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4. 小明观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的琴弦振动时，猜想：即使在弦张紧程度相同的条件下，发声音调的高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关。于是他想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确，下表是他在实验时控制的琴弦条件。
| 编 号 | 琴弦材料 | 琴弦的长度/cm | 琴弦的横截面积/mm² |
| --- | --- | --- | --- |
| A | 铜 | 40 | 0.5 |
| B | 尼龙丝 | 40 | 0.5 |
| C | 尼龙丝 |
| 0.5 |
| D | 钢 | 20 | 0.3 |
| E | 钢 | 20 | 0.7 |
（1）如果想探究弦发声的音调与弦的粗细的关系，你认为他应该选用表中编号为
（2）想探究弦的音调与弦的长度的关系应选
（3）本实验中对选中同一组材料进行多次实验的目的是
（4）探究过程通常采用下列一些步骤：A. 设计并进行实验；B. 分析与论证；C. 提出问题；D. 猜想与假设；E. 得出结论等，你认为小明要完成本实验探究的过程，所采用的合理顺序应该是
| 编 号 | 琴弦材料 | 琴弦的长度/cm | 琴弦的横截面积/mm² |
| --- | --- | --- | --- |
| A | 铜 | 40 | 0.5 |
| B | 尼龙丝 | 40 | 0.5 |
| C | 尼龙丝 |
| 0.5 || D | 钢 | 20 | 0.3 |
| E | 钢 | 20 | 0.7 |
（1）如果想探究弦发声的音调与弦的粗细的关系，你认为他应该选用表中编号为
D、E
（填编号）的弦，由生活经验猜想，弦的音调与其粗细有关
（有关/无关）。（2）想探究弦的音调与弦的长度的关系应选
B、C
，想探究弦的音调与弦的材料的关系应选A、B
。本探究实验所用的方法叫作控制变量
法。（3）本实验中对选中同一组材料进行多次实验的目的是
得到普遍规律
。（4）探究过程通常采用下列一些步骤：A. 设计并进行实验；B. 分析与论证；C. 提出问题；D. 猜想与假设；E. 得出结论等，你认为小明要完成本实验探究的过程，所采用的合理顺序应该是
CDABE
（只填序号）。答案
4. (1) D、E 有关 (2) B、C A、B 控制变量 (3) 得到普遍规律 (4) CDABE
解析
【分析】
本题探究弦乐器音调的影响因素，需运用控制变量法：探究某一因素对音调的影响时，需保持其他因素不变，仅改变该因素。实验步骤遵循科学探究的一般流程，多次实验的目的是避免偶然性，得到普遍规律。
【解析】
（1）探究音调与弦粗细的关系，需控制弦的材料、长度相同，仅改变横截面积。表格中D（钢、20cm、0.3mm²）和E（钢、20cm、0.7mm²）符合条件，故选D、E；生活中弦越粗振动越慢，音调越低，因此音调与粗细有关。
（2）探究音调与弦长度的关系，需控制材料、横截面积相同，仅改变长度，B（尼龙丝、40cm、0.5mm²）和C（尼龙丝、30cm、0.5mm²）符合，故选B、C；探究音调与材料的关系，需控制长度、横截面积相同，仅改变材料，A（铜、40cm、0.5mm²）和B（尼龙丝、40cm、0.5mm²）符合，故选A、B；该实验方法为控制变量法。
（3）本实验多次实验是为了避免实验偶然性，得到普遍规律。
（4）科学探究的合理步骤为：先提出问题（C），再猜想与假设（D），接着设计并进行实验（A），然后分析与论证（B），最后得出结论（E），即顺序为CDABE。
【答案】
(1) D、E；有关 (2) B、C；A、B；控制变量 (3) 得到普遍规律 (4) CDABE
【知识点】
音调的影响因素；控制变量法；科学探究步骤
【点评】
本题围绕弦乐器音调的影响因素展开，核心考查控制变量法的应用，属于初中物理基础实验题，需学生熟练掌握控制变量法在探究实验中的运用，以及科学探究的基本流程，难度适中。
【难度系数】
0.3
本题探究弦乐器音调的影响因素，需运用控制变量法：探究某一因素对音调的影响时，需保持其他因素不变，仅改变该因素。实验步骤遵循科学探究的一般流程，多次实验的目的是避免偶然性，得到普遍规律。
【解析】
（1）探究音调与弦粗细的关系，需控制弦的材料、长度相同，仅改变横截面积。表格中D（钢、20cm、0.3mm²）和E（钢、20cm、0.7mm²）符合条件，故选D、E；生活中弦越粗振动越慢，音调越低，因此音调与粗细有关。
（2）探究音调与弦长度的关系，需控制材料、横截面积相同，仅改变长度，B（尼龙丝、40cm、0.5mm²）和C（尼龙丝、30cm、0.5mm²）符合，故选B、C；探究音调与材料的关系，需控制长度、横截面积相同，仅改变材料，A（铜、40cm、0.5mm²）和B（尼龙丝、40cm、0.5mm²）符合，故选A、B；该实验方法为控制变量法。
（3）本实验多次实验是为了避免实验偶然性，得到普遍规律。
（4）科学探究的合理步骤为：先提出问题（C），再猜想与假设（D），接着设计并进行实验（A），然后分析与论证（B），最后得出结论（E），即顺序为CDABE。
【答案】
(1) D、E；有关 (2) B、C；A、B；控制变量 (3) 得到普遍规律 (4) CDABE
【知识点】
音调的影响因素；控制变量法；科学探究步骤
【点评】
本题围绕弦乐器音调的影响因素展开，核心考查控制变量法的应用，属于初中物理基础实验题，需学生熟练掌握控制变量法在探究实验中的运用，以及科学探究的基本流程，难度适中。
【难度系数】
0.3
5. 在观看交响乐队演奏的过程中，小华发现同属于管乐器的圆号、小号、长号、大号发出声音的高低各不相同，他决定对此进行研究。经过和同学们讨论，提出了以下猜想：
猜想一：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的长度有关。
猜想二：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的横截面积（粗细）有关。
小华找来了两个未使用过的一次性注射器制成了哨子（如图所示）。注射器的规格分别为2.5 mL和5 mL。他一边吹哨子一边调整注射器内空气柱的长度，同时利用专用仪器测出声音的频率和响度，详见下表。
（1）选用序号为A、B、C的三次实验作对比，可以得出：当空气柱的
（2）选用序号为
（3）序号为C、F的两次实验中，响度大的是
（4）本次实验应用的科学探究方法是
猜想一：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的长度有关。
猜想二：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的横截面积（粗细）有关。
小华找来了两个未使用过的一次性注射器制成了哨子（如图所示）。注射器的规格分别为2.5 mL和5 mL。他一边吹哨子一边调整注射器内空气柱的长度，同时利用专用仪器测出声音的频率和响度，详见下表。
（1）选用序号为A、B、C的三次实验作对比，可以得出：当空气柱的
横截面积
相同时，管内空气柱越短，音调越高
。（2）选用序号为
A、D
的两次实验作对比，可以得出：当空气柱的长度
相同时，管内空气柱横截面积越大，音调越低
。（3）序号为C、F的两次实验中，响度大的是
F
。（4）本次实验应用的科学探究方法是
控制变量法
。答案
5. (1) 横截面积 高 (2) A、D 长度 低 (3) F 控制变量法
解析
【分析】
本题围绕管乐器音调的影响因素展开，核心是运用控制变量法分析实验数据。解题思路：（1）对比A、B、C三次实验，需先确定控制的变量，观察到它们的空气柱横截面积相同，仅长度不同，由此推导音调与长度的关系；（2）探究音调与横截面积的关系时，要控制空气柱长度相同，改变横截面积，找到符合条件的实验序号后分析音调变化；（3）直接对比C、F两次实验的响度数据即可得出结果；（4）整个实验过程中，每次只改变一个探究变量，控制其他变量不变，对应科学方法为控制变量法。
【解析】
（1）A、B、C三次实验中，注射器规格一致，说明空气柱横截面积相同，空气柱长度依次减小，测得的音调（频率）逐渐升高，因此结论为：当空气柱的横截面积相同时，空气柱越短，音调越高。
（2）要探究音调与横截面积的关系，需控制空气柱长度相同、改变横截面积，符合条件的是A、D两次实验；A的空气柱横截面积小，D的横截面积大，测得D的音调更低，因此结论为：当空气柱的长度相同时，横截面积越大，音调越低。
（3）对比C、F两次实验的响度数据，可知F的响度更大。
（4）实验中每次仅改变一个探究变量，控制其余变量不变，应用的科学探究方法是控制变量法。
【答案】
(1) 横截面积 高 (2) A、D 长度 低 (3) F (4) 控制变量法
【知识点】
音调与频率的关系、控制变量法
【点评】
本题是声学基础实验题，重点考查控制变量法的应用，通过具体实验数据推导结论，难度适中，适合学生巩固声学核心知识点。
【难度系数】
0.5
本题围绕管乐器音调的影响因素展开，核心是运用控制变量法分析实验数据。解题思路：（1）对比A、B、C三次实验，需先确定控制的变量，观察到它们的空气柱横截面积相同，仅长度不同，由此推导音调与长度的关系；（2）探究音调与横截面积的关系时，要控制空气柱长度相同，改变横截面积，找到符合条件的实验序号后分析音调变化；（3）直接对比C、F两次实验的响度数据即可得出结果；（4）整个实验过程中，每次只改变一个探究变量，控制其他变量不变，对应科学方法为控制变量法。
【解析】
（1）A、B、C三次实验中，注射器规格一致，说明空气柱横截面积相同，空气柱长度依次减小，测得的音调（频率）逐渐升高，因此结论为：当空气柱的横截面积相同时，空气柱越短，音调越高。
（2）要探究音调与横截面积的关系，需控制空气柱长度相同、改变横截面积，符合条件的是A、D两次实验；A的空气柱横截面积小，D的横截面积大，测得D的音调更低，因此结论为：当空气柱的长度相同时，横截面积越大，音调越低。
（3）对比C、F两次实验的响度数据，可知F的响度更大。
（4）实验中每次仅改变一个探究变量，控制其余变量不变，应用的科学探究方法是控制变量法。
【答案】
(1) 横截面积 高 (2) A、D 长度 低 (3) F (4) 控制变量法
【知识点】
音调与频率的关系、控制变量法
【点评】
本题是声学基础实验题，重点考查控制变量法的应用，通过具体实验数据推导结论，难度适中，适合学生巩固声学核心知识点。
【难度系数】
0.5
