难点微专题3敲瓶子和吹瓶子

难点微专题3——敲瓶子和吹瓶子方法点拨:越大、越粗、越厚、越长、越松的物体振动时发出声音的音调越低；越小、越细、越薄、越短、越紧的物体振动时发出声音的音调越高。敲瓶子时，声音是由瓶子和瓶内的水振动发出的，如图，从左到右瓶内的水越来越多，发声体越来越大，发出声音的音调越来越低。吹瓶子时，声音是由瓶内空气柱振动产生的，从左到右空气柱越来越短，空气柱的振动越来越容易，空气柱振动越来越快，频率越来越高，音调越来越高。B.例题讲解：题型一：探究影响音调高低的因素1．下面是小可为探究音调与什么因素有关，用一把钢尺进行的实验，请将其补充完整。过程与方法：如图所示，通过改变钢尺伸出桌面的长度，注意听发出声音的不同。此时应使钢尺在两种情况下的振动幅度大致相同。实验表明：钢尺振动越快，音调越高。结论：音调跟发声体振动的快慢有关，且物体振动越快，音调越高。拓展：利用这些器材还可以探究声音的响度与物体振动幅度的关系。解析：（1）尺子伸出桌面的长度不同，质量和体积不同，振动频率不同，可以探究音调跟频率的关系。将一把刻度尺按在桌面上，一段伸出桌面。拨动钢尺，听它发出的音调，同时注意钢尺振动的频率，改变钢尺伸出桌面的长度，再次拨动，再听它发出的音调，同时注意钢尺振动的频率变化。两次实验钢尺振幅要大致相同。实验表明：钢尺振动得越慢，其音调越低；振动得越快，音调越高。实验过程中，控制振幅不变，改变频率，来探究音调跟频率之间的关系。（2）利用这些器材还可以探究声音的响度与振幅的关系；题型二：敲瓶子和吹瓶子2．某同学用五个粗细和高度完全相同的瓶子进行如下实验：（1）他在五个瓶子中装入了不同高度的水，并用嘴分别对着五个瓶子吹气，发现越用力吹，发出的响度越大，且水面越高的瓶子发出的音调越高，这是由于瓶中的空气柱振动，振动的频率不同造成的。（2）该同学还发现用筷子分别敲这五个瓶子，听到的声音和用嘴分别对这五个瓶子吹气的音效不一样。用筷子敲瓶子，是由瓶子和水振动产生的声音。（3）应用上述实验结论，说明吹笛子时，用手指堵住不同的笛孔能产生不同音效的道理是用手指堵住不同的笛孔，使空气柱长短不同，因而振动频率不同，产生声音的音调不同。解析：（1）用嘴对着五只瓶口吹气，五只瓶子均发出声音的原因是瓶内空气柱振动发声；越用力吹，空气柱振幅越大，响度越大；水面越高，瓶内空气柱越短，越容易振动，振动的频率越大，音调越高。（2）用筷子分别敲这五个瓶子，声音是由瓶子和瓶内的水振动发出的，发声体不同，发出声音的音效不一样。（3）吹笛子时，用手指堵住不同的笛孔，使空气柱长短不同，因而振动频率不同，这样就能产生不同音调的声音。3.如图所示，8个相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水，仔细调节水的高度，敲击它们，就可以发出“1.2.3.4.5.6.7..”的声音来；而用嘴吹每个瓶子的上端，可以发出哨声。则下列说法正确的是（A）①敲击瓶子时，声音只是由瓶本身的振动产生的②敲击瓶子时，声音是瓶子和瓶中水柱的振动产生的③用嘴吹气时，哨声是由瓶中空气柱振动产生的④用嘴吹气时，哨声是由瓶中水柱的振动产生的⑤用嘴吹气时，哨声音调最高的是最左边的瓶子⑥敲击瓶子时，所产生的声音音调最高的是最右面的瓶子A．②③⑤⑥ B．②③④⑤ C．③④⑤⑥ D．①②⑤⑥解析：①②⑥敲击瓶子时，声音是由瓶本身的振动和水振动产生，瓶子和水的质量越大，越不容易振动，音调越低，所以装水多的瓶子的音调低，装水少的最右端瓶子的音调高，故①错误，②⑥正确；③④⑤用嘴吹气时，哨声是由瓶中空气柱振动产生的，空气柱越短，振动的频率越高，音调越高，所以用嘴吹气时，哨声音调最高的时最左边的瓶子，故④错误，③⑤正确。题型三：控制变量法的应用4．小红为了探究物体振动发声的音调与物体本身哪些因素有关，她选择了如表的无根琴弦，如图所示，将A、B、C、D、E固定在一平木板上，其中A、B、C、E的松紧程度一样，D稍为松弛一些，其探究步骤如下：琴弦的材料琴弦的长度/cm琴弦的横街面积/mm2A铜400.7B铜400.3C铜300.3D铜300.3E尼龙丝400.7（1）用同样的力拨动铜丝A和B，发现拨动B铜丝时的音调高，得出了结论：在弦的松紧度、材料、长度相同时，发声体音调高低与弦的粗细有关。（2）为了探究发声体音调高低与弦的长度有关时，他应用同样大小的力光后拨动B和C两根钢丝。（3）先后用同样大小的力拨动铜丝C和D，发现发出不同的音调，可以得出相应的结论是：在弦的材料、长度、粗细相同时发声体音调高低与弦的松紧度有关。（4）如果选择弦A与E是为了探究发声体音调高低与弦的材料有关。（5）在上述探究过程中，总要控制某些因素不变，进而寻找出另外一些因素的关系，这种研究方法叫做控制变量法。解析：（1）由于A、B两根铜丝的长度、松紧度一样，A比B粗，B振动的频率大，音调高；因此该过程是利用控制变量法来研究发声体的音调与其粗细的关系。（2）如果探究发声体音调高低与弦的长度的关系，必须控制弦的材料、松紧度、粗细、松紧度一样，符合条件的是B和C两根铜丝；（3）铜丝C和D，长度、粗细相同，先后用同样大小的力拨动C和D两根铜丝，发现C铜丝发出的音调高，D铜丝发出音调低，由此可知探究的是发声体音调高低与弦的松紧度的关系，相应的结论是：在弦的材料、长度、粗细相同时发声体音调高低与弦的松紧度有关。（4）由图可知，弦A与E是长度、粗细相同，材料不同，是为了探究发声体音调高低与弦的材料有关；（5）在实验探究过程中，控制某些因素不变，进而寻找出另外一些因素的关系，这种研究方法叫做控制变量法。C.针对训练：题型一：探究影响音调高低的因素5．利用一根薄钢尺和桌子，请你设计下列两个小实验，并简要说明实验步骤。（1）验证声音响度的大小与发声体振动的振幅有关。实验步骤：①将钢尺一端紧压在桌面上，使尺伸出桌面的长度一定（选填“一定”或“不一定”）．②用大小不相同（选填“相同”或“不相同”）的力使尺子振动，观察尺子振动的幅度。③比较两次的听觉得出结论。（2）探究决定音调高低的因素。实验步骤：①将钢尺一端紧压在桌面上，使尺伸出桌面不相同（选填“相同”或“不相同”）的长度。②用大小相同（选填“相同”或“不相同”）的力使尺子振动，观察尺子振动的快慢。③比较两次的听觉得出结论。解析：（1）将钢尺一端紧压在桌面上，固定振动部分的尺长一定，用大小不同的力使尺子振动，观察尺子振动的幅度，比较两次的听觉得出结论：尺振动幅度越大，听到的响度越大。（2）频率（振动的快慢）．改变尺伸出桌面的长度，控制使尺子振动的幅度一定，观察尺子振动的快慢，比较两次的听觉得出结论：尺伸出桌面的长度越长，振动越慢，尺振动时发出的音调越低；尺伸出桌面的长度越短，振动越快，尺振动时发出的音调越高。题型二：敲瓶子和吹瓶子如图1所示，某小组同学在甲、乙、丙、丁四个相同的玻璃瓶里装入高度不同的水，来研究“音调高低与哪些因素有关”。首先，小组同学用嘴贴着瓶口吹气。发现甲、乙、丙、丁四个玻璃瓶会依次发出“fa（4）”“mi（3）”“ri（2）”“do（1）”四个音阶不同的声音，接着小组同学用橡皮锤轻轻敲击瓶身，发现甲、乙、丙、丁四个玻璃瓶会依次发出“do（1）”“ri（2）”“mi（3）”“fa（4）”四个音阶不同的声音。由此现象，回答下列问题：（1）同样的瓶子，例如玻璃瓶甲，为什么向瓶口吹气发出“fa（4）”的音，而用橡皮锤轻轻敲击瓶身发出“d（1）”的音？小组同学经过讨论后发现主要是由于振动物体不同。（2）小组同学由两次实验现象初步得出结论：频率不同，音调不同。（3）接着，小组同学又用示波器来显示敲击丙、丁两瓶身时的振动波形图，如图2所示，其中图2（a）是敲击丙瓶身的振动波形图，图2（b）是敲击丁瓶身的振动波形图；同时，小组同学还发现由于两次敲击时的用力程度不同，从波形图上能反映出瓶身发出的响度也不同，其中敲击丁瓶身的响度大（均选填“丙”或“丁”）。（4）小组同学经过讨论还得出可以用此实验的规律判断生活中一些实例的发声体。例如：吹笛子时，用手堵住笛孔能产生不同的声音，与上述向瓶口吹气实验的发声体是相同的，提着水壶向热水瓶里灌开水听到的声音会发生改变，与上述向瓶口吹气实验的发声体是相同的。（选填“向瓶口吹气”或“用锤敲击瓶身”）。解析：（1）（2）用嘴贴着瓶口吹气，振动发声的是由于瓶内空气的振动发出的，用相同的力吹气时，空气柱长度越短，其振动越快，音调越高，因此甲的音调为“fa（4）”音；用橡皮锤轻轻敲击瓶子的外侧，声音是由瓶子和瓶内水的振动发声，水越多，振动越慢，音调越低，因此用橡皮锤轻轻敲击瓶身发出音调为“d（1）”音；综上可知，振动物体不同时，发声的频率不同，音调不同；（3）由图1可知，丙比丁中水多，用橡皮锤轻轻敲击瓶子的外侧时，丁中水少，振动的频率高，由图2可知，（b）的频率高，则（b）是敲击丁瓶身的振动波形图；同理可知（a）是敲击丙瓶身的振动波形图；由图2可知，（b）的振幅较大，说明敲击丁瓶身的响度大。（4）吹笛子时，用手堵住笛孔能产生不同的声音，是靠改变空气柱的长度来改变音调的，与向瓶口吹气实验的发声体是相同的；提着水壶向热水瓶里灌开水时，随着水的灌入，空气柱越来越短，振动的频率越来越高，与向瓶口吹气实验的发声体是相同的。题型三：控制变量法的应用7．某同学为了探究物体发声时，发声体音调高低与物体本身的哪些因素有关，他选择了四根钢丝：甲和乙一样长，甲比乙粗；乙和丙一样粗，乙比丙长；丙和丁长短、粗细一样。如图所示，将甲、乙、丙、丁固定在一平木板上，其中甲、乙、丙的松紧程度一样，丁稍为松弛一些，其探究步骤如下：（1）用同样的力拨动钢丝甲和乙，发现拨动乙钢丝时的音调高，得出了结论：在弦的松紧度、长度相同时，发声体音调高低与弦的粗细有关。（2）为了探究发声体音调高低与弦的长度有关时，他应用同样大小的力先后拨动乙、丙两根钢丝。（3）先后用同样大小的力拨动钢丝丙和丁，可以得出相应的结论是：在弦的长度、粗细相同时，发声体音调高低与弦的松紧度有关。解析：（1）由于甲、乙两根钢丝的长度、松紧度一样，利用控制变量法来研究弦发声的音调与弦的粗细的关系。因为甲比乙粗，乙振动的频率大，音调高；（2）如果探究发声体音调高低与弦的长度的关系，必须控制两根钢丝的粗细、松紧度一样，符合条件的是乙和丙两根钢丝；（3）通过对比丙和丁两根钢丝，可以发现它们的长度和粗细是一样的，所以通过对比丙、丁两弦，可以得出“在弦的长度、粗细相同时，发声体音调高低与弦的松紧度有关”的结论。8.在学习吉他演奏的过程中。小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究。经过和同学们讨论。提出了以下猜想：猜想一：琴弦发出声音的音调高低。可能与琴弦的横截面积有关猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列9种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。编号材料长度（cm）横截面积（mm2A铜600.76B铜600.89C铜601.02D铜800.76E铜801.02F铜1000.76G钢801.02H尼龙801.02I尼龙1001.02为了验证猜想一，应选用编号为A、B、C的琴弦进行实验。为了验证猜想二，应选用编号为A、D、F的琴弦进行实验。表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想三，必须知道该项内容。请在表中填上所缺数据。解析：控制变量法就是控制其它的因素不变，研究物理量与该因素的关系，（1）当研究琴弦发出声音的音调高低可能与琴弦的横截面积有关时，应控制材料和长度相同，故选A、B、C；（2）当研究琴弦发出声音的音调高低可能与琴弦的长短有关时，应控制材料和横截面积相同，故选A、D、F；（3）如果验证猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关，应控制长度和横截面积相同，故表格应该填入与尼龙的数据相同，即80、1.02或100、1.02。终极挑战：9.如图所示，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粗细相同，d，e粗细相同。各量筒内装的水如图所示，某同学根据所听声音音调的高低猜想气柱发声的频率可能与：1．气柱的长短有关，2．量筒的粗细有关，3．水柱的长度有关。（1）探究“气柱越长，发声的音调越高”应选量筒a、b（填字母代号），所用到的科学研究方法是控制变量法。（2）若选择的是量筒c、d，则探究的是气柱发声的音调跟量筒粗细的关系。（3）小明用同样大小的力在d和e的口上吹气，使它们发声，则音调一样高（选填“d高”，“e高”或“一样高”）。（4）如果用同样大小的力敲击b