张恩德 钟双龙 马泽鹏

(嘉应学院物理与光信息科技学院，广东梅州 514015)

“水瓶琴”是在一套相同的玻璃瓶子或玻璃杯内盛上深浅不同的水，根据各瓶水量的多少依次排列，并使它们组成一个完整的音阶，敲击瓶子时能发出悦耳动听的曲子，故又称“水杯编钟”.水瓶琴因取材方便、操作简单、效果明显，颇受教材编者与教师青睐，苏科版初中物理教材(八上)在“声音的特性”的相关栏目中介绍了该实验.

关于水瓶琴的发声原理，文献［1-2］认为，如果采用“吹”的方式演奏，则发声体主要为空气柱，空气柱越短振动的频率就会越大，音调也就越高，如果采用“击打”的方式演奏，则发声体主要为瓶内的水柱，水柱越短振动的频率就会越大，音调越高，两种不同形式的演奏，水瓶琴发声音调高低刚好相反.但是，上述研究均是定性方式，8个相同的水瓶中灌入不同高度的水，敲击它们时真的能发出“1，2，3，4，5，6，7，i”的声音吗?水瓶琴发声音调或频率高低与水量的高低有何定量关系?敲击力度、敲击位置对水瓶琴发声有何影响?基于上述问题，笔者对水瓶琴展开了更深入的研究.

1 研究方法与器材

本研究采取控制变量法，首先保证敲击力度及位置不变，以1cm为单位，依次改变瓶子或杯子中水面高度，分别敲击水量不同的瓶子，利用电脑麦克风依次收集敲击的声音，同时使用电脑软件对声音进行分析，依次测出其频率值;接着，保持瓶或杯中水量以及敲击位置不变，依次改变敲击……