Question

1．微風吹過，金屬管風鈴發出悅耳的聲音．小明想探究管子發出聲音的頻率與管的長度、直徑的關系．他選取了材料與管壁厚度都相同、長度和直徑都不同的三根直管，將它們用細線懸掛，敲擊后，測出各自發出聲音的頻率，數據如下表：

編號	長度/cm	直徑/cm	頻率/Hz
1	20	1.50	2131
2	30	2.00	1284
3	50	2.50	656

（1）敲擊金屬管時，聲音是有金屬管振動產生的，用大小不同的力敲擊金屬管，則金屬管發出聲音的響度將不同．三根管中音調最低的是3號管，這三根管發出的聲音在空氣中傳播的速度是相同（相同/不同）的．
（2）根據表中數據，能否得出“管子發出聲音的頻率隨長度、直徑的增大都會減小”的結論？
請說明你的理由．答：不能（能/不能）；理由：沒有控制管的長度相同或管的直徑相同．
（3）若讓你選擇器材探究管子發出的聲音的頻率與長度、直徑的關系，至少需要再增加一根金屬管．增加的這根管若直徑為2.0cm、長度可為20cm或50cm．

Answer 1

分析 （1）聲音是由物體的振動產生的．音調由聲音的頻率決定，頻率越大，音調越高；響度由發聲體的振幅決定，振幅越大，響度越大；聲音的傳播速度與介質有關，與聲音的音調和響度無關．
（2）探究頻率與管子長度、直徑的關系應用控制變量法．
（3）根據控制變量法，在確定金屬管的直徑的情況下，再進一步確定其長度．

解答 解：（1）敲擊金屬管時，聲音是有金屬管振動產生的；
用大小不同的力敲擊金屬管，則金屬管的振幅不同，發出聲音的響度將不同；
音調由發聲體振動的頻率決定，三根管中3號管的振動頻率最低，所以音調最低的是3號管；
聲音的傳播速度與介質有關，與聲音的音調和響度無關，所以這三根管發出的聲音在空氣中傳播的速度是相同的．
（2）探究管子發出的聲音的頻率與管子長度、直徑的關系應采用控制變量法，
由表中實驗數據可知，實驗中沒有控制管子的長度相同而直徑不同、或管子的長度不同而直徑相同，
即沒有采用控制變量法，不能根據表中實驗數據得出實驗結論．
（3）根據控制變量法，如果想得出管子發出聲音振動的頻率與長度、直徑的關系，則需再增加一根直徑為2.0cm，長度為20cm或50cm的金屬管，分別與2號管子相比較而得出結論．
故答案為：（1）振動；響度；3；相同；（2）不能；沒有控制管的長度相同或管的直徑相同；（3）20；50．

點評 本題考查了判斷音調的高低、實驗數據分析、實驗設計等問題，知道音調的決定因素、應用控制變量法分析表中實驗數據即可正確解題．