探究水瓶琴的音调

刘爱成

★发现并提出问题★

声音是由发声体的振动产生的，振动的频率越高，音调越高，振动的频率越低，音调越低.那么对于右图所示的八年级《物理》（人教版）上册第２４页第４题讲到的水瓶琴，当用筷子（或细金属棒）敲击时，发出的声音是由什么振动引起的呢？它的音调的高低由什么决定呢？

★进行猜想（并说明理由）★

（１）由管乐器的发声原理可知，用筷子敲瓶子时，由于水的上端有一段空气柱，所以瓶子发出的响声是由于瓶中空气柱振动产生的，并且瓶子装水越多，瓶中的空气柱越短，音调越高.

（２）由打击乐器的发声原理可知，用筷子敲瓶子时，瓶子发出的响声是由于瓶体和瓶内的水共同振动产生的.装水越少的瓶子振动越快，音调越高；装水越多的瓶子振动越慢，音调越低.

★进行实验★

（１）采用控制变量法.先用一个啤酒瓶，往瓶子里边灌水，在灌水的同时，不断敲击啤酒瓶，发现随着水面高度的增加，空气柱越来越短，音调越来越低，说明瓶子发出的声音不是空气柱振动产生的，否则音调应该越来越高.所以猜想（１）错误.

（２）用两个瓶子，一个不灌水，一个灌入 高度的水.敲击瓶子，比较音调的高低和音色的变化.发现用筷子分别敲这两个瓶子时，它们发出声音的音色相同，只是敲空瓶子时发出的声音音调高，灌水后的瓶子发出的声音音调低.所以敲水瓶时的响声是瓶体和瓶内的水共同振动产生的，装水越多的瓶子，敲击时振动的频率越低，发出声音的音调就越低.所以猜想（２）正确.

★实验注意事项★

１． 在敲击啤酒瓶时，要注意敲击的部位和轻重，认真调节水面的高度，细心比对音调的高低.

２． 不要受题目中“８个相同的水瓶中灌入不同高度的水，敲击它们，就可以发出‘１ ２ ３ ４ ５ ６ ７的声音来”的影响.如果按照教材中瓶子的顺序排列，敲击时从左至右是按照７ ６ ５ ４ ３ ２ １的音节顺序排列的.

３． 如果用嘴贴着瓶子吹，也能够比较出音调的高低，只是空气柱越长，振动的频率越低，音调会越低；空气柱越短，振动的频率越高，音调会越高．只要瓶子中的空气柱的长度合适，同样能够发出 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７的声音来.

同学们回家要反复地实验，认真地探索，不仅能掌握探究的方法，还能体验到成功的乐趣.

责任编辑 程哲

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”