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(diào)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(diào)越高。敲瓶子時，聲音是由瓶子和瓶內(nèi)的水振動發(fā)出的，如圖，從左到右瓶內(nèi)的水越來越多，發(fā)聲體越來越大，發(fā)出聲音的音調(diào)越來越低。吹瓶子時，聲音是由瓶內(nèi)空氣柱振動產(chǎn)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(diào)越來越高。B.例題講解：題型一：探究影響音調(diào)高低的因素1．下面是小可為探究音調(diào)與什么因素有關(guān)，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(yīng)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(diào)越高。結(jié)論：音調(diào)跟發(fā)聲體振動的快慢有關(guān)，且物體振動越快，音調(diào)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(guān)系。解析：（1）尺子伸出桌面的長度不同，質(zhì)量和體積不同，振動頻率不同，可以探究音調(diào)跟頻率的關(guān)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(diào)，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(diào)，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(diào)越低；振動得越快，音調(diào)越高。實驗過程中，控制振幅不變，改變頻率，來探究音調(diào)跟頻率之間的關(guān)系。（2）利用這些器材還可以探究聲音的響度與振幅的關(guān)系；題型二：敲瓶子和吹瓶子2．某同學(xué)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(diào)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(xué)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(chǎn)生的聲音。（3）應(yīng)用上述實驗結(jié)論，說明吹笛子時，用手指堵住不同的笛孔能產(chǎn)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(chǎn)生聲音的音調(diào)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(nèi)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(nèi)空氣柱越短，越容易振動，振動的頻率越大，音調(diào)越高。（2）用筷子分別敲這五個瓶子，聲音是由瓶子和瓶內(nèi)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(chǎn)生不同音調(diào)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(diào)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(chǎn)生的②敲擊瓶子時，聲音是瓶子和瓶中水柱的振動產(chǎn)生的③用嘴吹氣時，哨聲是由瓶中空氣柱振動產(chǎn)生的④用嘴吹氣時，哨聲是由瓶中水柱的振動產(chǎn)生的⑤用嘴吹氣時，哨聲音調(diào)最高的是最左邊的瓶子⑥敲擊瓶子時，所產(chǎn)生的聲音音調(diào)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(chǎn)生，瓶子和水的質(zhì)量越大，越不容易振動，音調(diào)越低，所以裝水多的瓶子的音調(diào)低，裝水少的最右端瓶子的音調(diào)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(chǎn)生的，空氣柱越短，振動的頻率越高，音調(diào)越高，所以用嘴吹氣時，哨聲音調(diào)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(yīng)用4．小紅為了探究物體振動發(fā)聲的音調(diào)與物體本身哪些因素有關(guān)，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(diào)高，得出了結(jié)論：在弦的松緊度、材料、長度相同時，發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的粗細有關(guān)。（2）為了探究發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的長度有關(guān)時，他應(yīng)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(diào)，可以得出相應(yīng)的結(jié)論是：在弦的材料、長度、粗細相同時發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的松緊度有關(guān)。（4）如果選擇弦A與E是為了探究發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的材料有關(guān)。（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(guān)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(diào)高；因此該過程是利用控制變量法來研究發(fā)聲體的音調(diào)與其粗細的關(guān)系。（2）如果探究發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的長度的關(guān)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(diào)高，D銅絲發(fā)出音調(diào)低，由此可知探究的是發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的松緊度的關(guān)系，相應(yīng)的結(jié)論是：在弦的材料、長度、粗細相同時發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的松緊度有關(guān)。（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(diào)高低與弦的材料有關(guān)；（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(guān)系，這種研究方法叫做控制變量法。C.針對訓(xùn)練：題型一：探究影響音調(diào)高低的因素5．利用一根薄鋼尺和桌子，請你設(shè)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(guān)。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(jié)論。（2）探究決定音調(diào)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(jié)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(jié)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(jié)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(diào)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(diào)越高。題型二：敲瓶子和吹瓶子如圖1所示，某小組同學(xué)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(diào)高低與哪些因素有關(guān)”。首先，小組同學(xué)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(xué)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(xué)經(jīng)過討論后發(fā)現(xiàn)主要是由于振動物體不同。（2）小組同學(xué)由兩次實驗現(xiàn)象初步得出結(jié)論：頻率不同，音調(diào)不同。（3）接著，小組同學(xué)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(xué)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(xué)經(jīng)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(chǎn)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(nèi)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(diào)越高，因此甲的音調(diào)為“fa（4）”音；用橡皮錘輕輕敲擊瓶子的外側(cè)，聲音是由瓶子和瓶內(nèi)水的振動發(fā)聲，水越多，振動越慢，音調(diào)越低，因此用橡皮錘輕輕敲擊瓶身發(fā)出音調(diào)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(diào)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(cè)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(chǎn)生不同的聲音，是靠改變空氣柱的長度來改變音調(diào)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(yīng)用7．某同學(xué)為了探究物體發(fā)聲時，發(fā)聲體音調(diào)高低與物體本身的哪些因素有關(guān)，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(diào)高，得出了結(jié)論：在弦的松緊度、長度相同時，發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的粗細有關(guān)。（2）為了探究發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的長度有關(guān)時，他應(yīng)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(yīng)的結(jié)論是：在弦的長度、粗細相同時，發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的松緊度有關(guān)。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(diào)與弦的粗細的關(guān)系。因為甲比乙粗，乙振動的頻率大，音調(diào)高；（2）如果探究發(fā)聲體音調(diào)高低與弦的長度的關(guān)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(diào)高低與弦的松緊度有關(guān)”的結(jié)論。8.在學(xué)習(xí)吉他演奏的過程中。小華發(fā)現(xiàn)琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低是受各種因素影響的，他決定對此進行研究。經(jīng)過和同學(xué)們討論。提出了以下猜想：猜想一：琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低。可能與琴弦的橫截面積有關(guān)猜想二：琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低，可能與琴弦的長短有關(guān)猜想三：琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低，可能與琴弦的材料有關(guān)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(diào)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(yīng)選用編號為A、B、C的琴弦進行實驗。為了驗證猜想二，應(yīng)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(nèi)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(guān)系，（1）當(dāng)研究琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低可能與琴弦的橫截面積有關(guān)時，應(yīng)控制材料和長度相同，故選A、B、C；（2）當(dāng)研究琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低可能與琴弦的長短有關(guān)時，應(yīng)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(diào)高低，可能與琴弦的材料有關(guān)，應(yīng)控制長度和橫截面積相同，故表格應(yīng)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(nèi)裝的水如圖所示，某同學(xué)根據(jù)所聽聲音音調(diào)的高低猜想氣柱發(fā)聲的頻率可能與：1．氣柱的長短有關(guān)，2．量筒的粗細有關(guān)，3．水柱的長度有關(guān)。（1）探究“氣柱越長，發(fā)聲的音調(diào)越高”應(yīng)選量筒a、b（填字母代號），所用到的科學(xué)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(diào)跟量筒粗細的關(guān)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(diào)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