某興趣小組計(jì)劃探究“鋁棒的發(fā)聲”。同學(xué)們使用一根表面光滑的實(shí)心鋁棒,一只手捏住鋁棒的中間部位,另一只手的拇指和食指粘少許松香粉,在鋁棒表面由手捏部位向外端摩擦,可以聽見鋁棒發(fā)出聲音,而且發(fā)現(xiàn)在不同情況下鋁棒發(fā)聲的頻率是不同的,為了探究鋁棒發(fā)聲頻率的影響因素,該興趣小組找到不同規(guī)格的鋁棒、虛擬示波器等器材進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)前同學(xué)們提出了以下猜想:
猜想A:鋁棒發(fā)聲的頻率可能和鋁棒的橫截面積有關(guān)
猜想B:鋁棒發(fā)聲的頻率可能和鋁棒的長度有關(guān)
猜想C:鋁棒發(fā)聲的頻率可能和手捏鋁棒的部位有關(guān)
為了驗(yàn)證猜想A,同學(xué)們選擇4根鋁棒,每次均捏住鋁棒的中間部位,由手捏部位向外端摩擦,實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)記錄于下面的表格中,在2%的誤差允許范圍內(nèi)(頻率相差在70Hz以內(nèi))的測量值可以認(rèn)為是相等的。
實(shí)心鋁棒 |
鋁棒長度L/×10-2m |
橫截面積S/×10-5m2 |
頻率f/Hz |
1 |
71 |
2.9 |
3500 |
2 |
78 |
2.9 |
3146 |
3 |
71 |
5.2 |
3530 |
4 |
78 |
11.7 |
3134 |
(1)分析表格中數(shù)據(jù),可知鋁棒的發(fā)聲頻率與橫截面積是
無關(guān)
無關(guān)
的。(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)
(2)為了驗(yàn)證猜想B,同學(xué)們選擇橫截面積均為2.9×10
-5m
2的鋁棒,實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)記錄于下面的表格中,同學(xué)們從表中前兩列數(shù)據(jù)很難得出頻率f與長度L之間的關(guān)系,他們利用圖象法處理數(shù)據(jù),畫出了頻率f與長度的倒數(shù)
的關(guān)系如圖所示,分析可知發(fā)生頻率f與鋁棒的長度L的關(guān)系是
成反比關(guān)系
成反比關(guān)系
。
實(shí)心鋁棒 |
鋁棒長度L/×10-2m |
頻率f/Hz |
鋁棒長度倒數(shù)1/L(m-1) |
1 |
50 |
5000 |
2 |
2 |
71 |
3500 |
1.4 |
3 |
78 |
3146 |
1.28 |
4 |
91 |
2700 |
1.1 |
5 |
105 |
2375 |
0.95 |
(3)同學(xué)們又通過實(shí)驗(yàn)探究了鋁棒發(fā)聲的頻率和手捏鋁棒部位的關(guān)系,在實(shí)驗(yàn)過程中,有同學(xué)們將發(fā)聲的鋁棒一端插入水中,可以看到
水花四濺
水花四濺
現(xiàn)象,有同學(xué)用手迅速握住正在發(fā)聲的鋁棒,可以聽見聲音很快衰減,原因是
振幅減小,響度減小
振幅減小,響度減小
。