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有趣的物理小实验 探究影响琴弦音调高低的因素

小实验 / 2016-12-26 / 花香调 / 724℃

一、发现并提出猜想

小汉的爸爸会拉二胡。小汉注意到爸爸在拉二胡前总要把二胡的两个手把仔细调试,爸爸说这是在调整弦的松紧,来改变音调。拉二胡时,小汉注意到爸爸的手指不停地在琴弦上来回移动,同时听到优美的曲调传来。小汉还注意到二胡上有两根弦,一粗一细,在不同的弦上拉发出声音的的音调不同。那么,影响琴弦音调高低的因素有哪些?结合上面的观察小汉提出了以下猜想:

猜想1:琴弦发出声音的音调高低,可能与弦线的材料有关;

猜想2:琴弦发出声音的音调高低,可能与弦线的长短有关;

猜想3:琴弦发出声音的音调高低,可能与弦线的粗细有关;

猜想4:琴弦发出声音的音调高低,可能与弦线的松紧程度有关。

为了检验上述猜想是否正确,并进一步探究它们之间的关系,小汉设计了下面的实验方案。

二、制定计划和设计实验

按图1所示组装有关器材:将一根尼龙丝的一端拴在桌子一端的腿上,另一端绕过桌边的小滑轮,挂上几个钩码,并用A、B两个小木块将弦支起,用一把塑料三角尺拨A、B间的弦,即可听见发出的声音。通过调整A、B之间的距离,可以改变琴弦发声部分的长短。调整所挂钩码的多少,可以改变琴弦的松紧。

方法点拨:当要研究的一个物理量与另外几个物理量都有关系时,为简化和方便,先研究与其中一个量的关系,而要控制其余几个量不变。这种方法叫控制变量法。

三、进行实验和收集证据

1.研究音调与弦长的关系:

(1)在滑轮下方挂N个钩码(三、四个即可),用塑料三角尺拨动AB之间的琴弦;弦线振动将听到清晰的乐音,记住这个音调。

(2)减小A、B之间弦线的长度,并拨动弦线。注意每次听到声音的音调将。

(3)增大A、B之间弦线的长度,并拨动弦线。注意每次听到声音的音调将。

2.研究音调与弦松紧程度的关系:

(1)使AB间弦线的长度保持不变,滑轮下面的钩码仍是N个,拨动弦线,记住这时的音调。

(2)逐渐增加滑轮下面的钩码数。拨动弦线,注意每次听到的声音音调的变化。发现音调升高时,滑轮下面的钩码个数将。

3.研究音调与弦线粗细的关系:

(1)使A、B两点间的弦线为适当长,在滑轮下方仍挂N个钩码,拨动张紧的弦线。记住这时的音调。

(2)再换用较粗和较细的弦线,在滑轮下面的依然悬挂N个钩码,拨动张紧的弦线。记住这时的音调。发现弦线越粗,音调越。

4.研究弦线的材料对音调的影响:

取两根粗细相同,但材料不同的弦线,如一根尼龙丝,一根钢丝,保持A、B间的距离相同,滑轮下面的钩码也相同,比较它们发出声音的音调。

四、分析与论证

根据上述探究,可以初步知道:

(1)保持弦线的粗细和松紧程度相同,发音部分的弦线越长,音调越。

(2)保持弦线的粗细和发声部分的长度相同,弦线越紧,音调越。

(3)保持弦发声部分的长度和松紧程度相同,弦线越细,音调越。

(4)保持弦线的长度、粗细和松紧程度相同,弦线发出声音的音调还与有关。

五、实验结论

对于弦乐器,音调的高低主要取决与弦的、、、。

六、评估与交流

1.观察二胡、琵琶、小提琴等弦乐器,看看这些弦乐器是怎么样调节弦的长短和松紧的?乐器上安装了几根弦?粗细程度怎么样?实际拉、弹一下,听听弦乐器发出的音调的高低是否和实验探究的几个因素相一致?

2.用嘴对着一个空瓶子的瓶口吹气,会引起瓶内空气柱的振动而发出声音。取五只相同的瓶子分别装入深度不同的水,用嘴分别对着五只瓶口吹气。

(1)你听到声音的音调相同吗?为什么?你能得到什么结论?

(2)应用你的结论,说明吹笛子时用手指堵住笛孔能产生不同音调的声音的道理。



选自:《初中物理自制教具》
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