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 /m | 1.00 | 0.85 | 0.70 | 0.55 | 0.40 |
振动频率f /Hz | 150 | 176 | 214 | 273 | 375 |
(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 /N | 360 | 300 | 240 | 180 | 120 |
振动频率f /Hz | 290 | 265 | 237 | 205 | 168 |
(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:________________________________________。
(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.