初.319.浅谈影响古筝琴弦音调高低的因素

南开中学2015.1班  陈思奥

我学习古筝已经7年了，课余时间常常陶醉在这优美的音乐声里。到了初二，我接触到了物理学，物理学的第三章便是——声学。通过对声学的了解，让我对声音更为敏感了，现在的我更酷爱摆弄古筝的琴弦、码子，还包括击打筝头、筝尾时发出的声音。在拨动琴弦时，有的琴弦发出的声音音调高，有的发出的声音音调低，我不禁对此产生了疑问。

影响古筝琴弦音调高低的因素有哪些呢？我决定对此进行探究。

一、根据平时演奏时的体会，我对影响古筝琴弦音调高低的因素做出了以下四种猜想：

1. 琴弦发出声音的高低，可能与琴弦的长短有关系；
2. 琴弦发出声音的高低，可能与琴弦的松紧程度有关系；
3. 琴弦发出声音的高低，可能与琴弦的横截面积大小（粗细程度）有关系；
4. 琴弦发出声音的高低，可能与琴弦的材料有关系。

为了证明我的猜想是否正确，我亲自动手进行了实验。

二、实验器材：

古筝一台，调音器一个，调音小扳手1个，琴弦21根（本次实验将仅选用3根，分别是第1弦、第10弦、第21弦），与第1弦、第10弦、第21弦对应的码子各1个，古筝戴瑁指甲1个，它们都来源于我家里平时练习用古筝器材，卷尺1把（来源于爸爸妈妈所用工程测量用标准卷尺）。见下面照片所示：

因为音调受发音体（古筝）振动频率的影响，而振动频率受多种因素影响，所以实验研究需用控制变量法。所选的各种琴弦规格如下表所列。

三、本次实验探究说明：

1、我的古筝是市面上销售、使用最为广泛的21琴弦。坐在弹琴的位置，从靠身体最近的部位到离人身体渐远部位，琴弦在古筝面板上布置的顺序是由细到粗（即1弦~21弦）。见上面照片。

2、因为我使用的古筝所用琴弦是同一种材料（尼龙铜弦）制作的，我暂时未找到不同材料的琴弦，所以本次实验仅针对1、2、3种猜想进行探究。

3、实验过程中要把所有选用的绷好的琴弦用调音器和调音扳手（轻轻地扳动，以免把弦拉断）调到同一个调（A调或B调或C调或D调或F调或G调）上，本次实验我把弦统一调到D调上。

4、本次实验所选的第1弦、第10弦、第21弦粗细程度都相差较大，是为了使实验过程中发音的音调高低听起来差别更为明显。

5、本次实验过程中均用右手食指戴指甲，均用它拨动琴弦，在每次拨动各弦时力度均要一致。

四、实验步骤如下：

步骤1：验证猜想一。选用编号为①②③的琴弦（均用照片中的第10弦代替（粗细相同），松紧程度也相同，用移动码子来调节，卷尺所量码子到前梁的长度即为所测琴弦的长度），所调第10弦的长度数据见文中“二的列表中”。分别逐次拨动各根琴弦，用耳朵仔细听音调的高低，进行比较。

步骤2：验证猜想二。选用编号为①（或②或③或④或⑤）的琴弦，先把琴弦用调音扳手慢慢调紧，拨动琴弦，用耳朵听音调的高低；再用调音扳手逐渐把琴弦调松一些，拨动琴弦，用耳朵听音调的高低，进行比较。（紧、松前后的琴弦要长度相同）

步骤3：验证猜想三。选用编号为①（即照片中的第10弦）、④（照片中的第1弦）、⑤（照片中的第21弦）的粗细程度相差较大的琴弦，把①④⑤弦长度调整到一样长，松紧程度也一致，分别逐次拨动各根琴弦，用耳朵听音调的高低，进行比较。

五、实验结果：

经过实验探究，我总结出了在材料相同、统一到D调的情况下，古筝琴弦发出声音的高低与琴弦的长短、松紧程度、横截面大小（粗细程度）有关。即：

1. 从步骤1得出：古筝琴弦材料相同，在古筝琴弦粗细、松紧程度相同时，琴弦越长，发出的声音音调越低；
2. 从步骤2得出：古筝琴弦材料相同，在粗细、长短也相同时，琴弦绷得越紧，发出的声音音调越高；
3. 从步骤3得出：古筝琴弦材料相同，在长短、松紧程度相同时，琴弦越细，发出的声音音调越高。

“纸上得来终觉浅，欲知此事需躬行”。通过这次实验，我提高了对生活中物理现象的观察、探究能力及对物理学的兴趣，我将在观察的过程中学习物理，在实验的基础上掌握物理规律。对于我的猜想四，在我找到不同材料的古筝琴弦时，我将继续完成第四猜想，敬请大家期待。

评语：作者能够物理的研究方法来研究分析实际问题，很好。