Question

1．微风吹过，金属管风铃发出悦耳的声音．小明想探究管子发出声音的频率与管的长度、直径的关系．他选取了材料与管壁厚度都相同、长度和直径都不同的三根直管，将它们用细线悬挂，敲击后，测出各自发出声音的频率，数据如下表：

编号	长度/cm	直径/cm	频率/Hz
1	20	1.50	2131
2	30	2.00	1284
3	50	2.50	656

（1）敲击金属管时，声音是有金属管振动产生的，用大小不同的力敲击金属管，则金属管发出声音的响度将不同．三根管中音调最低的是3号管，这三根管发出的声音在空气中传播的速度是相同（相同/不同）的．
（2）根据表中数据，能否得出“管子发出声音的频率随长度、直径的增大都会减小”的结论？
请说明你的理由．答：不能（能/不能）；理由：没有控制管的长度相同或管的直径相同．
（3）若让你选择器材探究管子发出的声音的频率与长度、直径的关系，至少需要再增加一根金属管．增加的这根管若直径为2.0cm、长度可为20cm或50cm．

Answer 1

分析 （1）声音是由物体的振动产生的．音调由声音的频率决定，频率越大，音调越高；响度由发声体的振幅决定，振幅越大，响度越大；声音的传播速度与介质有关，与声音的音调和响度无关．
（2）探究频率与管子长度、直径的关系应用控制变量法．
（3）根据控制变量法，在确定金属管的直径的情况下，再进一步确定其长度．

解答 解：（1）敲击金属管时，声音是有金属管振动产生的；
用大小不同的力敲击金属管，则金属管的振幅不同，发出声音的响度将不同；
音调由发声体振动的频率决定，三根管中3号管的振动频率最低，所以音调最低的是3号管；
声音的传播速度与介质有关，与声音的音调和响度无关，所以这三根管发出的声音在空气中传播的速度是相同的．
（2）探究管子发出的声音的频率与管子长度、直径的关系应采用控制变量法，
由表中实验数据可知，实验中没有控制管子的长度相同而直径不同、或管子的长度不同而直径相同，
即没有采用控制变量法，不能根据表中实验数据得出实验结论．
（3）根据控制变量法，如果想得出管子发出声音振动的频率与长度、直径的关系，则需再增加一根直径为2.0cm，长度为20cm或50cm的金属管，分别与2号管子相比较而得出结论．
故答案为：（1）振动；响度；3；相同；（2）不能；没有控制管的长度相同或管的直径相同；（3）20；50．

点评 本题考查了判断音调的高低、实验数据分析、实验设计等问题，知道音调的决定因素、应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题．