，取得了良好的教學(xué)效果。

1 準(zhǔn)備材料

中音二胡，440 Hz音叉，523.2 Hz音叉，共鳴箱，電子校音器，乒乓球，鐵架臺，橡皮槌，細棉線等。

2 實驗原理

如圖1所示，二胡由琴筒、琴桿、琴頭、琴軸、千斤、琴馬、琴弓和琴弦等部分組成。

用琴弓來摩擦琴馬附近的弦時，弦產(chǎn)生振動，緊張的弦通過琴馬將振動傳遞給蟒皮（共鳴板）使其振動。通過琴箱（共鳴箱）的放大作用，我們將聽到弦振動而發(fā)出的聲音。二胡的音高主要是靠琴軸來調(diào)整的，即擰轉(zhuǎn)琴軸來繃緊或放松琴弦，緊則音高，松則音低。給二胡內(nèi)弦定音的方法是（如圖2所示）：將電子校音器的夾子夾在琴桿上，調(diào)整電子校音器顯示屏的角度以利于觀察。然后打開電子校音器的電源開關(guān)，將校音項目選12平均律的檔。旋動內(nèi)弦的琴軸改變內(nèi)弦的松緊程度使琴弦發(fā)出的音調(diào)整為A（空弦振動頻率調(diào)整為440 Hz，A為標(biāo)準(zhǔn)音），如果音偏低或音偏高時校音器顯示屏均呈現(xiàn)橙色背景。如果音準(zhǔn)時校音器顯示屏呈現(xiàn)綠色背景，調(diào)整音高時手持琴弓來回運弓摩擦內(nèi)弦，同時旋動內(nèi)琴軸調(diào)節(jié)琴弦的松緊度使校音器顯示屏呈現(xiàn)A字符綠色背景為止。然后取440 Hz的音叉放在二胡琴筒附近，用橡皮槌敲擊音叉時電子校音器顯示屏顯示A字符的綠色背景。實驗時將音叉共鳴箱開口端正對著二胡琴琴筒的開口端，兩者相距2～5厘米。在音叉共鳴箱右側(cè)放置一個鐵架臺，鐵架臺橫梁上用細棉線懸掛一個乒乓球，使乒乓球在豎直方向上靜止時恰好?？吭谝舨娌婀勺钌隙?，實驗裝置如圖2所示。當(dāng)內(nèi)弦振動頻率保持在440 Hz時，音叉叉股將懸吊的乒乓球反復(fù)彈開，彈開幅度5厘米左右，同時我們聽見音叉發(fā)出的聲音。實驗現(xiàn)象十分生動。其原因是音叉的固有頻率與弦的振動頻率相同，都是440 Hz。因此，發(fā)生了共振現(xiàn)象。

3 實驗步驟

1.利用電子校音器將二胡內(nèi)弦（空弦）的振動頻率調(diào)到440.0 Hz，此時電子定音器的液晶顯示器顯示的字母為A并呈現(xiàn)綠色背景。

2. 將頻率為440.0 Hz的音叉放在二胡琴箱開口端正前方5厘米處，右手持琴弓摩擦內(nèi)弦使二胡發(fā)聲，觀察乒乓球的動靜。

3.將頻率為440.0 Hz的音叉更換為頻率為523.2 Hz的音叉，同樣持琴弓摩擦內(nèi)弦使二胡發(fā)聲，觀察乒乓球的動靜。

實驗發(fā)現(xiàn)步驟2中乒乓球發(fā)生反復(fù)跳躍的振動現(xiàn)象，實驗證明頻率為440.0 Hz的音叉與內(nèi)弦產(chǎn)生了共振現(xiàn)象。步驟3乒乓球始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，實驗證明頻率為523.2 Hz的音叉和內(nèi)弦沒有發(fā)生共振現(xiàn)象。兩種結(jié)果表明只有當(dāng)音叉的固有頻率與弦的振動頻率相同時才會發(fā)生共振現(xiàn)象。

此實驗取材容易、操作簡單、生動有趣、效果明顯，對于拓展學(xué)生共振方面的知識很有幫助。

參考文獻：

[1]郭衛(wèi)東.低成本物理實驗的巧妙設(shè)計與應(yīng)用[J].物理教學(xué)探討，2012，30（7）：1—4.

（欄目編輯 王柏廬）