Question

在學習吉他演奏的過程中，小華發現琴弦發出聲音的音調高低是受各種因素影響的，他決定對此進行探究，經過和同學們討論提出了以下猜想：
猜想一：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的橫截面積有關．
猜想二：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的長短有關．
猜想三：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的材料有關．
為了驗證上述猜想是否正確，他們找到了下表所列9種規格的琴弦．因為音調的高低取決于聲源振動的頻率，于是借來一個能夠測量振動頻率的儀器進行實驗：

編號	材料	長度（cm）	橫截面積（mm2）
A	銅	60	0.76
B	銅	60	0.89
C	銅	60	1.02
D	銅	80	0.76
E	銅
F	銅	100	0.76
G	銅	80	1.02
H	尼龍	80	1.02
I	尼龍	100	1.02

（1）為了驗證猜想一，應選用編號為①

A、B、C

 的琴弦進行實驗．為了驗證猜想二，應選用編號為②

A、D、F

的琴弦進行實驗．表中有的材料還沒有填全，為了驗證猜想三必須知道該項內容，請在表中填上所缺數據，并指出應選用編號為 ③

D、G、H

 的琴弦進行實驗．
（2）隨著實驗的進行，小華又覺得琴弦音調的高低，可能還與琴弦的松緊程度有關，為了驗證這一猜想必須進行的操作和分析是：

取任意編號的一種琴弦，調整其松緊程度，用相同的力撥動琴弦，比較音調的高低

．
（3）課本上所涉及的探究實驗中，有些實驗的研究方法與上述方法相似，例如

探究電流與電壓、電阻的關系

．

Answer 1

分析：（1）猜想琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的橫截面積、琴弦的長短、琴弦的材料有關．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，控制琴弦的長度和材料不變．探究琴弦發出聲音的音調高低與琴弦的長短的關系時，控制橫截面積和材料不變．琴弦發出聲音的音調高低與琴弦的材料的關系時，控制橫截面積和長度不變．
（2）猜想琴弦發出聲音的音調高低，可能與松緊有關，控制琴弦的長度、橫截面積、材料都不變．
（3）在研究多因素（變量）的問題時，通常會用到控制變量法，可聯想學過的知識，從中找出符合條件的實驗或例子即可．

解答：解：（1）為驗證猜想一，可選擇長度和材料都相同，而橫截面積不同的琴弦A、B、C進行研究．
為驗證猜想二，應選擇橫截面積和材料都相同，而長度不同的琴弦A、D、F進行研究．
為了驗證猜想三，應選擇橫截面積和長度都相同，而材料不同的琴弦D、G、H進行研究，故長度為80cm，橫截面積都是1.02mm²．表格如下：

編號	材料	長度（cm）	橫截面積（mm）
A	銅	60	0.76
B	銅	60	0.89
C	銅	60	1.02
D	銅	80	0.76
E	銅	80	1.02
F	銅	100	0.76
G	鋼	80	1.02
H	尼龍	80	1.02
I	尼龍	100	1.02

（2）探究琴弦音調的高低與琴弦的松緊程度的關系時，需要使用同一種琴弦，且控制撥弦的力相同、弦的松緊程度不同，來研究音調高低和琴弦的松緊程度的關系．
（3）在探究有多個變化因素的問題時，只讓其中一個因素發生變化，保持其它因素不變，這種方法叫控制變量法，例如探究電流與電壓、電阻的關系．
故答案為：（1）A、B、C；A、D、F；如上表所示，D、G、H；（2）選取一根琴弦，用一定大小的力拉緊琴弦，撥動琴弦測出此時的頻率，然后改用不同大小的力拉緊琴弦，分別測出相應的頻率，重復三次，進行比較分析；（3）探究電流與電壓、電阻的關系（答案合理即可）．

點評：一個物理量受多個因素影響時，探究其中一個因素和物理量的關系時，控制其他因素不變，這種方法是控制變量法，在物理探究實驗中經常用到，一定要掌握．