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二、开展科学探究实验
环节
实验准备：
①号杯:装水至距离杯口1厘米处
②号杯:装水至半满
③号杯:装水至$\frac{1}{4}$处
④号杯:只装少量水(约1厘米深)
探究一:水量与音高
探究二:力度与响度
发现与原理:
请根据你的实验,尝试总结规律
记录
用同样的力度轻轻敲击每个杯口,作好记录:
音最高的是号杯;声音最低的是号杯;水面波纹最明显的是号杯
选择①号杯(水最多),先轻轻敲击,观察水面;再用力敲击,观察水面,作好记录:
力度越大,水面波动越,声音越
环节
实验准备：
①号杯:装水至距离杯口1厘米处
②号杯:装水至半满
③号杯:装水至$\frac{1}{4}$处
④号杯:只装少量水(约1厘米深)
探究一:水量与音高
探究二:力度与响度
发现与原理:
请根据你的实验,尝试总结规律
记录
用同样的力度轻轻敲击每个杯口,作好记录:
音最高的是号杯;声音最低的是号杯;水面波纹最明显的是号杯选择①号杯(水最多),先轻轻敲击,观察水面;再用力敲击,观察水面,作好记录:
力度越大,水面波动越,声音越
答案
探究一：④；①；④
探究二：剧烈（明显）；大（响亮）
实验规律总结：敲击装水的杯子时，杯内水量越少，音高越高，水量越多音高越低；敲击力度越大，物体振动幅度越大，水面波动越显著，声音的响度就越大。
探究二：剧烈（明显）；大（响亮）
实验规律总结：敲击装水的杯子时，杯内水量越少，音高越高，水量越多音高越低；敲击力度越大，物体振动幅度越大，水面波动越显著，声音的响度就越大。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合声学中声音的音高和响度的影响因素分析：
1. 探究一（水量与音高、波纹）：敲击装水的杯子时，振动的物体是杯子和杯中的水。音高由振动频率决定，水量越少，杯子和水的总质量越小，振动频率越高，音高越高；水量越多，振动频率越低，音高越低。水面波纹的明显程度和振动幅度有关，水量少的杯子振动时幅度更大，波纹更明显。因此对比四个杯子，④号杯水量最少，音最高；①号杯水量最多，音最低；④号杯水量最少，振动幅度大，水面波纹最明显。
2. 探究二（力度与响度）：敲击力度越大，杯子振动的幅度越大，水面的波动就越剧烈，声音的响度（大小）就越大。
【解析】
探究一：
声音最高的杯子：敲击时，振动体为杯和水，水量越少振动频率越高，音高越高。④号杯水量最少，故声音最高；
声音最低的杯子：①号杯水量最多，振动频率最低，故声音最低；
水面波纹最明显的杯子：水量少的杯子振动幅度大，④号杯水量最少，振动幅度大，故水面波纹最明显。
探究二：
敲击力度越大，杯子振动幅度越大，水面波动越剧烈，声音的响度越大，因此力度越大，水面波动越剧烈，声音越大。
【答案】
探究一：④；①；④
探究二：剧烈；大
实验规律：敲击装水的杯子时，杯内水量越少，音高越高，水量越多音高越低；敲击力度越大，物体振动幅度越大，水面波动越显著，声音的响度就越大。
【知识点】
音高与振动频率、响度与振动幅度
【点评】
本题为声学基础实验题，通过探究实验直观考查音高和响度的影响因素，结合实验现象分析规律，贴近生活，难度较低，易于学生理解掌握。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需结合声学中声音的音高和响度的影响因素分析：
1. 探究一（水量与音高、波纹）：敲击装水的杯子时，振动的物体是杯子和杯中的水。音高由振动频率决定，水量越少，杯子和水的总质量越小，振动频率越高，音高越高；水量越多，振动频率越低，音高越低。水面波纹的明显程度和振动幅度有关，水量少的杯子振动时幅度更大，波纹更明显。因此对比四个杯子，④号杯水量最少，音最高；①号杯水量最多，音最低；④号杯水量最少，振动幅度大，水面波纹最明显。
2. 探究二（力度与响度）：敲击力度越大，杯子振动的幅度越大，水面的波动就越剧烈，声音的响度（大小）就越大。
【解析】
探究一：
声音最高的杯子：敲击时，振动体为杯和水，水量越少振动频率越高，音高越高。④号杯水量最少，故声音最高；
声音最低的杯子：①号杯水量最多，振动频率最低，故声音最低；
水面波纹最明显的杯子：水量少的杯子振动幅度大，④号杯水量最少，振动幅度大，故水面波纹最明显。
探究二：
敲击力度越大，杯子振动幅度越大，水面波动越剧烈，声音的响度越大，因此力度越大，水面波动越剧烈，声音越大。
【答案】
探究一：④；①；④
探究二：剧烈；大
实验规律：敲击装水的杯子时，杯内水量越少，音高越高，水量越多音高越低；敲击力度越大，物体振动幅度越大，水面波动越显著，声音的响度就越大。
【知识点】
音高与振动频率、响度与振动幅度
【点评】
本题为声学基础实验题，通过探究实验直观考查音高和响度的影响因素，结合实验现象分析规律，贴近生活，难度较低，易于学生理解掌握。
【难度系数】
0.7
三、列举生活中应用此原理的例子
【跨学科·物理】请你通过查阅资料（新闻、科普文章等），寻找另一个中国在航空航天、桥梁建筑、精密制造或环境保护等领域，巧妙应用或控制、利用振动原理的科技成就。
应用一：高速铁路上的“无砟轨道”，通过特殊的弹性材料吸收列车行驶的振动，既降低噪音，又让350公里时速的列车像“贴地飞行”一样平稳。
应用二：中国研发的“超声碎石机”，利用高频振动“击碎”体内结石，不用开刀就能治病，是振动原理的暖心应用。
应用三：
【跨学科·物理】请你通过查阅资料（新闻、科普文章等），寻找另一个中国在航空航天、桥梁建筑、精密制造或环境保护等领域，巧妙应用或控制、利用振动原理的科技成就。
应用一：高速铁路上的“无砟轨道”，通过特殊的弹性材料吸收列车行驶的振动，既降低噪音，又让350公里时速的列车像“贴地飞行”一样平稳。
应用二：中国研发的“超声碎石机”，利用高频振动“击碎”体内结石，不用开刀就能治病，是振动原理的暖心应用。
应用三：
答案
我国嫦娥五号探月工程搭载的振动式月壤采样设备，依靠可控的高频振动驱动采样探头深入月面之下，高效采集到了月球地下的月壤样本，顺利完成我国首次月球采样返回任务，是振动原理在深空探测领域的创新应用。
解析
【分析】
首先明确题目要求：需寻找中国在航空航天、桥梁建筑等指定领域中，应用振动原理的科技成就。解题思路是：先回忆中国重大科技成果，筛选出涉及振动原理应用的项目，结合振动原理的作用，整理成符合要求的例子。
【解析】
根据题目要求，从航空航天领域选取中国嫦娥五号探月工程的相关成果：嫦娥五号搭载的振动式月壤采样设备，利用可控的高频振动驱动采样探头，深入月面采集地下月壤，这一应用巧妙利用了振动原理，属于中国在深空探测领域对振动原理的创新应用，符合题目要求。
【答案】
我国嫦娥五号探月工程搭载的振动式月壤采样设备，依靠可控的高频振动驱动采样探头深入月面之下，高效采集到了月球地下的月壤样本，顺利完成我国首次月球采样返回任务，是振动原理在深空探测领域的创新应用。
【知识点】
振动原理、航空航天技术、科技成果应用
【点评】
本题为跨学科题目，结合物理振动原理与中国重大科技成就，考查学生对物理知识实际应用的理解，引导学生关注我国科技发展，体现了物理学科的实用性和育人价值。
【难度系数】
0.4
首先明确题目要求：需寻找中国在航空航天、桥梁建筑等指定领域中，应用振动原理的科技成就。解题思路是：先回忆中国重大科技成果，筛选出涉及振动原理应用的项目，结合振动原理的作用，整理成符合要求的例子。
【解析】
根据题目要求，从航空航天领域选取中国嫦娥五号探月工程的相关成果：嫦娥五号搭载的振动式月壤采样设备，利用可控的高频振动驱动采样探头，深入月面采集地下月壤，这一应用巧妙利用了振动原理，属于中国在深空探测领域对振动原理的创新应用，符合题目要求。
【答案】
我国嫦娥五号探月工程搭载的振动式月壤采样设备，依靠可控的高频振动驱动采样探头深入月面之下，高效采集到了月球地下的月壤样本，顺利完成我国首次月球采样返回任务，是振动原理在深空探测领域的创新应用。
【知识点】
振动原理、航空航天技术、科技成果应用
【点评】
本题为跨学科题目，结合物理振动原理与中国重大科技成就，考查学生对物理知识实际应用的理解，引导学生关注我国科技发展，体现了物理学科的实用性和育人价值。
【难度系数】
0.4
