水瓶琴

水瓶琴”的音调问题

人教版八年级物理第二章《声现象》中，有一个“动手动脑学物理”活动——小小音乐会（见课本P37），其中图1.3-8“水瓶琴”的主要问题是音调高低变化有何规律。这个问题可以细化以下几个小问题：

1．敲瓶发声主要是什么物体振动产生的？

2．敲瓶发声的音调跟瓶内水的多少有何关系？

3．敲瓶发声的音调和吹瓶发声的音调变化有没有不同？

敲瓶子发声主要是什么物体振动产生的？是瓶子？是瓶内水？是瓶内空气柱？……，我们可以将瓶子装满水后用筷子敲击瓶子，结果瓶子仍能发出声音，可见“瓶内空气柱振动发声”是不对的。将瓶内水全部倒出后用筷子敲击瓶子，瓶子仍能发出声音，又可将“瓶内水振动发声”排除。以此类推，我们可以得出：敲瓶发声，主要是瓶子的振动产生的。是不是瓶内空气柱和瓶内水就不随瓶子一起振动呢？当然不是！它们也会产生振动，但不是主要的发声体。

敲瓶子发声的音调跟瓶内水的多少是什么关系？通过实验可知：依次敲击瓶口，瓶内的水越多，音调越低。我国战国时期制造的曾侯乙编钟就是利用这个道理工作的。

随着瓶内水的增多，敲瓶发声的音调和吹瓶发声的音调变化又有何不同呢？

用嘴依次吹瓶口，同时用耳朵仔细听，就能辨别音调的高低。结果是：吹瓶发声时，瓶内水越多，音调越高！随着瓶内水的增多，敲瓶发声的音调变化和吹瓶发声的音调变化为什么相反呢？原来，敲瓶发声主要是瓶子本身振动产生的，音调的变化跟瓶及瓶内水对瓶的作用有关；而吹瓶发声主要是瓶内空气柱振动产生的，音调的变化跟瓶内空气柱的长短有关。向暖水瓶里灌开水，凭声音就可以知道暖水瓶是否将要灌满了，就是因为瓶内空气柱越来越短，空气柱振动越来越快，音调越来越高的缘故。