巧用二胡做声音共鸣实验

包乌云特古斯

摘 要：使二胡乐器与音叉发生共振关系，丰富物理实验室中关于共振现象的实验装置，营造良好的课堂气氛，获得了较好的教学效果。

关键词：二胡；音叉；共振；电子校音器；教学效果

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）1-0061-2

在高职《物理》中《机械振动和机械波》一章关于“声音的共鸣”实验的教学中，通常采用两个频率相同的音叉进行实验，敲击其中一支音叉后及时用手将其握住，观察另一支音叉振动发出的声音，当策动力的频率与第二个音叉的固有频率正好相同时，第二个音叉发生振动且振幅达到最大，这种现象叫做“共振”。例如：收音机调谐选台，用音叉给弦乐器定音，运动员攀登雪山时不能大声喊话，军队过桥时不允许迈着整齐的步伐等等，都与共振知识密不可分。为使学生进一步加深对共振知识的理解，笔者在教学中增设了巧用二胡做“声音的共鸣”演示实验，供学生观察讨论，取得了良好的教学效果。

1 准备材料

中音二胡，440 Hz音叉，523.2 Hz音叉，共鸣箱，电子校音器，乒乓球，铁架台，橡皮槌，细棉线等。

2 实验原理

如图1所示，二胡由琴筒、琴杆、琴头、琴轴、千斤、琴马、琴弓和琴弦等部分组成。

用琴弓来摩擦琴马附近的弦时，弦产生振动，紧张的弦通过琴马将振动传递给蟒皮（共鸣板）使其振动。通过琴箱（共鸣箱）的放大作用，我们将听到弦振动而发出的声音。二胡的音高主要是靠琴轴来调整的，即拧转琴轴来绷紧或放松琴弦，紧则音高，松则音低。给二胡内弦定音的方法是（如图2所示）：将电子校音器的夹子夹在琴杆上，调整电子校音器显示屏的角度以利于观察。然后打开电子校音器的电源开关，将校音项目选12平均律的档。旋动内弦的琴轴改变内弦的松紧程度使琴弦发出的音调整为A（空弦振动频率调整为440 Hz，A为标准音），如果音偏低或音偏高时校音器显示屏均呈现橙色背景。如果音准时校音器显示屏呈现绿色背景，调整音高时手持琴弓来回运弓摩擦内弦，同时旋动内琴轴调节琴弦的松紧度使校音器显示屏呈现A字符绿色背景为止。然后取440 Hz的音叉放在二胡琴筒附近，用橡皮槌敲击音叉时电子校音器显示屏显示A字符的绿色背景。实验时将音叉共鸣箱开口端正对着二胡琴琴筒的开口端，两者相距2～5厘米。在音叉共鸣箱右侧放置一个铁架台，铁架台横梁上用细棉线悬挂一个乒乓球，使乒乓球在竖直方向上静止时恰好停靠在音叉叉股最上端，实验装置如图2所示。当内弦振动频率保持在440 Hz时，音叉叉股将悬吊的乒乓球反复弹开，弹开幅度5厘米左右，同时我们听见音叉发出的声音。实验现象十分生动。其原因是音叉的固有频率与弦的振动频率相同，都是440 Hz。因此，发生了共振现象。

3 实验步骤

1.利用电子校音器将二胡内弦（空弦）的振动频率调到440.0 Hz，此时电子定音器的液晶显示器显示的字母为A并呈现绿色背景。

2. 将频率为440.0 Hz的音叉放在二胡琴箱开口端正前方5厘米处，右手持琴弓摩擦内弦使二胡发声，观察乒乓球的动静。

3.将频率为440.0 Hz的音叉更换为频率为523.2 Hz的音叉，同样持琴弓摩擦内弦使二胡发声，观察乒乓球的动静。

实验发现步骤2中乒乓球发生反复跳跃的振动现象，实验证明频率为440.0 Hz的音叉与内弦产生了共振现象。步骤3乒乓球始终保持静止状态，实验证明频率为523.2 Hz的音叉和内弦没有发生共振现象。两种结果表明只有当音叉的固有频率与弦的振动频率相同时才会发生共振现象。

此实验取材容易、操作简单、生动有趣、效果明显，对于拓展学生共振方面的知识很有帮助。

参考文献：

[1]郭卫东.低成本物理实验的巧妙设计与应用[J].物理教学探讨，2012，30（7）：1—4.

（栏目编辑 王柏庐）