探究水瓶琴的音調(diào)

劉愛成

★發(fā)現(xiàn)并提出問題★

聲音是由發(fā)聲體的振動產(chǎn)生的，振動的頻率越高，音調(diào)越高，振動的頻率越低，音調(diào)越低.那么對于右圖所示的八年級《物理》（人教版）上冊第２４頁第４題講到的水瓶琴，當用筷子（或細金屬棒）敲擊時，發(fā)出的聲音是由什么振動引起的呢？它的音調(diào)的高低由什么決定呢？

★進行猜想（并說明理由）★

（１）由管樂器的發(fā)聲原理可知，用筷子敲瓶子時，由于水的上端有一段空氣柱，所以瓶子發(fā)出的響聲是由于瓶中空氣柱振動產(chǎn)生的，并且瓶子裝水越多，瓶中的空氣柱越短，音調(diào)越高.

（２）由打擊樂器的發(fā)聲原理可知，用筷子敲瓶子時，瓶子發(fā)出的響聲是由于瓶體和瓶內(nèi)的水共同振動產(chǎn)生的.裝水越少的瓶子振動越快，音調(diào)越高；裝水越多的瓶子振動越慢，音調(diào)越低.

★進行實驗★

（１）采用控制變量法.先用一個啤酒瓶，往瓶子里邊灌水，在灌水的同時，不斷敲擊啤酒瓶，發(fā)現(xiàn)隨著水面高度的增加，空氣柱越來越短，音調(diào)越來越低，說明瓶子發(fā)出的聲音不是空氣柱振動產(chǎn)生的，否則音調(diào)應(yīng)該越來越高.所以猜想（１）錯誤.

（２）用兩個瓶子，一個不灌水，一個灌入 高度的水.敲擊瓶子，比較音調(diào)的高低和音色的變化.發(fā)現(xiàn)用筷子分別敲這兩個瓶子時，它們發(fā)出聲音的音色相同，只是敲空瓶子時發(fā)出的聲音音調(diào)高，灌水后的瓶子發(fā)出的聲音音調(diào)低.所以敲水瓶時的響聲是瓶體和瓶內(nèi)的水共同振動產(chǎn)生的，裝水越多的瓶子，敲擊時振動的頻率越低，發(fā)出聲音的音調(diào)就越低.所以猜想（２）正確.

★實驗注意事項★

１． 在敲擊啤酒瓶時，要注意敲擊的部位和輕重，認真調(diào)節(jié)水面的高度，細心比對音調(diào)的高低.

２． 不要受題目中“８個相同的水瓶中灌入不同高度的水，敲擊它們，就可以發(fā)出‘１ ２ ３ ４ ５ ６ ７的聲音來”的影響.如果按照教材中瓶子的順序排列，敲擊時從左至右是按照７ ６ ５ ４ ３ ２ １的音節(jié)順序排列的.

３． 如果用嘴貼著瓶子吹，也能夠比較出音調(diào)的高低，只是空氣柱越長，振動的頻率越低，音調(diào)會越低；空氣柱越短，振動的頻率越高，音調(diào)會越高．只要瓶子中的空氣柱的長度合適，同樣能夠發(fā)出 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７的聲音來.

同學(xué)們回家要反復(fù)地實驗，認真地探索，不僅能掌握探究的方法，還能體驗到成功的樂趣.

責任編輯 程哲

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文?！?/p>