華慶富

摸著你的喉嚨，男生摸到微微凸起的喉結(jié)就對(duì)了，女生可以模仿男生按著自己頸部相應(yīng)的位置，然后隨便說(shuō)一句話，你有什么感覺(jué)?手指不斷地振顫?這就對(duì)啦。不過(guò)，這種振顫不是來(lái)自你的手指，而是來(lái)自你喉嚨中聲帶的振動(dòng)。

聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的，力的作用效果之一是使物體發(fā)生形變，彈性形變中產(chǎn)生的力叫做彈力。在這三個(gè)知識(shí)點(diǎn)的具體教與學(xué)中存在著這樣的問(wèn)題：許多物體的振動(dòng)幅度是非常微小的，我們?nèi)庋蹘缀蹩床灰?jiàn)，這對(duì)于理解聲音的產(chǎn)生條件就造成了障礙；有的物體在力的作用下發(fā)生的形變(包括彈性形變)也非常微小，微小到我們的肉眼也看不到，這同樣對(duì)于力的作用效果以及彈力的理解造成了障礙。

對(duì)于振動(dòng)顯示問(wèn)題，書(shū)本上所列舉的例子都是顯著的振動(dòng)或者借助小紙屑等輕小物體的振動(dòng)來(lái)顯示。然而對(duì)于堅(jiān)硬的木塊、金屬等的微小振動(dòng)而言，這樣的方法是無(wú)法產(chǎn)生明顯效果的；對(duì)于形變(包括彈性形變)問(wèn)題，書(shū)本上用拉伸壓縮彈簧、擠壓氣球等形變顯著的例子來(lái)講解，但是沒(méi)有提供顯示堅(jiān)硬的木塊、金屬等微小形變的方法。如果我們對(duì)書(shū)本實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，就可以將微小振動(dòng)、微小形變明顯地顯示出來(lái)。

1.微小振動(dòng)顯示儀

如圖1所示，在兩根線的中間栓上一個(gè)小的平面鏡，線的一端栓在椅子的靠背上(或者另一同學(xué)的拉著)，在線的另一端穿著一個(gè)較大的紙盒子，將線繃緊，等鏡子穩(wěn)定下來(lái)后，用一束光線照射到鏡子上(可以是手電筒光，也可以使透過(guò)窗子照進(jìn)房間的太陽(yáng)光)，此時(shí)鏡子反射到墻上的光斑就不再晃動(dòng)。只要實(shí)驗(yàn)的人對(duì)著紙盒喊一聲，此時(shí)觀察墻上的光斑，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，墻上剛才還靜止不動(dòng)的光斑現(xiàn)在明顯地抖動(dòng)起來(lái)。

原來(lái)，人對(duì)著大紙盒的喊聲引起的振動(dòng)，通過(guò)固體紙盒、線傳播開(kāi)去，也引起線的振動(dòng)，這樣的振動(dòng)又導(dǎo)致線上的小平面鏡按照同樣的頻率振動(dòng)，最后導(dǎo)致入射角不斷的改變，于是經(jīng)反射光線在墻上的放大，形成的光斑的大幅度抖動(dòng)起來(lái)，這就直觀地證明了聲音是由于振動(dòng)產(chǎn)生的，并且還證明了固體能夠傳播聲音。

2.微小形變顯示儀

如圖2所示，將一個(gè)打點(diǎn)滴用的透明玻璃瓶裝滿(mǎn)清水，在橡膠塞上用熱鐵絲鉆一個(gè)細(xì)細(xì)的洞，在一根細(xì)而硬的塑料吸管里吸入半管紅水，用手指堵住吸管的上口慢慢插入橡膠塞，當(dāng)吸管的下口浸沒(méi)在瓶中的清水中時(shí)就可以了。要注意預(yù)先在橡膠塞上鉆出的洞大小要合適，以確保吸管與橡膠塞之間不漏水。

將瓶子放在桌上，我們可以看到吸管里有高出瓶塞的一段細(xì)細(xì)的紅水。如果用力擠壓瓶子的兩側(cè)，就能看到吸管中的紅水柱慢慢上升；松手后，吸管里的紅水柱又回到原來(lái)的位置，而整個(gè)過(guò)程中并沒(méi)有紅水注入或者流出吸管。這是因?yàn)閿D壓瓶子時(shí)，瓶子發(fā)生形變向中間凹進(jìn)去，但是這個(gè)形變很小，我們?nèi)庋凼强床怀鰜?lái)的。不過(guò)被擠走的水是藏不住的，它沿著吸管上升，我們看到的就是吸管中的紅水柱上升；松手后，瓶子恢復(fù)原狀，被擠走的水又回到原來(lái)的空間，所以吸管中的紅水柱也就回到了原來(lái)的位置。

3.微小振動(dòng)與微小形變綜合顯示儀

如圖3所示，用一根木條和兩個(gè)小木塊做成一個(gè)長(zhǎng)凳形的木架，在木條中心的一側(cè)位置上，用雙面膠固定一塊小平面鏡，然后讓太陽(yáng)光透過(guò)窗戶(hù)照射到小平面鏡上，將反射光照在墻壁上。用一根小木棒敲擊木架中間，可以看到墻上的反射光斑不斷地振動(dòng)。這是因?yàn)楸磺脫舻哪緱l的振動(dòng)，引起了平面鏡的振動(dòng)導(dǎo)致的；用力按壓木條中間，可以看到墻上光斑的位置移動(dòng)了，這是因?yàn)槟緱l的形變導(dǎo)致的。這樣，由于放大的作用，我們看到了物體的微小振動(dòng)和微小形變。

這個(gè)小制作應(yīng)用了轉(zhuǎn)化法和放大法，將木條的微小振動(dòng)轉(zhuǎn)化為光斑的振動(dòng)，并且加以放大；將木條的微小形變轉(zhuǎn)化為光斑的位置移動(dòng)，并且加以放大。在放大過(guò)程中涉及到數(shù)學(xué)中的平面幾何知識(shí)。該制作的創(chuàng)新點(diǎn)有兩個(gè)：一是利用身邊隨手可得的生活用品，輕松地解決了課本中沒(méi)有解決或者沒(méi)有完全解決的問(wèn)題，為我們的深入學(xué)習(xí)提供了幫助。二是將書(shū)本不同實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效的整合。該小制作實(shí)際上是書(shū)本中小紙屑顯示鼓面振動(dòng)實(shí)驗(yàn)和平面鏡對(duì)光線的作用實(shí)驗(yàn)的整合與改進(jìn)。