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1、第二章 声现象,第2节 声音的特性,控制变量法(规律方法),控制变量法是被研究的问题与多个因素有关,研究和某一个因素的关系时,要控制其他因素不变.控制变量法是初中物理实验中重要的思想,考试中从材料的选取、方案的设计、结论的描述、数据的分析等方面都可以考查控制变量的思想,要细心.,在学习演奏小提琴的过程中,小明和同学们发现弦乐器的琴弦发出声音的音调受很多因素的影响,他们决定对这种现象进行探究,经讨论后提出以下猜想: 猜想一:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的材料有关; 猜想二:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的长短有关; 猜想三:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的横截面积有关. 为了验证以上猜想是否正确,他
2、们找到了一些不同规格的琴弦,如下表:,例1,(1)为了验证猜想一,应选用编号为 , 的琴弦进行实验. (2)为了验证猜想二,应选用编号为 , 的琴弦进行实验. (3)为了验证猜想三,小明选用编号为,的琴弦进行实验,则表中缺少的数据应为 cm, mm2.,解析琴弦发出声音的音调受很多因素的影响,因此在探究过程中要注意学会控制变量.(1)探究琴弦发出声音的音调与琴弦的材料关系时,应该控制琴弦的长度和横截面积相同,改变材料,即选择;(2)探究琴弦发出声音的音调与琴弦的长度关系时,应该控制琴弦的材料和横截面积相同,改变长度,即选择;(3)探究琴弦发出声音的音调与琴弦的横截面积关系时,应该控制琴弦的材料
3、和长度相同,改变横截面积,即缺少的数据中长度应该是20 cm,横截面积应该是0.5 mm2.,20,0.5,1.某同学在探究声音的特性时,利用二胡和小提琴做了以下三次实验: (1)将二胡的弦按住不动,用大小不同的力拨动二胡的弦; (2)使手指在二胡弦上的位置改变,用大小相同的力拨动弦; (3)用大小相同的力拨动二胡和小提琴的弦. 请回答: (1)该同学第一次实验是探究声音的 与 的关系; (2)该同学第二次实验是探究声音的 与 的关系; (3)该同学第三次实验说明不同的物体发出的声音的不同. .,提示:解决此题的关键是要知道声音的响度与声源振动的幅度有关,振动幅度越大,响度越大;音调的高低与发
4、声体振动快慢有关,物体振动越快,音调就越高;音色反映的是声音的品质与特色,它跟发声体的材料和结构有关.,1.某同学在探究声音的特性时,利用二胡和小提琴做了以下三次实验: (1)将二胡的弦按住不动,用大小不同的力拨动二胡的弦; (2)使手指在二胡弦上的位置改变,用大小相同的力拨动弦; (3)用大小相同的力拨动二胡和小提琴的弦. 请回答: (1)该同学第一次实验是探究声音的 与 的关系; (2)该同学第二次实验是探究声音的 与 的关系; (3)该同学第三次实验说明不同的物体发出的声音的不同. .,响度,振幅,音调,频率,音色,音调和响度的区别(易错点),音调和响度是乐音的两个不同的特征,它们的定义
5、、决定因素、改变方法等都不相同,同时它们给人的听觉感受也不相同,它们的区别如下表所示.,例2,牛的叫声与蚊子的“叫声”相比较,下列结论正确的是 ( ) A.牛叫的声音音调高,响度大 B.牛叫的声音音调低,响度小 C.牛叫的声音音调高,响度小 D.牛叫的声音音调低,响度大,D,解析音调取决于发声体振动的频率,而响度取决于发声体的振幅,它们之间没有联系,牛叫的声音较低沉,即振动频率低,音调较低;蚊子声音尖细,即振动频率高,音调较高.但牛的叫声明显比蚊子的大,即其响度大.故正确答案为D.,2.男低音歌手独唱时由女高音歌手轻声伴唱,下面对二人声音的描述正确的是( ) A.“男声”音调低、响度小;“女声
6、”音调高、响度大 B.“男声”音调高、响度大;“女声”音调低、响度小 C.“男声”音调高、响度小;“女声”音调低、响度大 D.“男声”音调低、响度大;“女声”音调高、响度小,提示:歌手表演时,主唱的人声音大,伴唱的人声音小,即独唱的男低音歌手响度大,伴唱的女高音歌手响度小;由于男低音歌手声音低沉,所以音调低,女高音歌手声音尖细,所以音调高.,D,实际应用题(2015资阳中考)如图所示,编钟是我国春秋战国时代的乐器.下列说法中错误的是 ( ) A.敲击钟时发出的声音是由钟振动而产生的 B.敲击大小不同的钟发出的声音在空气中的传播速度不同 C.敲击大小不同的钟能发出不同音调的声音 D.人耳能区分不
7、同乐器的声音是因为它们的音色不同,解析敲击钟时发出的声音是由钟振动而产生的,不同的钟发出的声音在空气中的传播速度相同,但不同的钟质量不同,振动频率不同,发出声音的高低不同,故A,C两项正确,B项错误;人耳能区分不同乐器的声音是因为它们的音色不同,故D正确.故正确答案为B.,B,例1,推理判断题(2015广州中考)如图2-18所示,相同的水下录音装置A,B录下在海里同一位置的鲸发出的同一段声音.A录到的有高、低音,B录到的只有低音,由此可以推测:在海洋中传播较远距离的声音是( ) A.频率较低的 B.音调较高的 C.能量较小的 D.响度较小的,例2,A,解析由图可知,A距离鲸较近,B距离鲸较远,
8、因为A录到的有高、低音,B录到的只有低音,说明B录到的是频率较低的,所以频率较低的声音在海洋中能传播较远距离.故正确答案为A.,情景信息题(2015济宁中考)小夏在研究口琴的发声原理时,拆掉了口琴外壳,发现在气孔边分布着长短、厚薄都不同的一排铜片(如图2-19所示).吹口琴时,在气流的冲击下,铜片振动,发出声音.对不同气孔吹气,改变了声音的 ;在同一气孔处用不同的力度吹气,改变了声音的 .,例3,解析 对不同气孔吹气,声音的音调不同,在同一气孔处用不同的力度吹气,力度决定声音的振动幅度,即振幅,振幅不同,响度不相同.,音调,响度,实验探究题小聪将图2-20中的齿数不同、大小和材料均相同的发音齿
9、轮分别装在同一玩具电动机上,当齿轮以相同的转速匀速转动时,用大小的力将一张硬纸片分别接触四个不同的齿轮,使硬纸片发出声音的音调分别是“do(1)”“re(2)” “mi(3)”“fa(4)”四个音阶,其中使硬纸片发出声音的音调为fa(4)的齿轮为 ;接着,他用大小不同的力将一张硬纸片接触转速不变的同一齿轮,这是探究声音 与 的关系.,例4,解析要想研究音调与频率的关系,应控制声音的响度不变,即用力的大小相同;读图可知A齿轮最密,所以当与硬纸片接触振动时,其频率最高,所以音调最高,即发出声音的音调为fa(4);用大小不同的力将一张硬纸片接触转速不变的同一齿轮,这是在频率一定的条件下,探究声音的响
10、度与振幅的关系.,实验探究题小聪将图2-20中的齿数不同、大小和材料均相同的发音齿轮分别装在同一玩具电动机上,当齿轮以相同的转速匀速转动时,用大小的力将一张硬纸片分别接触四个不同的齿轮,使硬纸片发出声音的音调分别是“do(1)”“re(2)” “mi(3)”“fa(4)”四个音阶,其中使硬纸片发出声音的音调为fa(4)的齿轮为 ;接着,他用大小不同的力将一张硬纸片接触转速不变的同一齿轮,这是探究声音 与 的关系.,例4,相同,A,响度,振幅,图文信息题当声音的音调、响度或音色不同时,示波器上所显示的波形也会不同.如图2-21所示为用力敲击256Hz的音叉后在示波器上所显示的波形.那么用更大的力
11、敲同一音叉时发出更响亮的声音,在如图2-22所示的A,B,C,D四幅图中,示波器上所显示的是 图所对应的波形, 图比图2-21中的声音的音调要高,四幅图中声音的音色 (填“相同”或“不同”).,例5,解析用更大的力敲同一音叉时,振幅增大.响度跟振幅有关,振幅越大,响度越大,故示波器上所显示的是 A图所对应的波形.B图中声音的振动频率比图2-21中声音的振动频率快,故B图比图2-21中的声音的音调要高;四幅图中发生体相同,故音色相同.,图文信息题当声音的音调、响度或音色不同时,示波器上所显示的波形也会不同.如图2-21所示为用力敲击256Hz的音叉后在示波器上所显示的波形.那么用更大的力敲同一音
12、叉时发出更响亮的声音,在如图2-22所示的A,B,C,D四幅图中,示波器上所显示的是 图所对应的波形, 图比图2-21中的声音的音调要高,四幅图中声音的音色 (填“相同”或“不同”).,例5,A,B,相同,实验探究题在观看交响乐队演奏的过程中,小华发现同属于管乐器的圆号、小号、长号、大号发出声音的高低各不相同,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:管乐器发出声音的音调高低,可能与管内空气柱的长度有关 猜想二:管乐器发出声音的音调高低,可能与管内空气柱的横截面积(粗细)有关 小明找来了两个未使用过的一次性注射器制成了一些哨子(如图所示).注射器的规格分别为2.5mL和5
13、mL.他边吹哨子边调整注射器内空气柱的长度,同时利用专用仪器测出声音的频率和响度,详见下表(表中“mL”表示毫升,“cm”表示厘米),例6,(1)选用序号为A,B,C的三次实验做对比,可以得出:在空气柱的 相同时,管内空气柱越短,音调越 . (2)选用序号为 的两次实验做对比,可以得出:在空气柱的 相同时,管内空气柱横截面积越大,音调越 . (3)序号为C,D的两次实验中,响度大的是(填“C”或“D”).,解析要研究音调的高低和什么因素有关,需用控制变量法.(1)选用序号为A,B,C的三次实验做对比,可以得出:在空气柱的横截面积(或粗细)相同时,管内空气柱越短,单位时间内振动的次数越多,频率越
14、快,音调越高.(2)空气柱发出声音的音调高低,可能与空气柱的横截面积有关,需控制空气柱长度相同,所以要选择A,D(或B,E;或C,F)的两次实验做对比.由此可得:管内空气柱横截面积越大,音调越低;(3)序号为C,D的两次实验中,D的声音强度为75分贝,大于C的声音强度.,实验探究题在观看交响乐队演奏的过程中,小华发现同属于管乐器的圆号、小号、长号、大号发出声音的高低各不相同,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:管乐器发出声音的音调高低,可能与管内空气柱的长度有关 猜想二:管乐器发出声音的音调高低,可能与管内空气柱的横截面积(粗细)有关 小明找来了两个未使用过的一次性注射器制成了一些哨子(如图所示).注射器的规格分别为2.5mL和5mL.他边吹哨子边调整注射器内空气柱的长度,同时利用专用仪器测出声音的频率和响度,详见下表(表中“mL”表示毫升,“cm”表示厘米),例6,(1)选用序号为A,B,C的三次实验做对比,可以得出:在空气柱的 相同时,管内空气柱越短,音调越 . (2)选用序号为 的两次实验做对比,可以得出:在空气柱的 相同时,管内空气柱横截面积越大,音调越 . (3)序号为C,D的两次实验中,响度大的是(填“C”或“D”).,横截面积(或粗细),高,A,D(或B,E;或C,F),长度,低,D,
