以声说“法”“学”之以渔
任昌龙
在声现象的学习中，我们在实验探究中会经常用到转换法、控制变量法、理想化实验法等.本文现结合“声现象”的相关实验，让我们一起经历探究的过程，学习探究的方法.
1控制变量法——探索与音调有关的因素
控制变量法是初中物理中最常用的探索、分析、解决问题的科学方法，当一个物理量受到多个物理因素的影响和制约时，为了明确这个物理量与其中某个因素的关系，先控制除此之外的其他因素不变，而仅仅只研究该物理量与某个因素关系的方法.
例1小刚同学在做“什么因素决定音调的高低”的实验时（如图1所示），将一把钢尺紧紧按在桌面上，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，改变钢尺伸出桌面的长度，再次拨动.注意两次的振动幅度大致相同.思考回答问题：
（1）钢尺伸出桌边的长度变化时，振动的快慢也随之变化，音调同时也随之发生了变化.钢尺伸出桌边的长度越长，振动得越（选填“快”或者“慢”），相应的音调也就越（选填“高”或者“低”）.音调和频率之间的关系是.
（2）使两次的振动幅度大致相同，运用的思维方法是.
（3）通过进一步研究，小刚发现钢尺发出声音的音调随钢尺伸出桌边的长度而变化，其关系是.
解析根据题意可知，音调与发声体的振动快慢有关，在振动幅度相同的情况下，钢尺伸出桌边的长度越长，振动得越慢，频率越低，相应的音调也就越低.题中要求使钢尺两次振动的幅度大致相同，运用了控制变量法.若钢尺每次振动幅度不同，那么可能导致发出声音的响度不同，从而影响对声音音调高低的判断.
答案（1）慢；低；声源的振动频率越快，音调越高；（2）控制变量法；（3）钢尺伸出桌边的长度越长，音调越低.
2转换法——探索声音的产生
所谓“转换法”，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法.
例2如图2所示，在探究“声音是由物体振动产生的”实验中，将正在发声的音叉紧靠悬线下的轻质小球，发现小球被多次弹开.这样做是为了
A.使音叉的振动尽快停下来
B.把音叉的微小振动放大，便于观察
C.把声音的振动时间延迟
D.使声波被多次反射形成回声
解析本实验是探究“声音是由物体振动产生的”，由于音叉的振动幅度大小不便于观察，所以我们利用轻质小球的弹开幅度来把音叉的振动放大.也就是把音叉的振动转换成轻质小球的弹起幅度，从而达到便于观察的目的，所以实验中运用了“转换法”.本题选B.
3理想化实验法——探索声音的传播
理想化实验法就是在大量观察、实验的基础上，运用逻辑思维进行科学推理，由现象到本质，从而提炼出事物的本质和规律的方法.
例3如图3所示，老师把电铃扣在钟罩里并让其发声，当老师用抽气机抽掉钟罩里的空气时，仔细听一下电铃的响声，再让空气逐渐进入玻璃罩内，再听一下电铃的响声，将两次的铃声相比较，解释两次铃声不同的原因，从这个实验你能得到什么结论？
解析把一个正在响铃的电铃放在玻璃罩内，逐渐抽出其中的空气，随着玻璃罩内的空气越来越少，作为声音传播的介质越来越少，我们听到的声音越来越小，最后形成“真空”，就听不见声音了；再让空气逐渐进入玻璃罩内，随着玻璃罩内的空气越来越多，我们听到的声音越来越大.从两个相反的探究过程观察到的实验现象，得出的结论是：声音的传播需要介质，真空不能传播声音.事实上，玻璃罩内在现实条件下难以达到真空，我们根据玻璃罩内空气越来越少，声音越来越小，进一步推理出“如果里面完全是真空了，声音也就完全听不见了”的结论.从正常的空气传声好，到稀薄空气传声差，推理到真空不能传声音，这是一种理想实验法.
4学以致用
（1）为了探究声音产生的原因，小明设计了如图4所示的几个实验，你认为能够达到探究目的的是
（2）请设计一个简易实验，探究“声音怎样从发声的物体传到远处”，请写出实验所需要的器材、实验步骤以及实验分析与结论.要求设计的实验具有可行性，要符[LL]合安全性原则.
①实验器材；
②实验步骤；
③实验分析与结论.
参考答案（1） B
（2） 实验器材：铅笔、一张长条桌.
实验步骤：同学甲在长条桌的一端用铅笔轻敲桌面，同学乙在这张桌子的另一端把耳朵贴在桌面上听甲敲击的声音，然后同学乙只是将耳朵贴近桌面再次听甲敲击的声音，发现两次都可以听到声音.同时比较两次听到的声音大小.
实验分析与结论：这个实验说明声音要靠介质传播，在相同条件下，声音在固体中比在空气中传播得快，即固体的传声效果更好一些.
在声现象的学习中，我们在实验探究中会经常用到转换法、控制变量法、理想化实验法等.本文现结合“声现象”的相关实验，让我们一起经历探究的过程，学习探究的方法.
1控制变量法——探索与音调有关的因素
控制变量法是初中物理中最常用的探索、分析、解决问题的科学方法，当一个物理量受到多个物理因素的影响和制约时，为了明确这个物理量与其中某个因素的关系，先控制除此之外的其他因素不变，而仅仅只研究该物理量与某个因素关系的方法.
例1小刚同学在做“什么因素决定音调的高低”的实验时（如图1所示），将一把钢尺紧紧按在桌面上，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，改变钢尺伸出桌面的长度，再次拨动.注意两次的振动幅度大致相同.思考回答问题：
（1）钢尺伸出桌边的长度变化时，振动的快慢也随之变化，音调同时也随之发生了变化.钢尺伸出桌边的长度越长，振动得越（选填“快”或者“慢”），相应的音调也就越（选填“高”或者“低”）.音调和频率之间的关系是.
（2）使两次的振动幅度大致相同，运用的思维方法是.
（3）通过进一步研究，小刚发现钢尺发出声音的音调随钢尺伸出桌边的长度而变化，其关系是.
解析根据题意可知，音调与发声体的振动快慢有关，在振动幅度相同的情况下，钢尺伸出桌边的长度越长，振动得越慢，频率越低，相应的音调也就越低.题中要求使钢尺两次振动的幅度大致相同，运用了控制变量法.若钢尺每次振动幅度不同，那么可能导致发出声音的响度不同，从而影响对声音音调高低的判断.
答案（1）慢；低；声源的振动频率越快，音调越高；（2）控制变量法；（3）钢尺伸出桌边的长度越长，音调越低.
2转换法——探索声音的产生
所谓“转换法”，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法.
例2如图2所示，在探究“声音是由物体振动产生的”实验中，将正在发声的音叉紧靠悬线下的轻质小球，发现小球被多次弹开.这样做是为了
A.使音叉的振动尽快停下来
B.把音叉的微小振动放大，便于观察
C.把声音的振动时间延迟
D.使声波被多次反射形成回声
解析本实验是探究“声音是由物体振动产生的”，由于音叉的振动幅度大小不便于观察，所以我们利用轻质小球的弹开幅度来把音叉的振动放大.也就是把音叉的振动转换成轻质小球的弹起幅度，从而达到便于观察的目的，所以实验中运用了“转换法”.本题选B.
3理想化实验法——探索声音的传播
理想化实验法就是在大量观察、实验的基础上，运用逻辑思维进行科学推理，由现象到本质，从而提炼出事物的本质和规律的方法.
例3如图3所示，老师把电铃扣在钟罩里并让其发声，当老师用抽气机抽掉钟罩里的空气时，仔细听一下电铃的响声，再让空气逐渐进入玻璃罩内，再听一下电铃的响声，将两次的铃声相比较，解释两次铃声不同的原因，从这个实验你能得到什么结论？
解析把一个正在响铃的电铃放在玻璃罩内，逐渐抽出其中的空气，随着玻璃罩内的空气越来越少，作为声音传播的介质越来越少，我们听到的声音越来越小，最后形成“真空”，就听不见声音了；再让空气逐渐进入玻璃罩内，随着玻璃罩内的空气越来越多，我们听到的声音越来越大.从两个相反的探究过程观察到的实验现象，得出的结论是：声音的传播需要介质，真空不能传播声音.事实上，玻璃罩内在现实条件下难以达到真空，我们根据玻璃罩内空气越来越少，声音越来越小，进一步推理出“如果里面完全是真空了，声音也就完全听不见了”的结论.从正常的空气传声好，到稀薄空气传声差，推理到真空不能传声音，这是一种理想实验法.
4学以致用
（1）为了探究声音产生的原因，小明设计了如图4所示的几个实验，你认为能够达到探究目的的是
（2）请设计一个简易实验，探究“声音怎样从发声的物体传到远处”，请写出实验所需要的器材、实验步骤以及实验分析与结论.要求设计的实验具有可行性，要符[LL]合安全性原则.
①实验器材；
②实验步骤；
③实验分析与结论.
参考答案（1） B
（2） 实验器材：铅笔、一张长条桌.
实验步骤：同学甲在长条桌的一端用铅笔轻敲桌面，同学乙在这张桌子的另一端把耳朵贴在桌面上听甲敲击的声音，然后同学乙只是将耳朵贴近桌面再次听甲敲击的声音，发现两次都可以听到声音.同时比较两次听到的声音大小.
实验分析与结论：这个实验说明声音要靠介质传播，在相同条件下，声音在固体中比在空气中传播得快，即固体的传声效果更好一些.
