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一 一 声音的产生与传播 同步探究
[课题]谁先欣赏到音乐
[内容]
中央人民广播电台和北京电视台同时转播首都剧场的音乐会实况.首先欣赏到节目的究竟是剧场里离演奏者10 m以外的观众呢?还是远在1000 km以外的上海无线电听众或电视观众呢?
[过程]
问题提出后,许多同学不知怎么回答才好.教师鼓励学生大胆的猜想,然后寻求解决该问题的方法和思路.
要解决此问题,同学们首先要通过查阅资料,弄清楚以下几个问题:
第一,无线电波和光波都是电磁波,只是广播用无线电波的波长较长而已.
第二,电磁波在空气中的传播速度(即光速)约3×108 m/s.
第三,声波是一种机械波,在空气中的传播速度约为340 m/s(15 ℃).
同学们搞清以上的几个问题后,可以做这样的估算:
无线电波传送1000 km所用的时间为
t1==s=s
上式中c为光速,s1为北京到上海的直线距离.
声波传送10 m所用的时间为
t2==s=s
上式中v为声速,s2为演奏者与现场观众的距离.
[结果]
比较一下数字,很显然,无线电波从北京到上海所需时间只有声波传到现场观众所需时间的.毫无疑问,是无线电听众和电视观众首先“欣赏”到音乐.不过,这指的是听觉;视觉却不同.因为电视传送图像,首先要把景物的影像按程序自左到右、自上而下一行一行地扫描变成电信号,然后,通过一系列加工处理后,再用高频无线电波发送出去.当电视接收机收到信号后,先把电视信号取出,再送到显像管,并按原来的顺序还原成图像,这样组成一幅完整的影像需要40毫秒,加上无线电波传播时间在内总共约需43毫秒.如果考虑到北京到上海要用微波(一种超高频无线电波)接力传送,因电波走的是折线,时间还要更长些.但是剧场观众观看演奏者的表演,几乎是与演出同时的.所以电视观众比剧场观众看到“慢”而听到“快”.
空气中的声速只有光速的百万分之一,日常生活中的例子是很多的:雷雨时电闪雷鸣,我们总是先看到闪电,而后听到雷声;百米赛跑时,站在终点的计时员总是看着发令枪的烟雾按动秒表开始计时的,如果听到枪声开始计时,这样必然会造成计时误差.
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