在学习吉他演奏的过程中,小华发现琴弦发出的声音的音调高低是受各种因素影响的,他决定对此进行研究,经过和同学们的讨论,提出了如下猜想:
猜想一:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的横截面积有关;
猜想二:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长短有关;
猜想三:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关.
为了验证上述猜想是否正确,他们找到了下表所列的9种规格的琴弦,因为音调高低取决于声源振动的频率,于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验.
| 编号 | 材料 | 长度/cm | 横截面积/mm2 |
| A | 铜 | 60 | 0.76 |
| B | 铜 | 60 | 0.89 |
| C | 铜 | 60 | 1.02 |
| D | 铜 | 80 | 0.76 |
| E | 铜 | ||
| F | 铜 | 100 | 0.76 |
| G | 钢 | 80 | 1.02 |
| H | 尼龙 | 80 | 1.02 |
| I | 尼龙 | 100 | 1.02 |
(2)随着实验的进行,小华同学又觉得琴弦发生音调的高低,可能还与琴弦的松紧程度有关,为了验证这一猜想,她必须进行的操作是:________.
试题答案
解:(1)如果验证猜想三:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关,应控制长度和横截面积相同,故表格应该填入与钢的数据相同,即80、1.02.
故答案为:长度:80,横截面积:1.02.
(2)探究琴弦音调的高低与琴弦的松紧程度的关系时,需要使用同一种琴弦,且控制拨弦的力相同、弦的松紧程度不同,来研究音调高低和琴弦的松紧程度的关系.
故答案为:选取一根琴弦,用一定大小的力拉紧琴弦,拨动琴弦测出此时的频率,然后改用不同大小的力拉紧琴弦,分别测出相应的频率,重复三次,进行比较分析.
试题解析
物理学中把声音的高低称为音调,题中给出了与音调可能有关的因素:长度、横截面积、材料;在解决此类多因素的探究实验时,应使用控制变量法进行分析.
①琴弦发出声音的音调高低与琴弦的材料的关系时,控制横截面积和长度不变.
②猜想琴弦发出声音的音调高低,可能与松紧有关,控制琴弦的长度、横截面积、材料都不变.
点评:一个物理量受多个因素影响时,探究其中一个因素和物理量的关系时,采用控制变量法.
