高中物理 第12章 機(jī)械波 5 多普勒效應(yīng) 新人教版選修3-4A

1、5多普勒效應(yīng),填一填,練一練,1.多普勒效應(yīng)(見課本第37頁) 由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),使觀察者感到接收到的波的頻率發(fā)生了變化的現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)。 2.多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因(見課本第37頁) (1)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí),1 s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的,觀察者觀測(cè)到的頻率等于波源振動(dòng)的頻率。 (2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí),1 s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加,觀察到的頻率增加;反之,當(dāng)波源與觀察者互相遠(yuǎn)離時(shí),觀察到的頻率降低,填一填,練一練,3.多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(見課本第37頁) (1)測(cè)量汽車速度:交通警察向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波,同時(shí)測(cè)量反射波

2、的頻率,根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。 (2)測(cè)星球速度:測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率,然后與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率相對(duì)照,就可以算出星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度。 (3)測(cè)血液流速:向人體內(nèi)發(fā)射已知頻率的超聲波,超聲波被血管中的血液反射后又被儀器接收,測(cè)出反射波的頻率變化,就能知道血流的速度,填一填,練一練,根據(jù)多普勒效應(yīng),下列說法正確的是() A.當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率一定與波源發(fā)出的頻率相同 B.當(dāng)波源與觀察者同向運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低 C.當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率高 D.當(dāng)

3、波源與觀察者反向運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低,填一填,練一練,解析:當(dāng)波源與觀察者的相對(duì)距離減小時(shí),觀察者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多,即觀察者接收到的頻率比波源發(fā)出的頻率高;當(dāng)二者的相對(duì)距離增大時(shí),觀察者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少,即觀察者接收到的頻率比波源發(fā)出的頻率低。當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或同向運(yùn)動(dòng)時(shí),二者的相對(duì)距離可能增大,也可能減小,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí),二者的相對(duì)距離減小,故選項(xiàng)C正確。當(dāng)波源與觀察者反向運(yùn)動(dòng)時(shí),二者的相對(duì)距離增大,選項(xiàng)D正確。 答案:CD,探究,探究對(duì)多普勒效應(yīng)的理解 問題導(dǎo)引 如圖所示,男同學(xué)站立不動(dòng)吹口

4、哨,一位女同學(xué)坐在秋千上來回?cái)[動(dòng),當(dāng)女同學(xué)靠近或遠(yuǎn)離男同學(xué)時(shí),她感覺的哨音有變化嗎,探究,探究,名師精講 1.多普勒效應(yīng)是指觀察者所接收到的波的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象,并不是接收到的波的強(qiáng)度發(fā)生變化的現(xiàn)象。 2.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),波源的頻率并沒有變化,是接收者接收到的頻率(單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)數(shù))發(fā)生變化(大于或小于波源頻率)。 3.多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于波源與觀察者之間的距離,而是取決于二者相對(duì)速度的大小和方向,探究,4.波源與觀察者相對(duì)位置變化與頻率的關(guān)系,探究,探究,典例剖析 【例題】 新型列車動(dòng)車組速度可達(dá)487.3 km/h,與該車汽笛聲的音調(diào)相比。 (1)站在車運(yùn)動(dòng)前

5、方路旁的農(nóng)民聽起來音調(diào)(選填“偏高”或“偏低”)。 站在車運(yùn)動(dòng)后方路旁的農(nóng)民聽起來音調(diào)(選填“偏高”或“偏低”)。 (2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調(diào)怎樣?此時(shí)列車汽笛聲的音調(diào)變化了嗎? (3)坐在新型列車動(dòng)車組上的乘客聽起來音調(diào)怎樣? 點(diǎn)撥:觀察者接收頻率的變化音調(diào)的變化,探究,解析:(1)站在車運(yùn)動(dòng)前方的農(nóng)民與列車在靠近,因此聽起來音調(diào)偏高;站在車運(yùn)動(dòng)后方的農(nóng)民與列車在遠(yuǎn)離,因此聽起來音調(diào)偏低。 (2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調(diào)偏高,此時(shí)列車汽笛聲的音調(diào)不變。 (3)坐在新型列車動(dòng)車組上的乘客與該列車的相對(duì)位置不變,故聽起來音調(diào)不變。 答案:(1)偏高偏低(2)偏高不變(3)

6、不變,探究,變式訓(xùn)練38190055下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法,正確的是() A.只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng) B.當(dāng)觀察者靠近聲源時(shí),聽到聲音的音調(diào)升高,說明聲源的頻率升高了 C.當(dāng)聲源和觀察者同時(shí)以相同的速度向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí),不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng) D.火車離站時(shí),站臺(tái)上的旅客聽到火車的汽笛聲音調(diào)降低,探究,解析:多普勒效應(yīng)是波的共有特征,不僅是聲波等機(jī)械波,電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng),A錯(cuò)誤;發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),聲源的頻率并沒有發(fā)生變化,而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化,B錯(cuò)誤;當(dāng)波源和觀察者以相同的速度同向運(yùn)動(dòng)時(shí),兩者之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng),不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng),C正確;火車離站時(shí),站臺(tái)上的旅客和火車

7、相互遠(yuǎn)離,聽到火車的汽笛聲音調(diào)降低,D正確。 答案:CD,1 2 3 4 5,1.下面說法中正確的是() A.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),波源的頻率變化了 B.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),觀察者觀察到的頻率發(fā)生了變化 C.多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的 D.多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的 解析:當(dāng)聲源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng),選項(xiàng)C正確;但聲源的頻率并沒有發(fā)生變化,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的本質(zhì)是觀察者觀察到的頻率不等于波源頻率,它首先由奧地利物理學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn),選項(xiàng)B、D正確。 答案:BCD,1 2 3 4 5,2.下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法中,正確的是() A

8、.只要波源在運(yùn)動(dòng),就一定能觀察到多普勒效應(yīng) B.如果聲源靜止,就觀察不到多普勒效應(yīng) C.當(dāng)聲源朝著觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí),聲源的頻率變高 D.當(dāng)聲源相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者聽到的聲音的頻率可能變高,也可能變低 解析:波源運(yùn)動(dòng)時(shí),波源與觀察者距離不一定變化,不一定發(fā)生多普勒效應(yīng),A錯(cuò);聲源靜止時(shí),若觀察者相對(duì)聲源運(yùn)動(dòng),能發(fā)生多普勒效應(yīng),B錯(cuò);聲源朝著觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí),聲源頻率不變,觀察者接收到的頻率變高,C錯(cuò);聲源相對(duì)觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí),二者距離可能增大,也可能減小,故觀察者接收到的頻率可能變低,也可能變高,D對(duì)。 答案:D,1 2 3 4 5,3.產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)的情況如圖所示,圖中的圓表示波峰。該

9、圖表示的是() A.干涉現(xiàn)象 B.衍射現(xiàn)象 C.反射現(xiàn)象 D.多普勒效應(yīng) 解析:圖示波源左方的波面密集,右方的波面稀疏,可知該圖表示的是多普勒效應(yīng)中波源運(yùn)動(dòng)的情況,選項(xiàng)D正確。 答案:D,1 2 3 4 5,4.下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)() A.利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度 B.交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波,波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來時(shí),根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化,就可知汽車的速度,以便于交通管理 C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況 D.有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去,1 2 3 4 5,解析:凡是波都具有多普勒效應(yīng),因此利用光波的多普勒效應(yīng)便可以測(cè)定遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度,選項(xiàng)A正確。由多普勒效應(yīng)可求出運(yùn)動(dòng)物體的速度,選項(xiàng)B正確。鐵路工人根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對(duì)火車的運(yùn)動(dòng)作出判斷,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。炮彈飛行,與空氣摩擦產(chǎn)生聲波,人耳接收到的頻率與炮彈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān),選項(xiàng)D正確。 答案:ABD,1 2 3 4 5,5.38190056(選做題)隨著科技的發(fā)展和作戰(zhàn)的需要,現(xiàn)在的戰(zhàn)斗機(jī)飛得越來越快,甚至有些戰(zhàn)斗機(jī)的速度超過了聲音在空氣中的傳播速度。假設(shè)某爆炸