【目的和要求】
了解音调高低与声源振动频率的关系和响度大小与声源振幅的关系。
【仪器和器材】
发音齿轮(齿数为40、50、60、80),转台,硬纸片,音叉(附共鸣箱),音叉槌,吊在支架上的轻质小球。
【实验方法】
1.音调与频率的关系
把发音齿轮固定在转台上,摇动转台,使齿轮匀速转动。再拿一块硬纸片接触其中一个齿轮的锯齿,如图1.55-1所示。纸片就振动起来,发出声音。改变转台的转速,可以听到纸片发出的声音音调也随着改变。转速越大,音调越高。
保持齿轮的转速不变,用硬纸片接触不同的齿轮,纸片就发出不同音调的声音。齿轮的齿数越多,硬纸片和它接触时发出声音的音调就越高。
实验表明:声音的音调是由声源振动的频率决定的。频率越大,音调越高;频率越小,音调越低。
2.响度与振幅的关系
将音叉插在共鸣箱上,将吊在支架上的轻质小球贴近音叉的一叉股。用音叉槌轻敲一下音叉,小球被推开的幅度不大,音叉发出的声音响度小;重敲一下音叉,小球被推开的幅度增大,音叉发出的声音响度增大。表明声源振动的振幅越大,响度越大;振幅越小,响度越小。
【注意事项】
发音齿轮轴上的螺帽必须拧紧,以防齿轮打滑,影响实验效果或被甩出伤人、损坏齿轮。
【参考资料】
1.音调与频率的关系,还可用验音盘(图1.55-2甲)来演示。把验音盘固定在转台的轴上,用橡皮管把吹气管和皮唧连接起来,并把吹气嘴固定在支架上,对准某一列小孔(图1.55-2乙)。转动转台,使验音盘匀速转动,然后踏动皮唧,用吹气嘴对准验音盘上的小孔吹气(用口吹也可以),空气柱振动发声。把吹气嘴从验音盘边缘向中心移动(不用最里面一列不均匀小孔),保持转速不变,得出音调与频率的关系。
2.音调与频率的关系,还可用两个频率不同的音叉直接演示。办法是在每个音叉的叉股上固定—根细钢针,另备一块被烟熏黑的玻璃板。用音叉槌敲击音叉,使两音叉振动发声,并同时匀速地在玻璃板上移动。移动时必须注意要使两音叉的钢针尖恰好与玻璃板接触,在玻璃板上得到如图1.55-3所示的两条曲线。比较两条曲线,得出频率与音调的关系。
3.用上述的一个音叉和熏黑的玻璃板,在音叉槌轻击和重击两种情况下,在玻璃板上得到如图1.55-4所示的两条曲线。比较两条曲线,得出响度与振幅的关系。
编者提示:本小实验可辅以“声现象”部分的物理实验教学,以此培养和提高学生的实验能力和素养。
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