Question

弦樂器小提琴是由兩端固定的琴弦產(chǎn)生振動而發(fā)音的，如圖甲所示。為了研究同一根琴弦振動頻率與哪些因素有關，可利用圖乙所示的實驗裝置，一塊厚木板上有AB兩個楔支撐著琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板移動來改變琴弦振動部分的長度，將琴弦的末端固定在木板O點，另一端通過滑輪接上砝碼以提供一定拉力，輕輕撥動琴弦，在AB間產(chǎn)生振動。

（1）先保持拉力為150N不變，改變AB的距離L（即改變琴弦長度），測出不同長度時琴弦振動的頻率，記錄結果如表1所示．

表1

長度大小L /m	1.00	0.85	0.70	0.55	0.40
振動頻率f /Hz	150	176	214	273	375

從表1數(shù)據(jù)可判斷在拉力不變時，琴弦振動的頻率f與弦長L的關系為_________。

（2）保持琴弦長度為0.80m不變，改變拉力，測出不同拉力時琴弦振動的頻率，記錄結果如表2所示。

表2

拉力大小F /N	360	300	240	180	120
振動頻率f /Hz	290	265	237	205	168

從表2數(shù)據(jù)可判斷在琴弦長度不變時，琴弦振動的頻率f與拉力F的關系為__________。

（3）如果在相同的環(huán)境中研究不同種類的小提琴琴弦，除了長度L和拉力F以外，你認為還有哪些因素會影響琴弦振動的頻率?

試列舉可能的兩個因素：________________________________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）頻率f與弦長L成反比

（2）頻率f與拉力F的平方根成正比

（3）在上述相同的環(huán)境中，影響弦振動頻率還可能與弦本身的結構有關，如弦的半徑（即直徑、粗細等）或弦的材料（即密度、單位長度的質(zhì)量等）。

【解析】

試題分析：（1）通過表格數(shù)據(jù)可以看出弦越長，頻率越低，我們可以看兩者之間是否存在反比關系，即F=fL；

（2）保持琴弦長度為0.80m不變，改變拉力，測出不同拉力時琴弦振動的頻率，我們現(xiàn)在表格中寫出對應的拉力大小平方根的數(shù)據(jù)，可以作出圖象，如果圖形是過原點的直線，那么可以說明f與成正比，即得頻率f與拉力F的平方根成正比．

（3）據(jù)實際情況可知，不同種類的小提琴琴弦，除了長度L和拉力F 以外，還與琴弦材料的種類、琴弦的粗細等因素有關．

考點：控制變量法與探究性實驗方案．

點評：一個物理量受多個因素影響時，探究其中一個因素和物理量的關系時，控制其他因素不變，這種方法是控制變量法，在物理探究實驗中經(jīng)常用到，一定要掌握．從數(shù)據(jù)中分析兩個量之間的關系時，是本題的一個難點．