《2025年物理竞赛教程初中》

例题 4
有人说：“在音乐会上，男中音放声高歌，音调高，女高音低声伴唱，音调低。”这种说法对吗？

答案： 解析 音调的高低是由发声体振动频率的大小决定的，与振动快慢有关。本题所述，男中音放声高歌，是指大声地唱，响度大，音调不及女高音那么高；女高音低声伴唱，音调高，响度小。
不能把响度与音调混为一谈。日常生活中音调低而响度大或音调高而响度小的例子是很多的，例如蚊子嗡嗡叫，音调高而响度小，老牛的哞哞声则响度大而音调低。响度是人主观感觉声音的强弱，有的时候不同的人对强弱一样、频率不同的声波的感受不同。

例题 5
坐在歌剧院里听歌剧的观众与坐在家里电视机前欣赏同一节目实况转播的观众比较，是否在家里的观众有可能先听到演唱者的声音？

答案： 解析 坐在歌剧院内的观众听到的声音是由空气传过来的，坐在电视机前的观众听到的声音是由电磁波传过来的。由于声音在空气中的传播速度是 340 m/s，而电磁波的传播速度是 $ 3 × 10^8 $ m/s，比声音在空气中的传播速度大得多，所以坐在电视机前的观众反而有可能比坐在剧院内的观众先听到演员的声音。有的同学说，如果在歌剧院内的观众只离演员 17 m 远，而电视机离电视台有 30 km 远，结果又怎样呢？运用学过的速度公式计算一下时间 $ t = \frac{s}{v} $，就可得到坐在歌剧院内的观众听到演员的声音需要 0.05 s，而坐在电视机前 2 m 处的观众听到演员的声音只需 0.0060 s（其中传递声音的电磁波所用时间为 0.0001 s，声音传播两米距离所用时间约 0.0059 s）。不要说 30 km，就是 3000 km 远的地方，传递声音的电磁波所用时间也只有 0.01 s，因此电视机前的观众还是比坐在歌剧院内的观众先听到演员的声音。

例题 6
用“单放机”和立体声耳机听音乐，大有身临其境的感觉。你能说一说立体声是怎么回事吗？

答案： 解析 一般情况下，声源从同一地点到两只耳朵的距离是不相等的，加上人的头部对声音有遮挡，就会造成两只耳朵接收到同一声源发出的声音存在时间差和响度差。比如，从左边发出的声音先到达左耳，再到达右耳，而且左耳听到的声音比右耳强一些；反过来，右边的声音先到达右耳，右耳先听到，而且比左耳听到的强一些。上述现象叫做双耳效应。
我们在欣赏交响乐时，就是利用这种双耳效应来辨别各种乐器在舞台上的不同位置，产生“立体感”的。在音乐厅里听到的交响乐，就是立体声。“单放机”放音时使用的是立体声录音带，这种录音带在录制时，用了两个以上的传声器录音，从左右两个位置把声源发出的声音分别记录在同一磁带上，即双声道录音。重放时，又相应地用了两个以上的喇叭或耳机听筒，分别放出左右两个声道录下来的声音，这样充分地利用了人的双耳效应，所以听起来有丰富的立体感，声音远近分明，层次清楚，令人大有身临其境的感觉。
可能许多同学都没有见过磁带录音机，这些物品在现实生活中已经基本被淘汰。但是作为声音的记录方式、原理以及电与磁的转换既是物理学的重要内容，又是科学技术在我们实际生活的重要应用。在我们的教材中也有具体的讲述。电与磁的转换，以及外界信息的记录是随着科学技术进步而发展的，希望学有余力的同学更多关注物理学知识、原理和在实际生活中的应用。