音调高低谁做主

殷鹏

近年来，中考物理试卷在考查音调与频率的关系时，常常考查探究某种乐器音调高低与频率的关系、探究如何改变乐器发出声音的音调高低等，下面我们共同来探讨。

原题呈现

例1 （2022·甘肃·武威）如图1所示为2022年1月26日航天员叶光富在空间站用葫芦丝演奏《月光下的凤尾竹》的情景。葫芦丝是靠空气柱______________发声的;按不同的孔，可以改变声音的______________。

解析： 葫芦丝依靠空气柱振动产生声音，葫芦丝上不同的孔到吹嘴之间的空气柱长短不同，吹气时会发出不同频率的声音，空气柱越长，振动频率越低，发出声音的音调越低;空气柱越短，振动频率越高，发出声音的音调越高。

答案：振动 音调

点评：音调的高低与声源振动的频率有关，频率越高，音调越高;频率越低，音调越低。在辨别音调高低时，先确定声源，再分析出声源振动的快慢即可。

拓展应用

乐器主要分为弦乐器、管乐器、打击乐器，其中弦乐器主要依靠弦振动产生声音，其音调变化规律为在长度、材料均相同时，弦越粗，振动越慢，音调越低;弦越细，振动越快，音调越高。管乐器主要依靠乐器中空气柱的振动产生声音，其音调变化规律如例1、拓展2所述。打击乐器主要依靠乐器表面的振动产生声音，其音调变化规律如拓展1所述。

拓展1：敲击“水瓶琴”时音调的变化规律

“水瓶琴”是一种类似打击乐器的自制乐器，敲击灌入不同高度的水的水瓶，水瓶和水共同振动产生不同频率的声音，由此形成音调高低不同的声音。

例2 在班里举行的小型音乐会上，有同学在8个相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水制成了“水瓶琴”。如图2所示，用棒敲打其中两个发出的声音可能具有的相同特征是（）。

A. 音调 音色

B. 响度 音色

C. 音调 响度

D. 只可能是音色

解析：本题中自制的“水瓶琴”是由装入不同高度的水的8个相同玻璃瓶制成的。用棒敲打水瓶时，水瓶和水共同振动产生声音，玻璃瓶内的水越多，其振动频率越低，音调越低;玻璃瓶内的水越少，其振动频率越高，音调越高。若控制敲打“水瓶琴”的力相同，不同水瓶发出声音的响度相同。8个玻璃瓶材料相同，敲打时声音的音色也相同。

答案：B

拓展2：吹“鸟哨”时音调的变化规律

很多乐器和“鸟哨”发声的原理相似，都是由乐器中空气柱振动发声的，如乐手在吹笛子的時候，手指在笛子的小孔上不停地变换位置，改变的就是笛子里的用以振动发声的空气柱的长短，从而改变发声的音调。

例3 如图3所示，在筷子上捆一些棉花（或碎布）做一个“活塞”，用水蘸湿棉花后插入两端开口的塑料管（或竹管）中，就做成了一个“鸟哨”，用嘴吹管的上端可以发出悦耳的哨音，哨音主要是由______________振动发出的，要使哨音音调升高，可以______________（选填“向上推”或“向下拉”）活塞。

解析：本题中“鸟哨”塑料管中长短不同的空气柱振动产生不同频率的声音，进而产生音调高低不同的声音。根据题意，当用嘴吹管的上端使空气柱振动发声时，空气柱越长，空气柱振动越慢，音调越低;空气柱越短，空气柱振动越快，音调越高。因此，将“活塞”向上推可以使哨音音调升高。 答案：空气柱 向上推

对于例2中的“水瓶琴”，当用嘴贴着瓶口向瓶内吹气时，会听到8个瓶子发出声音的音调有高有低：水瓶中水越多，空气柱越短，音调越高;水瓶中水越少，空气柱越长，音调越低。因此，吹气时，音调由左向右逐渐变低。

（作者单位：江苏省泰州中学附属初级中学）