揭秘音调变高的真正原因
因为备战中考，我这几天浏览了不少各地的中考试题，其中某市中考试题物理部分的一道选择及其答案引起了我的注意。
原题具体内容及其答案如下： 下载论文网 /3/view—13032612.htm 例1：如图所示，用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿，听到卡片声音发生变化.这个实验用来探究 A.音调是否与声源振动频率有关 B.声音能否在真空中传播 C.声音能否在固体中传播 D.声音传播是否需要时间 分析及答案：本题要求学生对声音的特征、传播有足够的了解，由于其他选择项对正确答案没有太大的干扰，因此很容易得到答案.难度系数0.85.正确答案：A 类似的习题在许多练习册上出现过。
下面是另一道常见的习题 例2：如图所示的是安装在同一轴上的三个发声齿轮。
（1）用这套装置可以完成的实验是：验证物体振动发出的声音的音调与______的关系.（2）若轴的转速不变，则当硬纸片放在______齿轮上时，齿轮发声的音调最低.（3）由实验可以得出的结论是：物体振动得______，音调就越高。
分析及答案：（1）当纸片与齿轮接触时，齿轮越多的可以使纸片在相同时间内振动次数越多，即纸片的振动频率越大，此时发声的音调就会越高，所以音调的高低与声源振动的频率有关； （2）当纸片与齿轮接触时，齿轮越多的可以使纸片在相同时间内振动次数越多，纸片发声的音调就会越高； 由图可知，最下面的齿轮数最多，因此在相同的时间内会振动次数最多，音调最高；最上面的齿轮数最少，因此在相同的时间内会振动次数最少，音调最低； （3）由实验可以得出的结论是：音调由频率决定，频率越高音调就越高，也就是说振动得越快，音调就越高.振动越慢，音调就越低. 故答案为：（1）频率（振动的快慢）；（2）A；（3）越快。
不管是以填空、选择还是实验探究的形式出现，不论是梳子齿还是发音齿轮，题目考核的目标都是音调与频率的关系。
不过出题者似乎都偷换了概念，把“击打频率”当做了物体的“固有频率”。
针对例1，首先，我使用几把梳子做实验，“用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿”，我清楚地听到“卡片声音”的确“发生变化”――不过我以为严格地说，这个声音的发声体是梳齿与卡片的合声。
接下来我分析发生音调变化的原因。
而题面不是指出“快拨”、“慢拨”了吗？这样答案就刚好是“A”！ 稍加思考，问题出现了。
振动的频率由什么决定？是梳齿拨动硬卡片的频率吗？如果是，那么又引发了一个新的问题，你的手有多快？人的可闻声波频率大约在20Hz～20000Hz之间（有一种说法是：听觉好的成年人能听到的声音频率常在30Hz～16000Hz之间，老年人则常在50Hz～10000Hz之间）。
那么用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿，要达到人能听见声音，你的硬卡片拨动梳齿的频率至少要超过20Hz（理论值），甚至要超过30Hz（实际值），这是人很难完成的操作，而且我们只要拨一下，声音就已经出现，难道我们能听到1Hz的次声波，我们有特异功能吗？事实上，硬卡片发声的振动频率不是梳齿拨动硬卡片的频率（击打频率）决定的。
拨动过程没有改变梳齿和卡片的质量、形状、材质、硬度，当然就没有改变硬卡片与梳齿振动频率。
就如同：钢琴（已调律）的中央C永远是“dou”，不会因为弹得太快了变成“lai”，也不会因为你弹得太慢了，变成低音“xi”。
既然发声体振动频率没有变化，我们为什么会听到音调的变化呢？ 原?硪舻鞲叩退溆肫德矢叩陀忻芮泄叵担?但声音强度（响度）及声音长短都会影响人耳对音调的感觉。
对一定强度的纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升。
非常短促（毫秒量级或更短）的纯音，只能听到像打击或弹指那样的“喀嚓”一响，感觉不出音调。
持续时间从10毫秒增加到50毫秒，听起来觉得音调是由低到高连续变化的。
超过50毫秒，音调就稳定不变了。
” 从这个角度看，可能声音强度的变化或声音长短的变化影响人耳对音调的感觉。
不过在我们控制硬卡片拨动梳齿的力道不变的条件下，快拨与慢拨如何改变声音强度或声音长短呢？ 我们知道人的眼睛有视觉暂留现象。
其实人耳也有着类似的听觉暂留现象的特性，这就是“时间掩蔽效应”。
因此原初中物理教材上关于回声的知识这样陈述：“人耳要能区别原声和回声，必须是回声到达人耳比原声晚0.1秒以上。
低于0.1秒时，回声只能起到加强原声的作用。
”快拨梳齿会导致后续声音与先前声音到达人耳的时间差小于0.1s，由于“时间掩蔽效应”，后续声音与原来声音叠加在一起，导致听到的声音强度变大，音调升高。