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,

◎ 题目

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
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 /N
360
300
240
180
120
振动频率f /Hz
290
265
237
205
168
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)。

◎ 解析


试题分析:(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小平方根的数据,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.

◎ 知识点

    专家分析,试题“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,…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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