问题 实验题

弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的,如图甲所示。为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素有关,可利用图乙所示的实验装置,一块厚木板上有AB两个楔支撑着琴弦,其中A楔固定,B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度,将琴弦的末端固定在木板O点,另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力,轻轻拨动琴弦,在AB间产生振动。

(1)先保持拉力为150N不变,改变AB的距离L(即改变琴弦长度),测出不同长度时琴弦振动的频率,记录结果如表1所示.

表1

长度大小L /m1.000.850.700.550.40
振动频率f /Hz150176214273375
从表1数据可判断在拉力不变时,琴弦振动的频率f与弦长L的关系为_________。

(2)保持琴弦长度为0.80m不变,改变拉力,测出不同拉力时琴弦振动的频率,记录结果如表2所示。

表2

拉力大小F /N360300240180120
振动频率f /Hz290265237205168
从表2数据可判断在琴弦长度不变时,琴弦振动的频率f与拉力F的关系为__________。

(3)如果在相同的环境中研究不同种类的小提琴琴弦,除了长度L和拉力F以外,你认为还有哪些因素会影响琴弦振动的频率?

试列举可能的两个因素:________________________________________。

答案

(1)频率f与弦长L成反比

(2)频率f与拉力F的平方根成正比

(3)在上述相同的环境中,影响弦振动频率还可能与弦本身的结构有关,如弦的半径(即直径、粗细等)或弦的材料(即密度、单位长度的质量等)。

题目分析:(1)通过表格数据可以看出弦越长,频率越低,我们可以看两者之间是否存在反比关系,即F=fL;

(2)保持琴弦长度为0.80m不变,改变拉力,测出不同拉力时琴弦振动的频率,我们现在表格中写出对应的拉力大 * * 方根的数据,可以作出图象,如果图形是过原点的直线,那么可以说明f与成正比,即得频率f与拉力F的平方根成正比.

(3)据实际情况可知,不同种类的小提琴琴弦,除了长度L和拉力F 以外,还与琴弦材料的种类、琴弦的粗细等因素有关.

点评:一个物理量受多个因素影响时,探究其中一个因素和物理量的关系时,控制其他因素不变,这种方法是控制变量法,在物理探究实验中经常用到,一定要掌握.从数据中分析两个量之间的关系时,是本题的一个难点.

解答题
多项选择题