Question

5．在學習吉他演奏過程中，小明發現琴弦發出聲音 的音調高低是受各種因素影響的，他決定對此進行研 究，經過和同學們討論，提出以下猜想：
猜想  1：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的橫截面積有關；
猜想  2：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的長短有關；
猜想  3：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的材料有關．
為了驗證上述猜想是否正確，他們找到了如表所列的9 種規格的琴弦，因為音調的高低取決于聲源振動的
頻率，于是借來了一個能夠測量振動頻率的儀器進行實驗．

編號	材料	長度（cm）	橫截面積（mm2）
A	銅	60	0.76
B	銅	60	0.89
C	銅	60	1.02
D	銅	80	0.76
E	銅
F	銅	100	0.76
G	鋼	80	1.02
H	尼龍	80	1.02
I	尼龍	100	0.89

（1）如果選用編號為 A、D、F   的琴弦進行實驗，是為了驗證猜想2；
（2）為了驗證猜想 2，小明選用了編號為 C、H、I  的琴弦進行實驗，他這樣的選擇不合理（選填“合理”或“不合理”），原因是C、H、I琴弦的材料、橫截面積不同；
（3）為了驗證猜想  3，請填如表中所缺數據：長度為80cm，橫截面積為1.02mm²；
（4）隨著實驗的進行，小明又覺得琴弦音調的高低與琴弦的松緊程度有關，為了驗證這一 猜想，必須進行的操作是：選取材料、長短、粗細相同的琴弦，調整它們的松緊程度不同．

Answer 1

分析 （1）猜想琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的橫截面積、琴弦的長短、琴弦的材料有關．
探究琴弦發出聲音的音調高低與琴弦的橫截面積的關系時，控制琴弦的長度和材料不變．
探究琴弦發出聲音的音調高低與琴弦的長短的關系時，控制橫截面積和材料不變．
（2）琴弦發出聲音的音調高低與琴弦的材料的關系時，控制橫截面積和長度不變．
（3）猜想琴弦發出聲音的音調高低，可能與松緊有關，控制琴弦的長度、橫截面積、材料都不變．

解答 解：（1）A、D、F琴弦的橫截面積和材料都相同，而長度不同，故是為了驗證琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的長短有關．
（2）如果驗證猜想：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的長短有關，應控制琴弦的材料和橫截面積相同，長短不同，而C與H、I的材料、橫截面積不同，故選擇 C、H、I  的琴弦進行實驗不合理．
（3）如果驗證猜想三：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的材料有關，應控制長度和橫截面積相同，故表格應該填入與G、H的數據相同，即80、1.02．
（4）探究琴弦音調的高低還與琴弦的松緊程度有關，控制琴弦的長度、橫截面積、材料都不變，改變兩者的松緊，比較音調的高低．
故答案為：（1）2；（2）不合理； C、H、I  琴弦的材料、橫截面積不同；（3）80；1.02；（4）選取材料、長短、粗細相同的琴弦，調整它們的松緊程度不同．

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，采用控制變量法．控制變量法在探究類似的物理問題時，經常用到，所以要會理解應用．