探究实验探究影响琴弦音调高低的因素

 

江苏丰县初级中学　戴松方

实验目的：

1．通过实验探究，知道声音的高低与声源振动的频率有关，知道影响琴弦音调高低的因素。

2．通过实验，进一步学习科学探究方法在研究物理问题中的应用。

实验原理：

1．音调的高低与声源振动的频率有关，声源振动的频率高，产生声音的音调高；声源振动的频率低，产生声音的音调低。

2．声源振动的频率与发声体振动部分的体积有关，一般来说，发声体振动部分的体积越大，产生声音的音调越低。

实验器材：

两根粗细不同的尼龙丝、一根与尼龙丝粗细相同的钢丝、钩码多个。

实验步骤：

1．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。

2．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。

3．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          。

4．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             。

5．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      。

6．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。

7．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。

（5）对于弦乐器，音调的高低主要取决于弦的       、        、       、       。

操作提示：

1．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。进行实验时，确保按照控制变量的方法进行实验，这样才会得出正确的结论。

2．对于音调高低的判断，可以采取两种方法。一是用眼睛看，弦线振动时，能看清楚弦线，说明它振动频率低；相反，看不清弦线究竟在什么位置，说明它振动频率高。二是用耳朵听，听到的声音尖细，说明声音的音调高；听到的声音粗闷，说明声音的音调低。

2014-09-10  人教网