边玩边学，看看你能自制多少种发声玩具

张军

大自然是个声音的海洋，每时每刻都有无数的声波在我们周围的空气里传播。

声音是由物体振动产生的。固体、液体、气体都能振动发声。敲锣打鼓是固体振动发声，我们说话时声带在振动，也是固体振动发声;流水潺潺、瀑布轰鸣，都是液体振动发声;鞭炮噼啪作响则是空气振动发声，呜呜的风声也是空气振动发声。

古人早就发现，有规律的声音听起来悦耳，会调动起人们的某些情绪，有的振奋人心，有的引发忧思，有的则让人宠辱皆忘。于是，古人对这些声音进行了重点关注，并改造身边的某些物体，让它们能发出这些声音，最早的音乐和乐器就产生了。古人还认为，音乐可以让人与神或死去的亲人沟通，可以祈福、可以体现身份、可以激发斗志等。于是，音乐被用到了祭祀、结盟、婚丧嫁娶等多种场合。唱歌奏乐的同时还可伴随手舞足蹈、配上朗朗上口的吟诵，诗、乐、舞合一的艺术形式就萌芽了。后来，还出现了专门掌管音乐的官府机构，出现了职业音乐人，诞生了各种各样的音乐理论。

今天，我们已经确切地知道发声原理，并应用于乐器制造、工业生产、武器制造等诸多领域。利用身边常见的器材，我们也可以做出一些发声的玩具。

片状物振动发声

摘一片树叶放在嘴边，向叶片边缘吹气，叶片会振动发出声音（图1）。同样，纸片、塑料片等薄的片状物，也能吹奏出声音（图2、图3）。将饮料瓶的塑料商标纸撕下來，剪成塑料片，就可以通过吹奏体验到振动了。如果吹奏时嘴唇碰到塑料纸，会感受到强烈的振动，甚至有痛感。

吹奏双层塑料纸，振动的感受会比较明显。裁剪塑料商标纸、自封口塑料袋、一次性手套、垃圾袋等（图4），制作出材料、长度、宽度、厚度不同的塑料片，试着吹一下，你能发现什么规律？对于同种材料而言，塑料片越薄、越短、越窄，吹奏时发出声音的音调就越高！因为越薄、越短、越窄，振动就越快，即振动频率越高。人耳可以通过音调辨别声波的频率，振动频率高，则听到的音调高。

同样的规律也体现在纸片、竹片、骨片和铜片上。口琴也是通过薄片振动发出声音的，这种薄片的弹性更好，有个专门的名字叫“簧”。吸气或吹气时，气流会引起簧片的振动。通过对材料、厚薄、长短、宽窄的控制，可让簧片发出不同音调的声音。

其实，“簧”是世界性的原始乐器。古人很早就用竹子、木头、芦苇、骨头等制作簧片并演奏了，这种古老的技艺如今在世界多地仍有传承。中国夏商时期就已经出现的笙，是世界上最早使用自由簧的乐器，簧和管配合，可吹奏出和声。盛唐时，笙传到了日本，后来又通过丝绸之路传到了欧洲。

我们可以用冰棒棍、塑料片、牙签、橡皮筋做一个简单的吹奏玩具。将塑料片（纸片）平放在一根冰棒棍上，剪下两小截牙签压在塑料片上，然后再放上另一根冰棒棍，用橡皮筋将两头缠绕固定好，就可以吹奏了（图5）。改变两小截牙签之间的距离或者塑料片的宽度、厚度，就可以改变音调了。

空气振动发声

找个空酒瓶，在瓶口吹气，姿势正确的话，会听到瓶里空气振动发出的声音。往瓶里加一些水，让瓶内空气柱变短，再吹气听听声音，你会发现音调变高了。继续加水，瓶内空气柱长度越来越短，发出的声音音调就越来越高（图6）。饮料瓶也能吹出声音来，但是和吹玻璃瓶发出的声音音色明显不同（图7）。如果空气柱长度合适，就会发出符合音阶的乐音。多找一些酒瓶，让每个瓶子发出一个音阶的音，几位同学配合一下，就可以演奏乐曲了。

利用空气振动发声的乐器统称管乐器。让空气振动起来的方法有3 种，一种是边棱音激励，比如长笛、短笛、竹笛、埙等，气流在孔的边缘被分开，在笛腔内发生振动;一种是唇激励，如长号、小号、圆号等;还有一种是簧片激励，比如葫芦丝、笙、唢呐等。管乐器的发声原理比其他乐器要复杂，它们的音调与空气柱的长度或体积、气流射角、簧片的体积或质量等因素都有关。

中国的管乐器起源也很早，相传夏禹时期就有用芦苇编排的吹管乐器了。据考古发掘，我国河南舞阳地区出土的用鹤骨制成的管乐器，距今已有8 000 多年的历史。在民间婚丧嫁娶、节日庆祝等场合使用的乐器，主要也是吹管乐器。

我们可以用吸管做发声玩具。

将吸管一端捏扁，从两侧各剪去一部分，得到两个对称的塑料“簧片”。将它们含在嘴里吹，塑料片的振动会带动管中空气振动，发出声音来（图8）。一边吹奏，一边从前面将吸管剪短，会听到声音的音调逐渐变高。不过，吹吸管发声需要技巧，可能要多试几次才能掌握。

也可以将吸管的一端堵住，吹另一端的管口，类似于吹笛子，让吸管里的空气振动发声。堵住管口的方法很多，可以用手指直接按住，也可以用热熔胶封闭，也可以找个“帽子”套起来。但是如果管口堵得不恰当，可能吹不出声音，也可能吹出“破音”。适当修剪吸管的长度，就可以发出不同音调的声音，从而可以演奏乐曲了（图9）。

线振动发声

弦乐器在演奏抒情旋律方面的表现力极其丰富，或如泣如诉，或柔美动人，或激昂澎湃，无不演绎得淋漓尽致。演奏方法多样，拉、弹、拨、击，技巧也很丰富。

中国的弦乐器同样出现得很早。古琴有超过3 000 年的历史，在《礼记》中就有“士无故不撤琴瑟”之说。传统文化“四艺”（即琴、棋、书、画）中，琴排首位。同为中国传统弦乐器的还有箜篌、古筝、琵琶、阮、二胡等。“我有嘉宾，鼓瑟吹笙”中的“瑟”就是弦乐器，“无丝竹之乱耳，无案牍之劳形”中的“丝”、“八百里分麾下炙，五十弦翻塞外声”中的“弦”，指的也都是弦乐器。

利用棉线、纸杯和牙签，就可以做一个“弦乐器”玩具。

用牙签在纸杯底部扎一个小洞，将棉线从杯底穿入杯中并系在牙签上固定，玩具就做好了（图10）。一只手握着纸杯，另一只手用两根沾过水的手指捏着棉线往外滑动，就会听到线和纸杯发声了（图11）。如果感觉手指摩擦时不舒服，可以用沾水的纸巾包在棉线上滑动。沾水的目的是增大摩擦，蘸松香粉末也行，这样棉线容易振动起来。新买的二胡要用松香摩擦弓毛，而且演奏时弓毛不停地与音筒上的松香摩擦，也是同样的道理，这样弦更容易振动。

如果把纸杯悬吊在一边，只摩擦棉线发声，音量会明显减小。纸杯是一个空腔，起到了音箱的作用，可以将音量放大。很多乐器都有自己的音箱，二胡的音筒、吉他的中空体、笛子的笛腔等都是音箱，钢琴的音箱则更大。

摩擦棉线时，手会明显感受到“音箱”的振动。那么，这种振动能被看到吗？可以的。将纸杯换成透明的塑料杯，里面放一点彩色泡沫小球，摩擦棉线时，塑料杯振动，会让泡沫小球跳起来（图12）。通过小球的“集体舞蹈”来感受塑料杯的振动，这种研究问题的方法叫作“转化放大法”。在塑料杯上再罩一个塑料杯，可以防止泡沫小球“逃离”。

当纸杯换成塑料杯，声音的音色将发生变化，因为音色与发声体的材料有关。同样，将棉线换成鱼线、尼龙线，或者将纸杯变成塑料瓶、纸筒等，音色也会发生变化。