高中人教物理選擇性必修一第3章 5 多普勒效應(yīng)選擇性必修第一冊講義

1、5.多普勒效應(yīng)學(xué)習(xí)目標：1.物理觀念知道波源頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別2.物理觀念知道什么是多普勒效應(yīng)，知道它是波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象3.科學(xué)思維了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用4.科學(xué)思維通過改變波源與觀察者的距離，培養(yǎng)學(xué)生利用控制變量法分析問題的能力 閱讀本節(jié)教材，回答第74頁“問題”并梳理必要知識點教材第74頁問題提示：這是聲波的多普勒效應(yīng)一、多普勒效應(yīng)1定義：波源與觀察者相互靠近或者遠離時，接收到的波的頻率都會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫作多普勒效應(yīng)2產(chǎn)生原因：(1)波源與觀察者相互靠近時，單位時間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加，觀察者觀測到的頻率大于波源的頻率，即觀察到的

2、頻率變大(2)波源與觀察者相互遠離時，觀察到的頻率變小二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(1)測量汽車速度交通警車向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度(2)測星球速度：測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發(fā)光的頻率對照，可得星球的速度(3)測血液流速向人體內(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，測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度1思考判斷(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)當波源和觀察者向同一個方向運動時，一定會發(fā)生多普勒效應(yīng)()(2)火車的音調(diào)越來越高，說明火車正從遠處靠近觀察者()(3)

3、只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)()(4)鐵路工人把耳朵貼在鐵軌上可判斷火車運動情況是利用了多普勒效應(yīng)()2(多選)下面說法中正確的是()A發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率變化了B發(fā)生多普勒效應(yīng)時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C多普勒效應(yīng)是波源與觀察者之間有相對運動時產(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BCD當波源與觀察者之間有相對運動時會發(fā)生多普勒效應(yīng)，選項C正確；發(fā)生多普勒效應(yīng)時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率并沒有改變，故選項A錯誤，選項B正確；此現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的，選項D正確3(多選)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星體發(fā)出的

4、光波的頻率來判斷遙遠星體相對于地球的運動速度B交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，電磁波被運動的汽車反射回來，根據(jù)接收到的電磁波的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理C鐵路工人把耳朵貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況D有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去ABD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)便可以測定遙遠星體相對于地球運動的速度，故A選項正確；被反射的電磁波，相當于一個運動的物體發(fā)出的電磁波，其頻率發(fā)生變化，由多普勒效應(yīng)的計算公式可以求出運動物體的速度，故B選項正確；鐵路工人把耳朵貼在鐵軌上可判斷火車的運行情況，是利用聲音在固體中傳播

5、得快的特點，與多普勒效應(yīng)無關(guān)，故C選項不符合題意；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運動方向有關(guān)，故D選項正確多普勒效應(yīng)教材第75頁“思考討論”的答案提示：振動片正向左移動；左邊接收完全波的個數(shù)多在學(xué)校里，請老師幫助把1 kHz左右的音頻聲信號錄制在你的磁帶中實驗時把磁帶放在收錄機中，用兩根繩子把收錄機懸掛在門的氣窗橫梁上，按下放音鍵，使收錄機發(fā)聲讓收錄機擺動起來你感覺到的收錄機的音調(diào)怎樣變化？提示：當收錄機向你擺來時音調(diào)變高，遠離你去時音調(diào)變低1多普勒效應(yīng)的成因發(fā)生多普勒效應(yīng)時，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對運動2相對位置變化與頻率的關(guān)系(規(guī)律)相對位置圖示結(jié)論

6、波源S和觀察者A相對靜止，如圖所示f波源f觀察者，音調(diào)不變波源S不動，觀察者A運動，由AB或AC，如圖所示若靠近波源，由AB，則f波源f觀察者，音調(diào)變高；若遠離波源，由AC，則f波源f觀察者，音調(diào)變低觀察者A不動，波源S運動，由SS2，如圖所示f波源f觀察者，音調(diào)變高【例1】如圖表示產(chǎn)生機械波的波源O做勻速運動的情況，圖中的圓表示波峰(1)該圖表示的是()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)(2)波源正在移向()AA點BB點CC點DD點(3)觀察到的波的頻率最低的點是()AA點 BB點CC點DD點思路點撥：本題主要是對多普勒效應(yīng)的現(xiàn)象分析，判斷問題時必須先明確如下幾點：常見的波動現(xiàn)象有哪

7、些？怎樣根據(jù)波形判斷波源的移動方向？波源的移動對觀察到的波的頻率有何影響？(1)D(2)A(3)B(1)由于題圖所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)中波源運動的情況，即D選項正確(2)由于波源左方的波長被壓縮，右方的波長被拉長，可知波源正在移向A點，即A選項正確(3)由于波源遠離B點，由題圖分析可知在B點觀察到波的頻率最低，即B選項正確本題中由于波源的移動，使觀察者在A點處接收到的頻率變大，本質(zhì)上是什么物理量變化引起的呢？答案波長觀測者向波源靠近時，波源頻率不變，但觀測者接收到的頻率增高，即音調(diào)增高；反之，觀測者與波源遠離時，觀測者接收到的頻率降低、音調(diào)降低.eq

8、 o(跟進訓(xùn)練)1關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法中正確的是()A發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率變化了B發(fā)生多普勒效應(yīng)時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C當觀察者和波源速度相同時，會發(fā)生多普勒效應(yīng)D只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)B當波源與觀察者之間有相對運動時會發(fā)生多普勒效應(yīng)，而觀察者與波源速度相同且同向運動時，兩者不發(fā)生相對運動，不會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，選項C錯誤；發(fā)生多普勒效應(yīng)時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率并沒有改變，選項A錯誤，B正確；多普勒效應(yīng)，不僅適用于聲波，也適用于其他類型的波，包括電磁波和光波，選項D錯誤多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1.超聲波測速交通警察向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時測

9、量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度名師點睛：頻率高于20 000 Hz的聲波稱為超聲波；與能聽到的聲音相比，超聲波有兩個特點：一是可以比較容易地產(chǎn)生大功率的聲波；二是它幾乎沿直線傳播2醫(yī)用“彩超”向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化，就可算出血流的速度3判斷火車的運動方向火車駛來時，由于多普勒效應(yīng)，聽到的汽笛聲調(diào)比較高，感覺到尖銳刺耳；火車遠離時，聽到的汽笛聲調(diào)較低，聽起來較為低沉4測星球速度測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發(fā)光的頻率對照，可算出星球的速度【例2】(多選)警車向路上的車輛

10、發(fā)射頻率已知的超聲波，同時探測反射波的頻率下列說法正確的是()A車輛勻速駛向停在路邊的警車，警車探測到的反射波頻率增高B車輛勻速駛離停在路邊的警車，警車探測到的反射波頻率降低C警車勻速駛向停在路邊的汽車，探測到的反射波頻率降低D警車勻速駛離停在路邊的汽車，探測到的反射波頻率不變AB車輛(警車)勻速駛向停在路邊的警車(車輛)，兩者間距變小，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，警車探測到的反射波頻率增高，選項A正確，C錯誤；車輛(警車)勻速駛離停在路邊的警車(車輛)，兩者間距變大，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，警車探測到的反射波頻率降低，選項B正確，D錯誤對多普勒效應(yīng)的理解(1)在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和

11、觀察者之間有相對運動，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化(2)多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應(yīng)eq o(跟進訓(xùn)練)2(多選)下列選項與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是()A科學(xué)家用激光測量月球與地球間的距離B醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速C技術(shù)人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度E科學(xué)家通過比較星球與地球上同種元素發(fā)出光的頻率來計算星球遠離地球的速度BDE當觀察者與測量對象無相對運動時，不發(fā)生多普勒效應(yīng)，故A、C錯誤；當觀察者與測量對象相對運動時，發(fā)生多普勒效應(yīng)，我們可以根據(jù)接收頻率的變化來測速，故B、D、

12、E正確1物理觀念：多普勒效應(yīng)2科學(xué)思維：相對運動法理解多普勒效應(yīng)3科學(xué)探究：探究聲波的多普勒效應(yīng).1(多選)下列現(xiàn)象屬于多普勒效應(yīng)的是()A遠去的汽車聲音越來越小B炮彈迎面飛來，聲音刺耳C火車向你駛來時，音調(diào)變高；駛離你而去時，音調(diào)變低D大風中，遠處人的說話聲時強時弱BCA項和D項中所說的現(xiàn)象是能量傳播的問題，不是多普勒效應(yīng)B、C兩項所發(fā)生的現(xiàn)象是多普勒效應(yīng)2(多選)一漁船向魚群發(fā)出超聲波，若魚群正向漁船靠近，則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比()A波速變大B波速不變C頻率變高D頻率不變BC本題考查多普勒效應(yīng)在同種介質(zhì)中，超聲波的傳播速度保持不變，因此A項錯誤，B項正確；因魚群正向漁船

13、靠近，單位時間內(nèi)漁船接收到的超聲波的個數(shù)變多，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，頻率變高，因此C項正確，D項錯誤3頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運動以u表示聲源的速度，v表示聲波的速度(uv)，f表示接收器接收到的頻率，若u增大，則()Af增大，v增大 Bf增大，v不變Cf不變，v增大Df減小，v不變B本題考查對波速和多普勒效應(yīng)的理解，機械波在介質(zhì)中的速度由介質(zhì)決定，與波的頻率、波源的速度無關(guān)，因此不論u如何變化，v都不變，聲源向著接收器運動，接收器單位時間接收到的完全波的個數(shù)增加，波源的速度越大，單位時間接收到的完全波的個數(shù)越多，因此u增大時，f增大，B正確4分析下列物理現(xiàn)象：“聞其聲而不見其

14、人”；學(xué)生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音；當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高這些物理現(xiàn)象分別屬于波的()A折射、干涉、多普勒效應(yīng)B衍射、干涉、多普勒效應(yīng)C折射、衍射、多普勒效應(yīng)D衍射、多普勒效應(yīng)、干涉B“聞其聲而不見其人”是聲波的衍射現(xiàn)象；學(xué)生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音是聲波的干涉現(xiàn)象；當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高是多普勒效應(yīng)，所以選項B正確5思維拓展情境：生活中經(jīng)常用“呼嘯而來”形容正在駛近的車輛，這是聲波在傳播過程中對接收者而言頻率發(fā)生變化的表現(xiàn)，無線電波也具有這種效應(yīng)圖中的測速雷達正在向一輛接近的車輛發(fā)出無線電波，并接收被車輛反射的無線電波，由于車輛的運動，接收的無線電波頻率