圆盘留声机的制作及教学应用

    程军涛

    

    

    摘 ?要:圆盘留声机和电唱机是播放老唱片的两种放音装置,其放音原理简单、原始,在中学物理教学中具有丰富的教育价值。但成品留声机价格昂贵,成品电唱机结构和原理隐蔽,都不太适合直接应用在物理教学中。可以通过方便面桶、缝衣针等常见器材,制作成结构简单、原理清晰的留声机和电唱机。

    关键词:留声机;电唱机;声音;振动

    中图分类号:G633.7 文献标识码:A ? ?文章编号:1003-6148(2020)6-0054-2

    1 ? ?制作背景

    圆盘留声机是一种播放老唱片的原始放音装置,是1887年埃米尔·玻里纳在爱迪生圆筒留声机的基础上研制出来的扁平圆盘式留声机。它是通过唱片上波浪形刻痕带动唱针振动,唱针又带动振膜振动,从而发出声音的一种纯机械式放音装置。由于圆盘唱片易于复制、放音时间更长,后来很快取代了爱迪生圆筒留声机。

    电唱机与圆盘留声机类似,只不过唱针振动后带动电子元件振动,再转化成电信号,经过电路放大后通过扬声器发出声音。

    这两种古老的放音装置离我们已经很遥远,但其放音原理简单直接,放音效果好,蕴含的教育价值丰富,对于学生理解声音的本質很有帮助。电唱机和老唱片可以从网上很便宜购得,但电唱机的结构和原理隐蔽,学生难以看清楚声音的产生与转换过程。

    下面笔者详细介绍通过改造成品电唱机,结合常见器材制作圆盘留声机和电唱机的方法。经改造后,所用器材都是学生较熟悉的物品,结构和原理简洁、清晰,声音效果震撼,能够很好地发挥这一伟大发明的教育价值。

    2 ? ?需要的材料和工具

    方便面桶,缝被子的长针(长约10 cm),吸管,细铁丝,热熔胶,成品电唱机,老唱片,电吉他音箱,耳机, 6.5 mm转3.5 mm转接头。

    3 ? ?圆盘留声机的制作方法

    3.1 ? ?制作留声机放音系统

    将方便面桶的上部截去,只留下一半高度和底部,用热熔胶在方便面桶侧面粘一根长约20 cm的粗吸管(可以用两根短吸管连接而成)(如图1),在吸管另一端插入一根铁丝支架(如图2),支架插入底座的孔中。这样,方便面桶既能上下摆动,又能水平摆动。

    固定唱针:用一根缝被子的长针穿过方便面桶底部边缘,长针的粗端用热熔胶固定在方便面桶底部中央,长针与水平粗吸管方向成一钝角。

    3.2 ? ?改造电唱机

    将成品电唱机的外壳、拾音器、放音电路全部拆除,只留下底部电动机和转动系统,用以带动老唱片转动。

    3.3 ? ?放音

    将老唱片放在改造后的电唱机转盘上,调整底座和方便面桶的位置,使唱针能在唱片的沟槽中顺畅滑动。打开开关,电动机带动老唱片转动,从方便面桶中就能发出清晰的声音了。

    4 ? ?电唱机的制作方法

    (1)制作电唱机拾音和放音系统

    普通耳机有左右声道,剪除其中一侧,用热熔胶将未剪掉的一侧耳机与长约20 cm的细吸管连接(如图3),耳机线经吸管内部穿到另一端(如果耳机线上有按键,或者耳机插头过大,导致无法从吸管内部穿过去,则耳机线粘在吸管外部也可以),吸管另一端与支架的连接方法同“圆盘留声机的制作方法”。然后,将耳机正面的外壳剪除,露出耳机内部的塑料振膜,用热熔胶将一根长约2 cm的缝衣针的粗端固定在耳机振膜的中央,缝衣针与耳机边缘接触的地方再用热熔胶固定,缝衣针与水平吸管成一钝角。最后,将耳机插头通过6.5 mm转3.5 mm转接头插入电吉他音箱输入端。

    (2)其余步骤与“圆盘留声机的制作方法”相同,打开电吉他音箱的电源,打开电动机电源,带动老唱片转动,从电吉他音箱中就发出清晰、响亮的声音了。

    5 ? ?注意事项

    (1)电唱机成品、老唱片(黑胶唱片和薄膜唱片均可)、电吉他音箱、缝被子的长针均需从网上购买,普通商店较难买到。

    (2)不论是留声机还是电唱机,唱针固定方向均不是竖直向下,而需要向唱针滑动方向倾斜,这样唱针能在沟槽内更顺畅地滑动。

    (3)在留声机制作完成后,不打开转盘的电源,用手指带动老唱片转动,也能发出乐音。但由于手无法做到匀速转动,所以发出的声音会变调。但用手转动,学生能更真切地感受声音音调随着手转动快慢的变化而变化的过程,对声音的体验和认识更深刻。

    (4)用小号纸杯和缝衣针也可以做成留声机:将缝衣针穿过纸杯底部边缘,用热熔胶将缝衣针粗端固定在纸杯底部中央,即做成一个放音筒。手拿该纸杯,让缝衣针尖端压在唱片的沟槽中,就能发出清晰的声音,这样虽然没有方便面桶做的放音筒的声音大,但学生可亲身感受声音的产生。

    (5)在“制作电唱机拾音和放音系统”步骤中,可以不将耳机正面的外壳剪除,不用把缝衣针固定在耳机振膜上,而是把缝衣针直接固定在耳机外壳上,这样也可以发出响亮的乐音,只是声音不够清晰。

    6 ? ?教学价值

    (1)留声机仅仅靠刻痕带动唱针振动,刻痕就能直接转化为清晰、优美的乐音,放音原理极其简单,是最原始的机械放音方式,这反而对学生来说更加震撼,学生能最直接地感受声音产生的过程,深刻理解声音的本质。

    (2)电唱机是通过唱针振动带动耳机内的线圈振动,线圈在磁场中振动产生感应电流,经过电吉他音箱放大后输入扬声器发出声音,这是电磁感应知识生动有趣的应用,适合应用在《电磁感应》一节的教学中。

    (栏目编辑 ? ?王柏庐)