探究暖水瓶注水过程中的声音频率变化规律

人们在往暖瓶内灌开水的时候，往往能够通过听暖瓶发出的声音判断暖壶内开水的多少。这个问题也常常被编进物理试卷中。

试题回放

往热水瓶中灌水时，能否根据瓶中声音的变化判断水是否灌满？你判断的依据是什么？

参考答案

由于在灌水的过程中,暖瓶里的空间逐步被热水填补，空气占的空间会越来越小，灌水声音振荡的频率也随之升高。

原理分析

水注入热水瓶中时，引起瓶内空气柱振动发出声音，空气柱长音调低,空气柱短音调高，快满时空气柱越短音调越高。当我们向保温瓶中灌水时，随着瓶中水的增加，保温瓶发出的声音越来越高，声音是由瓶内空气振动而产生的。

向保温瓶里灌水的时候发出声音，是由于瓶里的空气柱发生振动所致。空气柱越长，振动的频率越低，音调就越低；空气柱越短，振动的频率越高，音调就越高。向保温瓶里灌水，随着瓶里的水越来越多，空气柱就越来越短，它振动的频率越来越高。有经验的人都是通过声音来判别保温瓶的水是否灌满的。

实验探究

今年暑期，焦作十一中对学校办公楼进行了升级改造，每个楼层都装备了自动净水机，还为每个办公室配发了一只暖水瓶。

现在既配发了暖水瓶，又安装了自动净水器，每天都要用暖水瓶接热水，微主发现开展这项实验探究的条件显然已经成熟了。

国庆节期间，办公楼十分僻静，适合开展这项实验探究。适逢阿尧放假在家赋闲，也有时间，微主就指导他开展了这项实验探究。

阿尧提着暖水瓶来到自动净水机处，倒尽残水，放置在热水管下面。先是在手机中打开声音测量和记录软件，使其进入工作状态；然后打开热水阀，保持热水流速恒定，连续向暖水瓶内注水，直到暖水瓶加满；最后关闭热水阀，停止测量和记录，然后截屏保存。

在上图中，上半部分是声音频率随时间的变化关系，下半部分是声音周期随时间的变化关系。

实验结论

如果略去无规律的高频部分，只保留有规律的低频部分，可以发现：在向暖水瓶内注水的过程中，暖水瓶发出的声音的频率是逐渐变大的。

可见，在日常生活中，人们“通过听暖瓶发出的声音判断暖壶内开水的多少”这种经验做法，是有科学依据的。

| 创客焦作 | 

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