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一、实验目的
探究发声体振动的 频率 与 音调 之间的关系。
二、实验原理
音调由发声体振动的 频率 决定:频率越 高,音调越 高;频率越 低,音调越 低。
- f — 频率(每秒振动的次数),单位:Hz(赫兹,1 Hz = 每秒振动 1 次)
- L — 钢尺伸出桌面的长度,单位:cm
- 同一把钢尺(材料、粗细不变),一端压紧固定、一端自由振动时,基频满足 f ∝ 1 / L²(悬臂梁振动规律)。
- 演示取值:以 L₀ = 10 cm 时 f₀ = 256 Hz 为基准,f = f₀·(L₀ / L)² = 256 × (10 / L)² Hz。
- 伸出越长 → 振动越慢 → 频率越低 → 音调越低;伸出越短 → 频率越高 → 音调越高。
三、实验器材
钢尺(或刻度尺)1 把;稳固桌面 1 张;本互动另配 发声演示(点击"拨动发声"可听到对应音调,便于对比)。
四、实验步骤
- 将钢尺一端用力压在桌边,使该端 固定不动,另一端伸出桌面。
- 用另一只手拨动伸出端,使其上下振动并发声,听其 音调。
- 改变 伸出长度 L(每次相差约 2~5 cm),重复拨动,比较音调高低。
- 多次测量,归纳"伸出长度 — 频率 — 音调"的关系(注意控制拨动幅度大致相同)。
五、互动模拟(可拖拽)
💡 用鼠标拖动钢尺 伸出端的黄色把手(●) 改变伸出长度 L;也可拖动下方滑块微调。点"拨动发声"可听到对应音调。刻度 0 刻线在桌边。
伸出长度 L = 10.0 cm
频率 f = 256 Hz
音调:中音
伸出长度 L:10.0 cm
六、数据记录
| 次数 | 伸出长度 L / cm | 频率 f / Hz | 音调 |
| 点击"记录当前数据"添加行 |
七、探究结论
发声体振动的 频率越高,音调越高。对同一把钢尺,伸出越长,频率越低,音调越低;伸出越短,频率越高,音调越高。频率是音调的决定因素。
八、注意事项
- 钢尺固定端必须 压紧 在桌边,否则尺子整体振动,结论不成立。
- 拨动幅度不宜过大,避免钢尺折断或碰伤;发声演示时 音量适中,保护听力。
- 比较音调时应保持拨动幅度大致相同,只改变伸出长度,做到控制变量。