从今天开始,将连续刊发《品物理学物理》系列故事,内容选自我在2010年为《物理教学探讨·初中版·中学生物理学习》所写的7、8月合刊。
本系故事包括物理现象篇(专题1声现象、专题2光现象、专题3热现象)、力学篇(专题1运动的世界、专题2力与运动、专题3质量与密度、专题4压强、专题5浮力、专题6机械与人)、电磁学篇(专题1电流和电荷、专题2电压和电路、专题3欧姆定律、专题4电功和电热、专题5电功率、专题6电与磁)。
每周二、周五固定刊发,每期一回。
——张虎岗
专题1 声现象
第一回 暖瓶何处飞来声
说起乖乖来,那可真是没得说,他可能是全世界小兔子中的模范了。在学校学习认真,在家里也非常勤快。
这天下午他刚放学到家,就听到厨房里的水壶唱起歌来了。他放下书包,赶紧跑过去,关了煤气的阀门。把水壶拎下来,向暖瓶里倒水。忽然,他听到了暖水瓶里竟然有了歌声。
以前怎么没注意到这个问题呢!这个发现令他兴奋不已,不禁产生了强烈的好奇心。
他研究后还发现,往空暖壶中倒水时,刚开始听到的是低沉的“咚咚”的声音,随着水位升高声音变得尖细起来。通过声音的变化,乖乖不用看也知道暖瓶是不是倒满水了。
但是,为什么会这样呢?
他第二天,他找到物理老师。
他们物理老师是个外形健壮的牛,说话喜欢停顿,因此同学们都叫他牛顿老师。
牛顿老师听了乖乖的疑问,说:“我们还是先来弄清这个声音怎么发出来的吧!”
乖乖说:“可能是暖瓶发出的,也可暖瓶内的水发出的。”
牛顿老师拿起办公室的一个暖瓶,取出瓶胆,用一支铅笔轻轻地敲打。乖乖发现,瓶胆发出的声音和灌水时听到的声音完全不一样。
看来,倒水时听到的声音不是玻璃胆发出的。
“会不会声音由水发出的?”乖乖问道。
“你想想水流动时发出的声音是什么样的?”牛顿老师说。
乖乖想了想,流水发出的声音哗啦啦的,和听到的声音也不一样。除了瓶胆、水,还有什么呢?难道是瓶内的空气吗?想到这里,乖乖把自己的猜想告诉老师。
牛顿老师说:“你的想法很好,空气能不发声呢?我们还是通过一个实验来说明一下吧!”说着,他从抽屉里拿出一个细口的药瓶。
牛顿老师把药瓶口向上贴在下唇上,用嘴向瓶内吹气。乖乖发现听到的声音和往暖瓶内倒水时听到的声音非常相似。接着,老师又往药瓶中灌进一些水,又吹起来,发现声音变高了。又往药瓶中灌些水,瓶子发出的声音更高了。
乖乖说:“我好象明白了,我听到暖瓶的声音是由瓶内的空气产生的。但是,对于为什么发声?和听到声音的变化,我还是不太清楚。老师您能给他详细讲一下其中的道理吗?”
牛顿老师说:“水灌进暖瓶里,振动了瓶内的空气,使空气振动,发出声音。随着水位的升高,瓶内空气柱越来越短,空气振动的越来越快,因此听到的声音的音调越来越高。”
乖乖高兴地说:“老师,听您这么一讲,我明白。“
牛顿老师说:“现在我们把这个道理推广一下。有很多乐器也是通过空气振动发声的。你能举个例子吗?“
乖乖想了想,说:“笛子是用一根竹管做成的。在侧面开了很多小孔。吹笛子的时候,用手指堵住不同的孔,就能改变笛声的音调。这是因为堵住不同部位的孔,可以控制笛子内空气柱的长度,从而改变笛声的音调。”
牛顿老师赞扬地说:“嗯,说得很好。笛子内的空气柱的长度是从吹口处到第一个被打开的孔计算的。如果用手把孔全部堵上,空气柱最长,笛声音调最低;如果把靠近吹口的一个孔打开,空气柱最短,这时候音调最高。吹笛子的人不断地堵住或者放开笛子上的气孔,改变里边空气柱的长短,就能演奏出优美的乐曲。当然,笛子的音调不但和气柱的长短有关,而且和演奏者吹气的状况有关。你再想想,除了笛子,还是什么乐器也是这个道理呢?”
乖乖说:“单簧管、小号、圆号、萨克斯等乐器也是空气柱振动发出的。”
牛顿老师说:“对,这一类乐器叫做管乐器。除了管乐器以外,还有弦乐器、打击乐器,你知道这些乐器发声的道理吗?”
----欲知后事如何,且听下回分解。(下周二见)
本回知识链接:
1.声音是由物体振动发出的。
2.管乐器是由空气柱振动发声的,空气柱越短,振动越快,音调越高。
3.音调是声音的三个特性之一。表示声音的高低,发声体振动频率越大,音调越高。
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