音叉共鳴實驗的優(yōu)化

葉甘露

摘要：對現(xiàn)行高中物理教材中關(guān)于音叉的共鳴演示實驗進行了分析，指出其不足之處，并提出了改進的方案。

關(guān)鍵詞：音叉；共鳴；共振；實驗；改進

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2009)2(S)-0058-2

對高中物理教材中［1］的音叉共鳴演示實驗進行了分析，并提出了改進方案。安排了“音叉的共鳴”的演示實驗（圖1），取兩個頻率相同音叉A和B，將A和B相隔不遠放在桌面上，打擊音叉A的叉股，使它發(fā)聲，過一會兒，用手按住音叉A的叉股使其停止發(fā)聲，此時，可以聽到?jīng)]有被敲響的音叉B發(fā)出了聲音。若我們在音叉B上套一個套管或纏一根橡皮筋，重做剛才的實驗，看看能否聽到音叉B的聲音?［2］

在教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，如果按照課本要求進行實驗操作，共鳴現(xiàn)象很不明顯，共鳴聲遠小于A音叉的發(fā)聲強度，只有將耳朵靠近B音叉的共鳴箱才能聽到微弱的共鳴聲，而且持續(xù)時間很短，一會兒就聽不到了，究其原因，主要是音叉A產(chǎn)生的聲波在驅(qū)動音叉B振動時，能量損失較多，音叉B振動太弱，產(chǎn)生的聲音很小，且持續(xù)時間也很短。若是在教室里進行實驗演示，由于教室空間較大，絕大多數(shù)學(xué)生肯定聽不到音叉B共振所發(fā)出的聲音，達不到驗證實驗的目的。

為了取得更好的課堂效果，筆者著手對“音叉的共鳴”實驗進行了優(yōu)化研究，探索并總結(jié)出兩個比較可行的方案。

方案1 變聽為看

實驗裝置改進如圖2所示，用一根細線拴一乒乓球使其在豎直方向上靜止時恰好緊貼著靠在音叉B的叉股上，適當調(diào)整共鳴箱之間的距離使共鳴聲大些，可增強實驗效果。

實驗時，老師用力敲擊音叉A時，學(xué)生可明顯看到懸掛的乒乓球被彈開一段距離(如圖3所示)。這是因為音叉B和A的固有頻率相同而發(fā)生共鳴現(xiàn)象，音叉B的振動將乒乓球彈開。

按方案1進行改進實驗有兩點好處：第一、在敲擊音叉A時，由于共振，音叉B振動將乒乓球彈開，從而將不明顯的聽覺感知轉(zhuǎn)化為明顯的視覺感知。第二、改進后，實驗的可視性很強，在課堂上做此演示實驗，有利于全班學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象。

方案2 用擴音器將共鳴聲放大

實驗裝置改進如圖4所示，準備一個便攜式擴音器，將麥克風(fēng)安裝的鐵架臺上，調(diào)整鐵架臺的高度和位置，使麥克風(fēng)能正對著音叉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。

實驗時，敲擊音叉A時，適當調(diào)整揚聲器的音量，我們可以聽到揚聲器發(fā)出很純、很響的聲音，學(xué)生的熱情一下就起來了，當老師用手按住音叉A的叉股使其停止振動后，我們?nèi)匀豢梢郧逦芈牭綋P聲器的聲音，只有當老師用手按住音叉B之后，聲音才停止，說明我們后來聽到的聲音是音叉B振動所引起的。

按方案二進行改進實驗的好處在于，經(jīng)過揚聲器對音叉共鳴聲的放大，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，以上兩個優(yōu)化方案簡單易行，操作性很強，實驗效果很好。如果教師在為學(xué)生做演示實驗時能稍加引導(dǎo)，對學(xué)生談?wù)剬嶒灨倪M的思路和心得，對激發(fā)學(xué)生的實驗探索欲望有很好的促進作用。當然，本文意在拋磚引玉，希望老師們有更好的方案拿來與人分享。

參考文獻：

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

［2］賈愛英.簡易共振實驗演示儀，《物理實驗》．2005年03期

(欄目編輯王柏廬)