例題1 小明敲擊音叉,輕敲與重敲時(shí)聽(tīng)到聲音的響度不同,他猜測(cè)導(dǎo)致聲音響度不同的原因是音叉兩次振動(dòng)的振幅不同?？墒?小明感覺(jué)很難用眼睛直觀地分辨輕敲與重敲時(shí)音叉振動(dòng)幅度的差異。他思考了一會(huì)兒,終于想出了一個(gè)巧妙的辦法。他利用的器材有：雙面膠、小平面鏡、激光筆、墻壁。你知道他是怎么做的嗎？按照你的想法做一做,看看結(jié)果如何。
點(diǎn)撥 這是一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng),要求同學(xué)們?cè)诿鞔_探究目標(biāo)的前提下,利用現(xiàn)有的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。本次活動(dòng)的難點(diǎn)在于如何將難以用肉眼直接觀察到的振動(dòng)幅度“放大”。
我們可以在音叉的叉股上用雙面膠粘上一個(gè)小平面鏡,如圖1-2-1所示。用激光筆作為光源,調(diào)節(jié)其角度,使激光束通過(guò)叉股上的平面鏡反射到墻壁上形成一個(gè)光斑。輕敲和重敲音叉時(shí),在聽(tīng)到聲音的同時(shí)觀察墻壁上光斑位置的變化,便可以直觀地分辨出音叉振動(dòng)的幅度了。
1. 實(shí)驗(yàn)步驟：
用雙面膠將小平面鏡粘在音叉的叉股上。
打開(kāi)激光筆，調(diào)節(jié)其角度，使激光束照射到音叉叉股上的小平面鏡上，并使反射光斑投射到墻壁上。
輕敲音叉，觀察墻壁上光斑的移動(dòng)位置，記錄下來(lái)。
重敲音叉，同樣觀察墻壁上光斑的移動(dòng)位置，并記錄。
2. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：重敲音叉時(shí)，墻壁上光斑移動(dòng)的位置比輕敲音叉時(shí)更明顯（即移動(dòng)距離更大）。
3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)光斑位置的變化可以直觀分辨出音叉振動(dòng)幅度，重敲時(shí)音叉振動(dòng)幅度大，輕敲時(shí)音叉振動(dòng)幅度小，說(shuō)明導(dǎo)致聲音響度不同的原因是音叉兩次振動(dòng)的振幅不同。
答案：1. 實(shí)驗(yàn)步驟：
用雙面膠將小平面鏡粘在音叉的叉股上。
打開(kāi)激光筆，調(diào)節(jié)其角度，使激光束照射到音叉叉股上的小平面鏡上，并使反射光斑投射到墻壁上。
輕敲音叉，觀察墻壁上光斑的移動(dòng)位置，記錄下來(lái)。
重敲音叉，同樣觀察墻壁上光斑的移動(dòng)位置，并記錄。
2. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：重敲音叉時(shí)，墻壁上光斑移動(dòng)的位置比輕敲音叉時(shí)更明顯（即移動(dòng)距離更大）。
3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)光斑位置的變化可以直觀分辨出音叉振動(dòng)幅度，重敲時(shí)音叉振動(dòng)幅度大，輕敲時(shí)音叉振動(dòng)幅度小，說(shuō)明導(dǎo)致聲音響度不同的原因是音叉兩次振動(dòng)的振幅不同。
例題2 如圖1-2-2(a)所示,用一只燒杯向玻璃瓶中緩緩倒水(倒水時(shí)燒杯口盡量離玻璃瓶口遠(yuǎn)一些,并保持距離不變),聽(tīng)聽(tīng)看,隨著水面的上升,倒水所產(chǎn)生聲音的音調(diào)有何變化?如圖1-2-2(b)所示,用小棒敲擊瓶中液柱中部位置,然后向瓶中繼續(xù)加水,隨著水量的增加,音調(diào)又有何變化?
點(diǎn) 撥 向瓶中倒水時(shí),聽(tīng)到的聲音主要是水面和瓶口之間的空氣柱振動(dòng)所產(chǎn)生的。當(dāng)水面上升時(shí),這段空氣柱的長(zhǎng)度變短,振動(dòng)頻率變高,所以音調(diào)會(huì)越來(lái)越高。當(dāng)用小棒敲擊瓶身時(shí),瓶中的水和玻璃瓶振動(dòng)發(fā)聲,隨著水量的增加,瓶中水位變高,振動(dòng)頻率變低,所以音調(diào)越來(lái)越低。
答案：向玻璃瓶中緩緩倒水時(shí)：
聲音由水面和瓶口間空氣柱振動(dòng)產(chǎn)生。
水面上升，空氣柱長(zhǎng)度變短，振動(dòng)頻率變高。
結(jié)論：音調(diào)越來(lái)越高。
用小棒敲擊瓶中液柱中部時(shí)：
聲音由瓶中的水和玻璃瓶振動(dòng)產(chǎn)生。
水量增加，水位變高，振動(dòng)頻率變低。
結(jié)論：音調(diào)越來(lái)越低。
例題3 二胡是我國(guó)著名的一種民間樂(lè)器,它雖然只有兩根弦,卻能夠演奏出動(dòng)聽(tīng)的旋律。請(qǐng)同學(xué)們觀察二胡弦的特點(diǎn)以及二胡演奏家演奏時(shí)的手法,猜一猜,哪些因素會(huì)影響弦發(fā)音的音調(diào),并設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證你的猜想是否正確。
點(diǎn) 撥 演奏家的手在弦上上下移動(dòng)是在改變弦上振動(dòng)部分的長(zhǎng)度。由于弦的松緊、粗細(xì)、長(zhǎng)短都會(huì)影響音調(diào),因此在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),每次只能探究某一個(gè)因素與音調(diào)的關(guān)系。如探究音調(diào)與弦的長(zhǎng)度的關(guān)系時(shí),要保持弦的粗細(xì)、松緊不變,這就是常用的一種實(shí)驗(yàn)探究方法——控制變量法。
答案：猜想影響因素：弦的長(zhǎng)度、粗細(xì)、松緊程度。
實(shí)驗(yàn)方案：
1. 探究音調(diào)與弦長(zhǎng)度的關(guān)系：
控制：弦的粗細(xì)、松緊程度相同；
操作：改變弦振動(dòng)部分的長(zhǎng)度，用相同力度撥動(dòng)弦；
現(xiàn)象：弦越短，音調(diào)越高；
結(jié)論：在粗細(xì)、松緊相同時(shí)，弦越短，音調(diào)越高。
2. 探究音調(diào)與弦粗細(xì)的關(guān)系：
控制：弦的長(zhǎng)度、松緊程度相同；
操作：用不同粗細(xì)的弦，相同力度撥動(dòng)；
現(xiàn)象：弦越細(xì)，音調(diào)越高；
結(jié)論：在長(zhǎng)度、松緊相同時(shí)，弦越細(xì)，音調(diào)越高。
3. 探究音調(diào)與弦松緊程度的關(guān)系：
控制：弦的長(zhǎng)度、粗細(xì)相同；
操作：改變弦的松緊程度，相同力度撥動(dòng)；
現(xiàn)象：弦越緊，音調(diào)越高；
結(jié)論：在長(zhǎng)度、粗細(xì)相同時(shí)，弦越緊，音調(diào)越高。
