任昌龍

在聲現(xiàn)象的學(xué)習(xí)中，我們在實驗探究中會經(jīng)常用到轉(zhuǎn)換法、控制變量法、理想化實驗法等.本文現(xiàn)結(jié)合“聲現(xiàn)象”的相關(guān)實驗，讓我們一起經(jīng)歷探究的過程，學(xué)習(xí)探究的方法.

1控制變量法——探索與音調(diào)有關(guān)的因素

控制變量法是初中物理中最常用的探索、分析、解決問題的科學(xué)方法，當(dāng)一個物理量受到多個物理因素的影響和制約時，為了明確這個物理量與其中某個因素的關(guān)系，先控制除此之外的其他因素不變，而僅僅只研究該物理量與某個因素關(guān)系的方法.

例1小剛同學(xué)在做“什么因素決定音調(diào)的高低”的實驗時（如圖1所示），將一把鋼尺緊緊按在桌面上，一端伸出桌邊，撥動鋼尺，聽它振動發(fā)出的聲音，同時注意鋼尺振動的快慢，改變鋼尺伸出桌面的長度，再次撥動.注意兩次的振動幅度大致相同.思考回答問題：

（1）鋼尺伸出桌邊的長度變化時，振動的快慢也隨之變化，音調(diào)同時也隨之發(fā)生了變化.鋼尺伸出桌邊的長度越長，振動得越（選填“快”或者“慢”），相應(yīng)的音調(diào)也就越（選填“高”或者“低”）.音調(diào)和頻率之間的關(guān)系是.

（2）使兩次的振動幅度大致相同，運用的思維方法是.

（3）通過進(jìn)一步研究，小剛發(fā)現(xiàn)鋼尺發(fā)出聲音的音調(diào)隨鋼尺伸出桌邊的長度而變化，其關(guān)系是.

解析根據(jù)題意可知，音調(diào)與發(fā)聲體的振動快慢有關(guān)，在振動幅度相同的情況下，鋼尺伸出桌邊的長度越長，振動得越慢，頻率越低，相應(yīng)的音調(diào)也就越低.題中要求使鋼尺兩次振動的幅度大致相同，運用了控制變量法.若鋼尺每次振動幅度不同，那么可能導(dǎo)致發(fā)出聲音的響度不同，從而影響對聲音音調(diào)高低的判斷.

答案（1）慢；低；聲源的振動頻率越快，音調(diào)越高；（2）控制變量法；（3）鋼尺伸出桌邊的長度越長，音調(diào)越低.

2轉(zhuǎn)換法——探索聲音的產(chǎn)生

所謂“轉(zhuǎn)換法”，主要是指在保證效果相同的前提下，將不可見、不易見的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見、易見的現(xiàn)象；將陌生、復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡單的問題；將難以測量或測準(zhǔn)的物理量轉(zhuǎn)換為能夠測量或測準(zhǔn)的物理量的方法.

例2如圖2所示，在探究“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”實驗中，將正在發(fā)聲的音叉緊靠懸線下的輕質(zhì)小球，發(fā)現(xiàn)小球被多次彈開.這樣做是為了

A.使音叉的振動盡快停下來

B.把音叉的微小振動放大，便于觀察

C.把聲音的振動時間延遲

D.使聲波被多次反射形成回聲

解析本實驗是探究“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”，由于音叉的振動幅度大小不便于觀察，所以我們利用輕質(zhì)小球的彈開幅度來把音叉的振動放大.也就是把音叉的振動轉(zhuǎn)換成輕質(zhì)小球的彈起幅度，從而達(dá)到便于觀察的目的，所以實驗中運用了“轉(zhuǎn)換法”.本題選B.

3理想化實驗法——探索聲音的傳播

理想化實驗法就是在大量觀察、實驗的基礎(chǔ)上，運用邏輯思維進(jìn)行科學(xué)推理，由現(xiàn)象到本質(zhì)，從而提煉出事物的本質(zhì)和規(guī)律的方法.

例3如圖3所示，老師把電鈴扣在鐘罩里并讓其發(fā)聲，當(dāng)老師用抽氣機抽掉鐘罩里的空氣時，仔細(xì)聽一下電鈴的響聲，再讓空氣逐漸進(jìn)入玻璃罩內(nèi)，再聽一下電鈴的響聲，將兩次的鈴聲相比較，解釋兩次鈴聲不同的原因，從這個實驗?zāi)隳艿玫绞裁唇Y(jié)論？

解析把一個正在響鈴的電鈴放在玻璃罩內(nèi)，逐漸抽出其中的空氣，隨著玻璃罩內(nèi)的空氣越來越少，作為聲音傳播的介質(zhì)越來越少，我們聽到的聲音越來越小，最后形成“真空”，就聽不見聲音了；再讓空氣逐漸進(jìn)入玻璃罩內(nèi)，隨著玻璃罩內(nèi)的空氣越來越多，我們聽到的聲音越來越大.從兩個相反的探究過程觀察到的實驗現(xiàn)象，得出的結(jié)論是：聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳播聲音.事實上，玻璃罩內(nèi)在現(xiàn)實條件下難以達(dá)到真空，我們根據(jù)玻璃罩內(nèi)空氣越來越少，聲音越來越小，進(jìn)一步推理出“如果里面完全是真空了，聲音也就完全聽不見了”的結(jié)論.從正常的空氣傳聲好，到稀薄空氣傳聲差，推理到真空不能傳聲音，這是一種理想實驗法.

4學(xué)以致用

（1）為了探究聲音產(chǎn)生的原因，小明設(shè)計了如圖4所示的幾個實驗，你認(rèn)為能夠達(dá)到探究目的的是

（2）請設(shè)計一個簡易實驗，探究“聲音怎樣從發(fā)聲的物體傳到遠(yuǎn)處”，請寫出實驗所需要的器材、實驗步驟以及實驗分析與結(jié)論.要求設(shè)計的實驗具有可行性，要符[LL]合安全性原則.

①實驗器材；

②實驗步驟；

③實驗分析與結(jié)論.

參考答案（1） B

（2） 實驗器材：鉛筆、一張長條桌.

實驗步驟：同學(xué)甲在長條桌的一端用鉛筆輕敲桌面，同學(xué)乙在這張桌子的另一端把耳朵貼在桌面上聽甲敲擊的聲音，然后同學(xué)乙只是將耳朵貼近桌面再次聽甲敲擊的聲音，發(fā)現(xiàn)兩次都可以聽到聲音.同時比較兩次聽到的聲音大小.

實驗分析與結(jié)論：這個實驗說明聲音要靠介質(zhì)傳播，在相同條件下，聲音在固體中比在空氣中傳播得快，即固體的傳聲效果更好一些.