Question

在學習演奏小提琴的過程中，小明和同學們發現弦樂器的琴弦發出聲音的音調受很多因素的影響，他們決定對這種現象進行探究，經討論后提出以下猜想：
猜想一：琴弦發出聲音的音調可能與琴弦的材料有關；
猜想二：琴弦發出聲音的音調可能與琴弦的長短有關；
猜想三：琴弦發出聲音的音調可能與琴弦的橫截面積有關．
為了驗證以上猜想是否正確，他們找到了一些不同規格的琴弦，如下表：

編號	琴弦的材料	琴弦的長度/cm	琴弦的橫截面積/mm2
①	鋼	20	0.3
②	鋼
③	鋼	40	0.5
④	尼龍絲	30	0.5
⑤	尼龍絲	40	0.5

（1）為了驗證猜想一，應選用編號為

③

、

⑤

的琴弦進行實驗．
（2）為了驗證猜想二，應選用編號為

④

、

⑤

的琴弦進行實驗．
（3）為了驗證猜想三，小明選用編號為

①

、

②

的琴弦進行實驗，則表中缺少的數據應為

20

，

0.5

．

Answer 1

分析：探究琴弦發出聲音的音調高低與琴弦的材料的關系時，需控制琴弦的長度和橫截面積不變．
探究琴弦發出聲音的音調高低與琴弦的長短的關系時，控制琴弦的材料和橫截面積不變．
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，控制琴弦的材料和長度不變．
根據控制變量法的要求，分析表中實驗數據，然后答題．

解答：解：（1）要驗證猜想一：琴弦發出聲音的音調可能與琴弦的材料有關，應該控制琴弦的長度和橫截面積相同而琴弦的材料不同，由表中實驗數據可知，應選編號為③⑤的琴弦進行實驗；
（2）要驗證猜想二：琴弦發出聲音的音調可能與琴弦的長短有關，應該控制琴弦的材料和橫截面積相同而琴弦的長度不同，由表中實驗數據可知，應選編號為④⑤的琴弦進行實驗；
（3）要驗證猜想三：琴弦發出聲音的音調可能與琴弦的橫截面積有關，應控制琴弦的材料和長度相同而橫截面積不同，由表中實驗數據可知，應選編號為①②的琴弦進行實驗，表中缺少的數據為：琴弦長度為20cm，琴弦橫截面積為0.5mm²；
故答案為：（1）③⑤；（2）④⑤；（3）①②；20；0.5．

點評：琴弦發出聲音的音調受很多因素的影響，物理學中對于多因素的問題，常常采用控制變量的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題，每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．