圓盤留聲機(jī)的制作及教學(xué)應(yīng)用

程軍濤

摘 ?要：圓盤留聲機(jī)和電唱機(jī)是播放老唱片的兩種放音裝置，其放音原理簡單、原始，在中學(xué)物理教學(xué)中具有豐富的教育價值。但成品留聲機(jī)價格昂貴，成品電唱機(jī)結(jié)構(gòu)和原理隱蔽，都不太適合直接應(yīng)用在物理教學(xué)中?？梢酝ㄟ^方便面桶、縫衣針等常見器材，制作成結(jié)構(gòu)簡單、原理清晰的留聲機(jī)和電唱機(jī)。

關(guān)鍵詞：留聲機(jī);電唱機(jī);聲音;振動

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2020）6-0054-2

1 ? ?制作背景

圓盤留聲機(jī)是一種播放老唱片的原始放音裝置，是1887年埃米爾·玻里納在愛迪生圓筒留聲機(jī)的基礎(chǔ)上研制出來的扁平圓盤式留聲機(jī)。它是通過唱片上波浪形刻痕帶動唱針振動，唱針又帶動振膜振動，從而發(fā)出聲音的一種純機(jī)械式放音裝置。由于圓盤唱片易于復(fù)制、放音時間更長，后來很快取代了愛迪生圓筒留聲機(jī)。

電唱機(jī)與圓盤留聲機(jī)類似，只不過唱針振動后帶動電子元件振動，再轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)過電路放大后通過揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。

這兩種古老的放音裝置離我們已經(jīng)很遙遠(yuǎn)，但其放音原理簡單直接，放音效果好，蘊(yùn)含的教育價值豐富，對于學(xué)生理解聲音的本質(zhì)很有幫助。電唱機(jī)和老唱片可以從網(wǎng)上很便宜購得，但電唱機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理隱蔽，學(xué)生難以看清楚聲音的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換過程。

下面筆者詳細(xì)介紹通過改造成品電唱機(jī)，結(jié)合常見器材制作圓盤留聲機(jī)和電唱機(jī)的方法。經(jīng)改造后，所用器材都是學(xué)生較熟悉的物品，結(jié)構(gòu)和原理簡潔、清晰，聲音效果震撼，能夠很好地發(fā)揮這一偉大發(fā)明的教育價值。

2 ? ?需要的材料和工具

方便面桶，縫被子的長針（長約10 cm），吸管，細(xì)鐵絲，熱熔膠，成品電唱機(jī)，老唱片，電吉他音箱，耳機(jī)， 6.5 mm轉(zhuǎn)3.5 mm轉(zhuǎn)接頭。

3 ? ?圓盤留聲機(jī)的制作方法

3.1 ? ?制作留聲機(jī)放音系統(tǒng)

將方便面桶的上部截去，只留下一半高度和底部，用熱熔膠在方便面桶側(cè)面粘一根長約20 cm的粗吸管（可以用兩根短吸管連接而成）（如圖1），在吸管另一端插入一根鐵絲支架（如圖2），支架插入底座的孔中。這樣，方便面桶既能上下擺動，又能水平擺動。

固定唱針：用一根縫被子的長針穿過方便面桶底部邊緣，長針的粗端用熱熔膠固定在方便面桶底部中央，長針與水平粗吸管方向成一鈍角。

3.2 ? ?改造電唱機(jī)

將成品電唱機(jī)的外殼、拾音器、放音電路全部拆除，只留下底部電動機(jī)和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，用以帶動老唱片轉(zhuǎn)動。

3.3 ? ?放音

將老唱片放在改造后的電唱機(jī)轉(zhuǎn)盤上，調(diào)整底座和方便面桶的位置，使唱針能在唱片的溝槽中順暢滑動。打開開關(guān)，電動機(jī)帶動老唱片轉(zhuǎn)動，從方便面桶中就能發(fā)出清晰的聲音了。

4 ? ?電唱機(jī)的制作方法

（1）制作電唱機(jī)拾音和放音系統(tǒng)

普通耳機(jī)有左右聲道，剪除其中一側(cè)，用熱熔膠將未剪掉的一側(cè)耳機(jī)與長約20 cm的細(xì)吸管連接（如圖3），耳機(jī)線經(jīng)吸管內(nèi)部穿到另一端（如果耳機(jī)線上有按鍵，或者耳機(jī)插頭過大，導(dǎo)致無法從吸管內(nèi)部穿過去，則耳機(jī)線粘在吸管外部也可以），吸管另一端與支架的連接方法同“圓盤留聲機(jī)的制作方法”。然后，將耳機(jī)正面的外殼剪除，露出耳機(jī)內(nèi)部的塑料振膜，用熱熔膠將一根長約2 cm的縫衣針的粗端固定在耳機(jī)振膜的中央，縫衣針與耳機(jī)邊緣接觸的地方再用熱熔膠固定，縫衣針與水平吸管成一鈍角。最后，將耳機(jī)插頭通過6.5 mm轉(zhuǎn)3.5 mm轉(zhuǎn)接頭插入電吉他音箱輸入端。

（2）其余步驟與“圓盤留聲機(jī)的制作方法”相同，打開電吉他音箱的電源，打開電動機(jī)電源，帶動老唱片轉(zhuǎn)動，從電吉他音箱中就發(fā)出清晰、響亮的聲音了。

5 ? ?注意事項(xiàng)

（1）電唱機(jī)成品、老唱片（黑膠唱片和薄膜唱片均可）、電吉他音箱、縫被子的長針均需從網(wǎng)上購買，普通商店較難買到。

（2）不論是留聲機(jī)還是電唱機(jī)，唱針固定方向均不是豎直向下，而需要向唱針滑動方向傾斜，這樣唱針能在溝槽內(nèi)更順暢地滑動。

（3）在留聲機(jī)制作完成后，不打開轉(zhuǎn)盤的電源，用手指帶動老唱片轉(zhuǎn)動，也能發(fā)出樂音。但由于手無法做到勻速轉(zhuǎn)動，所以發(fā)出的聲音會變調(diào)。但用手轉(zhuǎn)動，學(xué)生能更真切地感受聲音音調(diào)隨著手轉(zhuǎn)動快慢的變化而變化的過程，對聲音的體驗(yàn)和認(rèn)識更深刻。

（4）用小號紙杯和縫衣針也可以做成留聲機(jī)：將縫衣針穿過紙杯底部邊緣，用熱熔膠將縫衣針粗端固定在紙杯底部中央，即做成一個放音筒。手拿該紙杯，讓縫衣針尖端壓在唱片的溝槽中，就能發(fā)出清晰的聲音，這樣雖然沒有方便面桶做的放音筒的聲音大，但學(xué)生可親身感受聲音的產(chǎn)生。

（5）在“制作電唱機(jī)拾音和放音系統(tǒng)”步驟中，可以不將耳機(jī)正面的外殼剪除，不用把縫衣針固定在耳機(jī)振膜上，而是把縫衣針直接固定在耳機(jī)外殼上，這樣也可以發(fā)出響亮的樂音，只是聲音不夠清晰。

6 ? ?教學(xué)價值

（1）留聲機(jī)僅僅靠刻痕帶動唱針振動，刻痕就能直接轉(zhuǎn)化為清晰、優(yōu)美的樂音，放音原理極其簡單，是最原始的機(jī)械放音方式，這反而對學(xué)生來說更加震撼，學(xué)生能最直接地感受聲音產(chǎn)生的過程，深刻理解聲音的本質(zhì)。

（2）電唱機(jī)是通過唱針振動帶動耳機(jī)內(nèi)的線圈振動，線圈在磁場中振動產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過電吉他音箱放大后輸入揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，這是電磁感應(yīng)知識生動有趣的應(yīng)用，適合應(yīng)用在《電磁感應(yīng)》一節(jié)的教學(xué)中。

（欄目編輯 ? ?王柏廬）