Question

5．在学习吉他演奏过程中，小明发现琴弦发出声音 的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研 究，经过和同学们讨论，提出以下猜想：
猜想  1：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；
猜想  2：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；
猜想  3：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关．
为了验证上述猜想是否正确，他们找到了如表所列的9 种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的
频率，于是借来了一个能够测量振动频率的仪器进行实验．

编号	材料	长度（cm）	横截面积（mm2）
A	铜	60	0.76
B	铜	60	0.89
C	铜	60	1.02
D	铜	80	0.76
E	铜
F	铜	100	0.76
G	钢	80	1.02
H	尼龙	80	1.02
I	尼龙	100	0.89

（1）如果选用编号为 A、D、F   的琴弦进行实验，是为了验证猜想2；
（2）为了验证猜想 2，小明选用了编号为 C、H、I  的琴弦进行实验，他这样的选择不合理（选填“合理”或“不合理”），原因是C、H、I琴弦的材料、横截面积不同；
（3）为了验证猜想  3，请填如表中所缺数据：长度为80cm，横截面积为1.02mm²；
（4）随着实验的进行，小明又觉得琴弦音调的高低与琴弦的松紧程度有关，为了验证这一 猜想，必须进行的操作是：选取材料、长短、粗细相同的琴弦，调整它们的松紧程度不同．

Answer 1

分析 （1）猜想琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积、琴弦的长短、琴弦的材料有关．
探究琴弦发出声音的音调高低与琴弦的横截面积的关系时，控制琴弦的长度和材料不变．
探究琴弦发出声音的音调高低与琴弦的长短的关系时，控制横截面积和材料不变．
（2）琴弦发出声音的音调高低与琴弦的材料的关系时，控制横截面积和长度不变．
（3）猜想琴弦发出声音的音调高低，可能与松紧有关，控制琴弦的长度、横截面积、材料都不变．

解答 解：（1）A、D、F琴弦的横截面积和材料都相同，而长度不同，故是为了验证琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关．
（2）如果验证猜想：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关，应控制琴弦的材料和横截面积相同，长短不同，而C与H、I的材料、横截面积不同，故选择 C、H、I  的琴弦进行实验不合理．
（3）如果验证猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关，应控制长度和横截面积相同，故表格应该填入与G、H的数据相同，即80、1.02．
（4）探究琴弦音调的高低还与琴弦的松紧程度有关，控制琴弦的长度、横截面积、材料都不变，改变两者的松紧，比较音调的高低．
故答案为：（1）2；（2）不合理； C、H、I  琴弦的材料、横截面积不同；（3）80；1.02；（4）选取材料、长短、粗细相同的琴弦，调整它们的松紧程度不同．

点评 一个物理量受多个因素影响时，探究其中一个因素和物理量的关系时，采用控制变量法．控制变量法在探究类似的物理问题时，经常用到，所以要会理解应用．