浅析频率跟振动体的体积之关系
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浅析频率跟振动体的体积之关系
作者：刘少龙
来源：《中学物理·初中》2014年第01期
人教版八年级上册在研究音调跟频率的关系时这样描述：如图1所示，将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边. 拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢. 改变钢尺伸出桌边的长度，再次拨动. 注意使钢尺振动的幅度大致相同. 比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声的音调.
北师大版八年级上册教材在研究音调与频率的关系时这样描述：将一根较窄的长度约30 cm 的钢锯条紧压在桌面的边沿，使它绝大部分都伸出来. 拨动它的端部，可以看出锯条在振动. 然后回缩一些，约伸出全长的3/4～2/3，再拨动它，可以看出振动变快. 由此可以得知，锯条越短振动越快. 再缩短锯条伸出的长度，使它大约有全长的1/3，拨动后不但能够看到锯条在快速振动，还能听到锯条振动发出的声音. 继续将锯条缩短几次，注意听振动时发出的声音高低有什么不同.
本实验因取材容易，现象明显，效果好. 从而普遍被各个版本的教材采用以研究音调跟频率的关系.
教学中，我们要求每个学生就用自己的塑料直尺做了这个实验，效果不亚于钢尺和锯条. 在学生实验过程中，我们注意到一个细节：直尺在振动时，振动部分的体积越大，频率就越小，音调就越低；反之，振动部分的体积越小，频率就越大，音调就越高.
那么，振动体的体积与频率是否存在着某种内在的关系呢？
上面的学生实验告诉我们：振动部分的体积越大，频率就越小；振动部分的体积越小，频率就越大.
纵观古今中外的几百种传统乐器，按它们振动发声的原理不同，大体可以分为三大类：打击乐器，弦乐器，管乐器.
在打击乐器中，编钟是我国古代的一种大中型打击乐器，用青铜铸成，它由大小不同的扁圆钟按照音调高低的次序排列起来，悬挂在一个巨大的钟架上，用丁字形的木锤和长形的棒分别敲打铜钟，能发出不同音调的乐音，因为每个钟的体积不同，按照音谱敲打，可以演奏出美妙的乐曲（图2）.
在敲打编钟时我们会发现：钟的体积越小，振动频率越大，音调越高；钟的体积越大，振动频率越小，音调越低.