Question

19．在學習吉他演奏的過程中，小華發現琴弦發出聲音的音調高低是受各種因素影響的，他對此進行了研究．經過和同學們討論，他提出了以下猜想：
猜想一：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的橫截面積有關；
猜想二：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的長短有關；
猜想三：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，他找到了下表所列9種規格的琴弦，因為音調高低取決于聲源振動的頻率，于是借來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	100	1.02
F	銅	100	0.76
G	鋼	80	1.02
H	尼龍	80	1.02
I	尼龍	100	1.02

（1）小華選用了H、I兩根琴弦，是為了研究音調的高低與琴弦長短的關系；同組的小惠選用A、D、F三根琴弦來進行實驗，你認為能研究音調與該因素的關系嗎？能（能/不能）．
（2）小惠想選用三根琴弦來驗證音調的高低與琴弦橫截面積的關系，應選A、B、C（填寫編號）的琴弦．
（3）小華認為：如果想選用三根琴弦來驗證音調的高低與琴弦的材料的關系，還要添加一根銅琴弦J，請寫出它的長度為80cm和橫截面積1.02mm²．
（4）在評估交流中，同學們一致認為采用三根（兩根/三根） 琴弦實驗較合理．理由：實驗次數較多，得出的結論具有普遍性．

Answer 1

分析 （1）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）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．
（3）驗證音調的高低與琴弦的材料的關系，選擇的這根銅琴弦J的長度和橫截面積應與DJH的長度、橫截面積相同．
（4）為了尋找普遍規律，應采用三根琴弦實驗．

解答 解：（1）因小華選用了H、I兩根琴弦，由表中提供的信息可知，選擇的是橫截面積和材料都相同，而長度不同的琴弦，所以研究音調的高低與琴弦長短的關系；
同組的小惠選用A、D、F三根琴弦，由表中提供的信息可知，選擇的是橫截面積和材料都相同，而長度不同的琴弦，所以能研究音調的高低與琴弦長短的關系；
（2）為驗證音調的高低與琴弦橫截面積的關系，可選擇長度和材料都相同，而橫截面積不同的琴弦A、B、C進行研究．
（3）因為是驗證音調的高低與琴弦的材料的關系，所以要求三根琴弦長度相同、橫截面積相同，由表中提供的信息可知，DJH符合條件，所以添加這根銅琴弦J，它的長度也為80cm和橫截面積為1.02mm²．
（4）一次實驗，帶有很大的偶然性，實驗次數較多得出的結論具有普遍性，因此為了尋找普遍規律，應采用三根琴弦實驗．
故答案為：（1）琴弦長短；能；（2）A、B、C；（3）80；1.02；（4）三根；實驗次數較多，得出的結論具有普遍性．

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，控制其他因素不變，這種方法是控制變量法，在物理探究實驗中經常用到，一定要掌握．