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）
