乐器的发声

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熟悉吉他的同学都知道，吉他一共有六根琴弦，其中四根是铜材质，另外的两个是钢材质的，而且粗细都不同，每一跟琴弦自吉他的底部延伸，跨过琴马，至指板尾部以弦轸固定，为何吉他是如此的构造呢?那我们得来了解一下吉他的发声原理：吉他是拨弦乐器，其发声原理是演奏者以适当的力度用手指或琴拨来拨动琴弦而发声，改变压力，可以改变振幅而使音量发生变化，至于音调的改变，则是靠左手按弦，改变琴弦的振动长度而实现，或者右手拨动不同粗细的弦，对于音色的控制则主要取决于手指拨弦的技巧和琴弦材质的选择。

我们大家现在都已经知道声音的三个特征，就是我们刚才提到的响度、音调和音色，而一首乐曲的演奏可以使用不同的乐器，但唯一不变的是乐曲的旋律，事实上就是音调变化的规律是不变的，换句话说就是演奏一首乐曲就是控制音调，而琴弦发声的音调的高低又是由什么来控制的呢?

琴弦发声的高低决定于琴弦的长短、粗细、松紧，愈短、愈细、愈紧的琴弦，所发出的声音愈高。

活动一：现在同学们可以和我一起来动手来做一个小实验看看琴弦发声的音调是不是如我所讲的这样。

目的：探究琴弦的长短、粗细、松紧对音调的影响。

器材：两根粗细不同的钢丝、钩码、两个三棱镜(或其他的柱形物体)、小滑轮以及课桌。

步骤：如图，将一根钢丝的一端固定在一个桌腿上，另一端绕过桌边的小滑轮，挂上几个钩码，使钢丝在桌面上拉紧。再用A、B两个三棱镜将钢丝支起，然后拨动钢丝就可以听到声音了。

方法：控制变量法(每次实验只能改变其中一个因素而要保持其他因素都不变)

1，在细钢丝的一端挂两只钩码，改变B的位置，比较发现：当弦的粗细、张紧程度相同时，弦越长音调越低。

2，保持B的位置不变，改变钩码的个数，比较发现：当弦的粗细、长短相同时，弦拉得越紧音调越高。

3，换另一根较粗的钢丝，保持B的位置和钩码的个数不变，比较发现：当弦的长短、张紧程度相同时，弦越细音调越高。

同学们应该都认识图中这两种乐器吧，这是我们中国特有的两种弦乐器：左边是弓弦乐器二胡，右边是拨弦乐器琵琶，用这两种乐器演奏乐曲时跟西洋的吉他是异曲同工，也是靠改变弦的长短、粗细、松紧程度来控制声音的音调的。

下面有个例题请同学们思考：

例　拉二胡时手指在琴弦上来回移动是通过

来改变音调的高低的，

解析手指来回移动是控制振动部分弦的长度从而改变声音的音调。跟前面提到的上下按吉他的琴弦的位置的作用是一样的。

我们身边的弦乐器有很多，给我们的世界带来太多美妙的声音，除此之外，用来演奏乐曲的还有敲击乐器、管乐器等等，当我们了解弦乐器的发声原理和影响音调的因素后。可以推广到其他类的乐器，先来看看敲击乐器是如何发声的，让大家跟我一起来做个实验。

活动二：取8个相同的啤酒瓶，如图从左到右依次增加水量，然后用小棒敲打啤酒瓶，注意听声音音调的变化，你会有什么发现呢?

现象：大家会发现从左到右声音的音调会逐渐变低。

要想解释这个现象首先得思考两个问题：

第一，敲瓶发声是什么物体振动发声的?

第二。敲瓶发声的音调跟瓶内水的多少是什么关系?

用棒敲击啤酒瓶，振动的是啤酒瓶以及其中的水，而随着水的增多，发声的音调在不断地变低_由此我们可以知道振动的物体本身质量越小音调越高。质量越大音调越低，就像同体能的一个瘦子和一个胖子在上下跳，瘦子比胖子跳得快一样。质量小的物体振动快、频率高从而音调高，对于这样一个振动的物体而言，质量越小音调就越高，比如现在你们说话的声音就比童年时的声音要低，没有那么清脆，是因为随着青春期的发育，你的声带也在变粗，还有男生的声音相对于女生的而言，声音也稍显浑厚沉稳，也是因为男生的声带比女生要厚一些。

现在同学们已经知道敲击乐器是由乐器本身振动发声的，而音调跟物体的质量、松紧有关，生活中现在用来演奏的很多敲击乐器都是基于这一原理，比如定音鼓、木琴、管钟等等，保存至今最完好最早的此类乐器要数我国湖北随州曾侯二墓出土的战国时期的编钟了，这套编钟共65套，依天小顺序分成三层八组，由图中可知，这些编钟的大小不同，质量不同，所以在敲击不同的编钟时所发出的声音的音调也就不同，随着编钟质量的减小音调不断地升高，古人用他们无穷的智慧巧夺天工地做成这件旷世珍宝。

这个原理也被人们广泛应用于其他行业。医生通过叩诊听声音可以判断病人的胸腔、腹腔是否有积水等病变，如果声音音调稍高则表示没有，如果音调稍低则表示有，另外检漏工人常用一根金属棒一端贴在地上一端贴在耳朵上“听漏”确定自来水管爆裂的位置，都是应用的这个原理。

活动三：我们仍用活动二的实验器材。只要把原来用小棒敲击啤酒瓶改成用嘴对着瓶口吹，就可以制成简单的管乐器了，试试看你会有什么新发现?你会发现这次声音音调的变化跟用小棒敲击正好完全相反，为什么会发生这么奇怪的现象呢?是这样的：敲击时振动的是瓶子和水柱，从左到右，水柱的长度逐渐变长，因而音调在不断降低，但是用嘴对着瓶口吹气振动发声的却是瓶中液面上方的空气柱，从左到右，空气柱的长度逐渐变短，因而音调在不断升高。

同学们可以利用所学知识自己做一件简单的小乐器，看看哪位同学的作品最有创意，发声效果最好。