音叉共鸣实验的优化

叶甘露

摘要：对现行高中物理教材中关于音叉的共鸣演示实验进行了分析，指出其不足之处，并提出了改进的方案。

关键词：音叉；共鸣；共振；实验；改进

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2009)2(S)-0058-2

对高中物理教材中［1］的音叉共鸣演示实验进行了分析，并提出了改进方案。安排了“音叉的共鸣”的演示实验（图1），取两个频率相同音叉A和B，将A和B相隔不远放在桌面上，打击音叉A的叉股，使它发声，过一会儿，用手按住音叉A的叉股使其停止发声，此时，可以听到没有被敲响的音叉B发出了声音。若我们在音叉B上套一个套管或缠一根橡皮筋，重做刚才的实验，看看能否听到音叉B的声音?［2］

在教学过程中，笔者发现，如果按照课本要求进行实验操作，共鸣现象很不明显，共鸣声远小于A音叉的发声强度，只有将耳朵靠近B音叉的共鸣箱才能听到微弱的共鸣声，而且持续时间很短，一会儿就听不到了，究其原因，主要是音叉A产生的声波在驱动音叉B振动时，能量损失较多，音叉B振动太弱，产生的声音很小，且持续时间也很短。若是在教室里进行实验演示，由于教室空间较大，绝大多数学生肯定听不到音叉B共振所发出的声音，达不到验证实验的目的。

为了取得更好的课堂效果，笔者着手对“音叉的共鸣”实验进行了优化研究，探索并总结出两个比较可行的方案。

方案1 变听为看

实验装置改进如图2所示，用一根细线拴一乒乓球使其在竖直方向上静止时恰好紧贴着靠在音叉B的叉股上，适当调整共鸣箱之间的距离使共鸣声大些，可增强实验效果。

实验时，老师用力敲击音叉A时，学生可明显看到悬挂的乒乓球被弹开一段距离(如图3所示)。这是因为音叉B和A的固有频率相同而发生共鸣现象，音叉B的振动将乒乓球弹开。

按方案1进行改进实验有两点好处：第一、在敲击音叉A时，由于共振，音叉B振动将乒乓球弹开，从而将不明显的听觉感知转化为明显的视觉感知。第二、改进后，实验的可视性很强，在课堂上做此演示实验，有利于全班学生观察实验现象。

方案2 用扩音器将共鸣声放大

实验装置改进如图4所示，准备一个便携式扩音器，将麦克风安装的铁架台上，调整铁架台的高度和位置，使麦克风能正对着音叉B，麦克风和音叉臂的距离控制在0．5mm左右为宜，如图5所示。

实验时，敲击音叉A时，适当调整扬声器的音量，我们可以听到扬声器发出很纯、很响的声音，学生的热情一下就起来了，当老师用手按住音叉A的叉股使其停止振动后，我们仍然可以清晰地听到扬声器的声音，只有当老师用手按住音叉B之后，声音才停止，说明我们后来听到的声音是音叉B振动所引起的。

按方案二进行改进实验的好处在于，经过扬声器对音叉共鸣声的放大，使共鸣现象更为明显、直观，易于吸引学生的注意力，提高学生的学习兴趣。

总之，以上两个优化方案简单易行，操作性很强，实验效果很好。如果教师在为学生做演示实验时能稍加引导，对学生谈谈实验改进的思路和心得，对激发学生的实验探索欲望有很好的促进作用。当然，本文意在抛砖引玉，希望老师们有更好的方案拿来与人分享。

参考文献：

［1］人民教育出版社，高中物理课本第二册(必修加选修2006年11月第2版)

［2］贾爱英.简易共振实验演示仪，《物理实验》．2005年03期

(栏目编辑王柏庐)