【一等奖】敲击命运的音符，吹奏心灵的旋律　　

——探究水瓶琴发生原理　　

渝中区重庆市杏林中学校  王果　　

指导教师  谭娟娟

生活中有着各种各样的乐器：喧天的锣鼓，悠扬的笙箫，柔美的二胡，轻快的小提琴，优雅的钢琴，低沉的葫芦丝……我却对孩童时给我带来无限欢乐的玩具——小板琴恋恋不忘。它仅用一把小锤子，去敲击上面的8个音块，就能发出悦耳动听的8个不同音调，演奏出美妙的旋律。　　

学习了物理第二章声学的知识，我也想尝试着自己做一个小板琴。可惜不知道8个音块的材料。于是，我琢磨着，用什么能够代替板琴呢？我突然想到了音色同样清脆的玻璃瓶。可是，每个空玻璃瓶敲出来的音调几乎是一样的，要怎么改变玻璃瓶的音调呢？我不禁想到生活中的可乐瓶，当瓶中的可乐多少不同时，敲击起来，听到的音调好像也各不相同。　　

由于板琴有8个音块，能发出“1,2,3,4,5,6,7，i”8个不同的音调，所以我准备了8个几乎一模一样的玻璃瓶，放在水平桌面上，在其中依次倒入不同高度的清水，来模拟我的8音板琴。可是，玻璃瓶是透明的，清水也是透明的，看不出水位的高低差异，怎么办呢？聪明的我想到了在水里加些墨水着色。于是，我在清水中加入了适量的墨水，原来透明的清水变成墨蓝色，我再用筷子将它们搅拌均匀。看，水位差异显而易见，容易分辨多了。　　

我用筷子敲了敲，发现音色不是很清脆，反而有点沉闷。依据我吃饭的经验，我果断的把木筷子换成了铁勺。听，声音清脆悦耳多了。可是，音调却不是很准，忽高忽低，有点儿跑调，这是怎么回事呢？　　

我用三角板测量每个玻璃瓶中的水位高度（如图所示），用三角板的一条直角边紧贴水平桌面，另一条直角边对准玻璃瓶，观察水位高度并记录下来（如下表所示）。　　

测量完八个玻璃瓶后，我发现每个玻璃瓶的水位高度相差太大而且没有规律，所以导致音调不准。我又仔细观察了音准较准确的“1,2,　3”　三个玻璃瓶中的水位高低，每瓶水位大约相差　1.5cm　。于是我猜想：是不是只要让每个玻璃瓶的水位高度都相差　1.5cm　，音调就准确了呢？于是，我进行了第二次实验，用三角板将每个玻璃瓶中的水位高度差都调整为　1.5cm　（水位高度如下表所示），再用铁勺敲　　

击玻璃瓶。咦，怎么音调还是不准确？　　

前两次实验的失败没有浇灭我的意志，执着的我决定换一个思路，凭借自己的耳朵先把音调调准，再寻找其中的规律。终于，经过我的不懈努力，“1,2,3,4,5，6，7,i”的音调已几近标准了。这次我再用三角板测量出每个玻璃瓶中的水位高度（如下表所示），发现每个玻璃瓶里的水位仅相差大约　1cm　。虽然不能保证完全的准确，但是我的水瓶板琴却成功了。激动的我演奏了一曲《欢乐颂》为自己庆贺。　 　　 　

通过上面的实验数据分析，我得出结论：水越多，玻璃瓶发出的音调越低；水越少，玻璃瓶发出的音调越高。而且相邻音调的水位差大致相同。　　

为什么会这样呢？我拿起玻璃瓶仔细端详，又再动手敲敲，发现了其中的奥秘：敲击玻璃瓶能够发出声音，是因为玻璃瓶在振动。至于为什么每个玻璃瓶发出的音调不同，是因为玻璃瓶里的水影响了玻璃瓶的振动：水越多，玻璃瓶的质量就越大，玻璃瓶就越不容易振动，因此玻璃瓶振动的频率就会越低，音调也会越低；相反，水越少，玻璃瓶的质量就越小，玻璃瓶就越容易振动，因此玻璃瓶振动的频率就会越高，音调也会越高。　　

玻璃瓶不仅可以敲着发声，喝水时淘气的我也曾吹过玻璃瓶，同样可以发声。那么，吹玻璃瓶时的发声情况和敲击时相同吗？好奇的我依次吹了每个玻璃瓶，果然发现了不同之处：按照同样顺序来吹玻璃瓶，而发出的却是“i,7,6,5,4,3,2,1。”装水越多的玻璃瓶，吹起来音调越高；装水越少的玻璃瓶，吹起来音调越低。刚好和敲击玻璃瓶的情况相反。这又是为什么呢？　　

经过分析，我似乎找到了答案：原来，向玻璃瓶中吹气时，振动发声的是里面的空气柱。水位越高，空气柱就越短，空气柱振动频率越高，音调就高；水位越低，空气柱越长，空气柱振动频率就越低，音调也就越低。　　

敲击玻璃瓶可以代替和板琴相似的打击乐器，吹奏玻璃瓶可以代替和笛子相似的管乐器。那些看似复杂的乐器，可以用生活中信手拈来的简单物体去代替。可见物理与生活息息相关，密不可分，只要在生活中善于发现，不仅能学好物理，也能收获更多乐趣。　　

评语：动手动脑学物理，想想做做探学问。反复实验，决不放弃，收获成功，享受乐趣。