難點微專題3敲瓶子和吹瓶子

難點微專題3——敲瓶子和吹瓶子方法點撥:越大、越粗、越厚、越長、越松的物體振動時發(fā)出聲音的音調越低；越小、越細、越薄、越短、越緊的物體振動時發(fā)出聲音的音調越高。敲瓶子時，聲音是由瓶子和瓶內的水振動發(fā)出的，如圖，從左到右瓶內的水越來越多，發(fā)聲體越來越大，發(fā)出聲音的音調越來越低。吹瓶子時，聲音是由瓶內空氣柱振動產生的，從左到右空氣柱越來越短，空氣柱的振動越來越容易，空氣柱振動越來越快，頻率越來越高，音調越來越高。B.例題講解：題型一：探究影響音調高低的因素1．下面是小可為探究音調與什么因素有關，用一把鋼尺進行的實驗，請將其補充完整。過程與方法：如圖所示，通過改變鋼尺伸出桌面的長度，注意聽發(fā)出聲音的不同。此時應使鋼尺在兩種情況下的振動幅度大致相同。實驗表明：鋼尺振動越快，音調越高。結論：音調跟發(fā)聲體振動的快慢有關，且物體振動越快，音調越高。拓展：利用這些器材還可以探究聲音的響度與物體振動幅度的關系。解析：（1）尺子伸出桌面的長度不同，質量和體積不同，振動頻率不同，可以探究音調跟頻率的關系。將一把刻度尺按在桌面上，一段伸出桌面。撥動鋼尺，聽它發(fā)出的音調，同時注意鋼尺振動的頻率，改變鋼尺伸出桌面的長度，再次撥動，再聽它發(fā)出的音調，同時注意鋼尺振動的頻率變化。兩次實驗鋼尺振幅要大致相同。實驗表明：鋼尺振動得越慢，其音調越低；振動得越快，音調越高。實驗過程中，控制振幅不變，改變頻率，來探究音調跟頻率之間的關系。（2）利用這些器材還可以探究聲音的響度與振幅的關系；題型二：敲瓶子和吹瓶子2．某同學用五個粗細和高度完全相同的瓶子進行如下實驗：（1）他在五個瓶子中裝入了不同高度的水，并用嘴分別對著五個瓶子吹氣，發(fā)現(xiàn)越用力吹，發(fā)出的響度越大，且水面越高的瓶子發(fā)出的音調越高，這是由于瓶中的空氣柱振動，振動的頻率不同造成的。（2）該同學還發(fā)現(xiàn)用筷子分別敲這五個瓶子，聽到的聲音和用嘴分別對這五個瓶子吹氣的音效不一樣。用筷子敲瓶子，是由瓶子和水振動產生的聲音。（3）應用上述實驗結論，說明吹笛子時，用手指堵住不同的笛孔能產生不同音效的道理是用手指堵住不同的笛孔，使空氣柱長短不同，因而振動頻率不同，產生聲音的音調不同。解析：（1）用嘴對著五只瓶口吹氣，五只瓶子均發(fā)出聲音的原因是瓶內空氣柱振動發(fā)聲；越用力吹，空氣柱振幅越大，響度越大；水面越高，瓶內空氣柱越短，越容易振動，振動的頻率越大，音調越高。（2）用筷子分別敲這五個瓶子，聲音是由瓶子和瓶內的水振動發(fā)出的，發(fā)聲體不同，發(fā)出聲音的音效不一樣。（3）吹笛子時，用手指堵住不同的笛孔，使空氣柱長短不同，因而振動頻率不同，這樣就能產生不同音調的聲音。3.如圖所示，8個相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水，仔細調節(jié)水的高度，敲擊它們，就可以發(fā)出“1.2.3.4.5.6.7..”的聲音來；而用嘴吹每個瓶子的上端，可以發(fā)出哨聲。則下列說法正確的是（A）①敲擊瓶子時，聲音只是由瓶本身的振動產生的②敲擊瓶子時，聲音是瓶子和瓶中水柱的振動產生的③用嘴吹氣時，哨聲是由瓶中空氣柱振動產生的④用嘴吹氣時，哨聲是由瓶中水柱的振動產生的⑤用嘴吹氣時，哨聲音調最高的是最左邊的瓶子⑥敲擊瓶子時，所產生的聲音音調最高的是最右面的瓶子A．②③⑤⑥ B．②③④⑤ C．③④⑤⑥ D．①②⑤⑥解析：①②⑥敲擊瓶子時，聲音是由瓶本身的振動和水振動產生，瓶子和水的質量越大，越不容易振動，音調越低，所以裝水多的瓶子的音調低，裝水少的最右端瓶子的音調高，故①錯誤，②⑥正確；③④⑤用嘴吹氣時，哨聲是由瓶中空氣柱振動產生的，空氣柱越短，振動的頻率越高，音調越高，所以用嘴吹氣時，哨聲音調最高的時最左邊的瓶子，故④錯誤，③⑤正確。題型三：控制變量法的應用4．小紅為了探究物體振動發(fā)聲的音調與物體本身哪些因素有關，她選擇了如表的無根琴弦，如圖所示，將A、B、C、D、E固定在一平木板上，其中A、B、C、E的松緊程度一樣，D稍為松弛一些，其探究步驟如下：琴弦的材料琴弦的長度/cm琴弦的橫街面積/mm2A銅400.7B銅400.3C銅300.3D銅300.3E尼龍絲400.7（1）用同樣的力撥動銅絲A和B，發(fā)現(xiàn)撥動B銅絲時的音調高，得出了結論：在弦的松緊度、材料、長度相同時，發(fā)聲體音調高低與弦的粗細有關。（2）為了探究發(fā)聲體音調高低與弦的長度有關時，他應用同樣大小的力光后撥動B和C兩根鋼絲。（3）先后用同樣大小的力撥動銅絲C和D，發(fā)現(xiàn)發(fā)出不同的音調，可以得出相應的結論是：在弦的材料、長度、粗細相同時發(fā)聲體音調高低與弦的松緊度有關。（4）如果選擇弦A與E是為了探究發(fā)聲體音調高低與弦的材料有關。（5）在上述探究過程中，總要控制某些因素不變，進而尋找出另外一些因素的關系，這種研究方法叫做控制變量法。解析：（1）由于A、B兩根銅絲的長度、松緊度一樣，A比B粗，B振動的頻率大，音調高；因此該過程是利用控制變量法來研究發(fā)聲體的音調與其粗細的關系。（2）如果探究發(fā)聲體音調高低與弦的長度的關系，必須控制弦的材料、松緊度、粗細、松緊度一樣，符合條件的是B和C兩根銅絲；（3）銅絲C和D，長度、粗細相同，先后用同樣大小的力撥動C和D兩根銅絲，發(fā)現(xiàn)C銅絲發(fā)出的音調高，D銅絲發(fā)出音調低，由此可知探究的是發(fā)聲體音調高低與弦的松緊度的關系，相應的結論是：在弦的材料、長度、粗細相同時發(fā)聲體音調高低與弦的松緊度有關。（4）由圖可知，弦A與E是長度、粗細相同，材料不同，是為了探究發(fā)聲體音調高低與弦的材料有關；（5）在實驗探究過程中，控制某些因素不變，進而尋找出另外一些因素的關系，這種研究方法叫做控制變量法。C.針對訓練：題型一：探究影響音調高低的因素5．利用一根薄鋼尺和桌子，請你設計下列兩個小實驗，并簡要說明實驗步驟。（1）驗證聲音響度的大小與發(fā)聲體振動的振幅有關。實驗步驟：①將鋼尺一端緊壓在桌面上，使尺伸出桌面的長度一定（選填“一定”或“不一定”）．②用大小不相同（選填“相同”或“不相同”）的力使尺子振動，觀察尺子振動的幅度。③比較兩次的聽覺得出結論。（2）探究決定音調高低的因素。實驗步驟：①將鋼尺一端緊壓在桌面上，使尺伸出桌面不相同（選填“相同”或“不相同”）的長度。②用大小相同（選填“相同”或“不相同”）的力使尺子振動，觀察尺子振動的快慢。③比較兩次的聽覺得出結論。解析：（1）將鋼尺一端緊壓在桌面上，固定振動部分的尺長一定，用大小不同的力使尺子振動，觀察尺子振動的幅度，比較兩次的聽覺得出結論：尺振動幅度越大，聽到的響度越大。（2）頻率（振動的快慢）．改變尺伸出桌面的長度，控制使尺子振動的幅度一定，觀察尺子振動的快慢，比較兩次的聽覺得出結論：尺伸出桌面的長度越長，振動越慢，尺振動時發(fā)出的音調越低；尺伸出桌面的長度越短，振動越快，尺振動時發(fā)出的音調越高。題型二：敲瓶子和吹瓶子如圖1所示，某小組同學在甲、乙、丙、丁四個相同的玻璃瓶里裝入高度不同的水，來研究“音調高低與哪些因素有關”。首先，小組同學用嘴貼著瓶口吹氣。發(fā)現(xiàn)甲、乙、丙、丁四個玻璃瓶會依次發(fā)出“fa（4）”“mi（3）”“ri（2）”“do（1）”四個音階不同的聲音，接著小組同學用橡皮錘輕輕敲擊瓶身，發(fā)現(xiàn)甲、乙、丙、丁四個玻璃瓶會依次發(fā)出“do（1）”“ri（2）”“mi（3）”“fa（4）”四個音階不同的聲音。由此現(xiàn)象，回答下列問題：（1）同樣的瓶子，例如玻璃瓶甲，為什么向瓶口吹氣發(fā)出“fa（4）”的音，而用橡皮錘輕輕敲擊瓶身發(fā)出“d（1）”的音？小組同學經過討論后發(fā)現(xiàn)主要是由于振動物體不同。（2）小組同學由兩次實驗現(xiàn)象初步得出結論：頻率不同，音調不同。（3）接著，小組同學又用示波器來顯示敲擊丙、丁兩瓶身時的振動波形圖，如圖2所示，其中圖2（a）是敲擊丙瓶身的振動波形圖，圖2（b）是敲擊丁瓶身的振動波形圖；同時，小組同學還發(fā)現(xiàn)由于兩次敲擊時的用力程度不同，從波形圖上能反映出瓶身發(fā)出的響度也不同，其中敲擊丁瓶身的響度大（均選填“丙”或“丁”）。（4）小組同學經過討論還得出可以用此實驗的規(guī)律判斷生活中一些實例的發(fā)聲體。例如：吹笛子時，用手堵住笛孔能產生不同的聲音，與上述向瓶口吹氣實驗的發(fā)聲體是相同的，提著水壺向熱水瓶里灌開水聽到的聲音會發(fā)生改變，與上述向瓶口吹氣實驗的發(fā)聲體是相同的。（選填“向瓶口吹氣”或“用錘敲擊瓶身”）。解析：（1）（2）用嘴貼著瓶口吹氣，振動發(fā)聲的是由于瓶內空氣的振動發(fā)出的，用相同的力吹氣時，空氣柱長度越短，其振動越快，音調越高，因此甲的音調為“fa（4）”音；用橡皮錘輕輕敲擊瓶子的外側，聲音是由瓶子和瓶內水的振動發(fā)聲，水越多，振動越慢，音調越低，因此用橡皮錘輕輕敲擊瓶身發(fā)出音調為“d（1）”音；綜上可知，振動物體不同時，發(fā)聲的頻率不同，音調不同；（3）由圖1可知，丙比丁中水多，用橡皮錘輕輕敲擊瓶子的外側時，丁中水少，振動的頻率高，由圖2可知，（b）的頻率高，則（b）是敲擊丁瓶身的振動波形圖；同理可知（a）是敲擊丙瓶身的振動波形圖；由圖2可知，（b）的振幅較大，說明敲擊丁瓶身的響度大。（4）吹笛子時，用手堵住笛孔能產生不同的聲音，是靠改變空氣柱的長度來改變音調的，與向瓶口吹氣實驗的發(fā)聲體是相同的；提著水壺向熱水瓶里灌開水時，隨著水的灌入，空氣柱越來越短，振動的頻率越來越高，與向瓶口吹氣實驗的發(fā)聲體是相同的。題型三：控制變量法的應用7．某同學為了探究物體發(fā)聲時，發(fā)聲體音調高低與物體本身的哪些因素有關，他選擇了四根鋼絲：甲和乙一樣長，甲比乙粗；乙和丙一樣粗，乙比丙長；丙和丁長短、粗細一樣。如圖所示，將甲、乙、丙、丁固定在一平木板上，其中甲、乙、丙的松緊程度一樣，丁稍為松弛一些，其探究步驟如下：（1）用同樣的力撥動鋼絲甲和乙，發(fā)現(xiàn)撥動乙鋼絲時的音調高，得出了結論：在弦的松緊度、長度相同時，發(fā)聲體音調高低與弦的粗細有關。（2）為了探究發(fā)聲體音調高低與弦的長度有關時，他應用同樣大小的力先后撥動乙、丙兩根鋼絲。（3）先后用同樣大小的力撥動鋼絲丙和丁，可以得出相應的結論是：在弦的長度、粗細相同時，發(fā)聲體音調高低與弦的松緊度有關。解析：（1）由于甲、乙兩根鋼絲的長度、松緊度一樣，利用控制變量法來研究弦發(fā)聲的音調與弦的粗細的關系。因為甲比乙粗，乙振動的頻率大，音調高；（2）如果探究發(fā)聲體音調高低與弦的長度的關系，必須控制兩根鋼絲的粗細、松緊度一樣，符合條件的是乙和丙兩根鋼絲；（3）通過對比丙和丁兩根鋼絲，可以發(fā)現(xiàn)它們的長度和粗細是一樣的，所以通過對比丙、丁兩弦，可以得出“在弦的長度、粗細相同時，發(fā)聲體音調高低與弦的松緊度有關”的結論。8.在學習吉他演奏的過程中。小華發(fā)現(xiàn)琴弦發(fā)出聲音的音調高低是受各種因素影響的，他決定對此進行研究。經過和同學們討論。提出了以下猜想：猜想一：琴弦發(fā)出聲音的音調高低。可能與琴弦的橫截面積有關猜想二：琴弦發(fā)出聲音的音調高低，可能與琴弦的長短有關猜想三：琴弦發(fā)出聲音的音調高低，可能與琴弦的材料有關為了驗證上述猜想是否正確，他們找到了下表所列9種規(guī)格的琴弦，因為音調的高低取決于聲源振動的頻率，于是借來一個能夠測量振動頻率的儀器進行實驗。編號材料長度（cm）橫截面積（mm2A銅600.76B銅600.89C銅601.02D銅800.76E銅801.02F銅1000.76G鋼801.02H尼龍801.02I尼龍1001.02為了驗證猜想一，應選用編號為A、B、C的琴弦進行實驗。為了驗證猜想二，應選用編號為A、D、F的琴弦進行實驗。表中有的材料規(guī)格還沒填全，為了驗證猜想三，必須知道該項內容。請在表中填上所缺數(shù)據(jù)。解析：控制變量法就是控制其它的因素不變，研究物理量與該因素的關系，（1）當研究琴弦發(fā)出聲音的音調高低可能與琴弦的橫截面積有關時，應控制材料和長度相同，故選A、B、C；（2）當研究琴弦發(fā)出聲音的音調高低可能與琴弦的長短有關時，應控制材料和橫截面積相同，故選A、D、F；（3）如果驗證猜想三：琴弦發(fā)出聲音的音調高低，可能與琴弦的材料有關，應控制長度和橫截面積相同，故表格應該填入與尼龍的數(shù)據(jù)相同，即80、1.02或100、1.02。終極挑戰(zhàn)：9.如圖所示，有5支相同材料、相同厚度的玻璃量筒，其中b、c、d等高，a，b、c粗細相同，d，e粗細相同。各量筒內裝的水如圖所示，某同學根據(jù)所聽聲音音調的高低猜想氣柱發(fā)聲的頻率可能與：1．氣柱的長短有關，2．量筒的粗細有關，3．水柱的長度有關。（1）探究“氣柱越長，發(fā)聲的音調越高”應選量筒a、b（填字母代號），所用到的科學研究方法是控制變量法。（2）若選擇的是量筒c、d，則探究的是氣柱發(fā)聲的音調跟量筒粗細的關系。（3）小明用同樣大小的力在d和e的口上吹氣，使它們發(fā)聲，則音調一樣高（選填“d高”，“e高”或“一樣高”）。（4）如果用同樣大小的力敲擊b