高中人教物理選擇性必修一(學(xué)案)多普勒效應(yīng) - 副本

1、6/6多普勒效應(yīng)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別。2知道什么是多普勒效應(yīng)。3能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】1知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別。2知道多普勒效應(yīng)是在波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】一、多普勒效應(yīng)1多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有_，使觀察者接收到的波的頻率_的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。這種現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家_在1842年最先發(fā)現(xiàn)的。2波源的頻率與觀察者接收到的頻率（1）波源的頻率等于_時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的_的_。（2）觀察者接收到的頻率等于觀察者_(dá)時(shí)間內(nèi)接收到的_的_。（3）

2、當(dāng)波源和觀察者之間距離發(fā)生變化時(shí)：波源的頻率是_的；觀察者接收到的頻率_的。3多普勒效應(yīng)產(chǎn)生原因波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源_的完全波的個(gè)數(shù)。觀察者接受到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)_到的完全波的個(gè)數(shù)。（1）波源與觀察者相對(duì)不動(dòng)時(shí)，觀察者接受到的頻率_波源的頻率。（2）觀察者與波源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，若波源的頻率沒(méi)有發(fā)生變化，觀察者接受到的頻率發(fā)生了變化。波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，觀察者向著波源運(yùn)動(dòng)，觀察者單位時(shí)間內(nèi)接受到完全波的個(gè)數(shù)_，即接受到的頻率_；同理，如果觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)，觀察者單位時(shí)間內(nèi)接受到完全波的個(gè)數(shù)_，即接受到的頻率_。觀察者相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，而波源運(yùn)動(dòng)，波源接近觀察者時(shí)，觀察者接受到的頻率

3、_；波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，接受到的頻率_?？傊?，當(dāng)波源與觀察者相互接近，觀察者接收頻率_，音調(diào)變_，反之若波源遠(yuǎn)離觀察者，觀察者接收頻率_，音調(diào)變_。（高或低）注意：在波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖說(shuō)觀察者接收（感覺(jué)）到的頻率發(fā)生了_，但波源的頻率并_。4成因解釋：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)。而接收者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)，是由接收者接收到的頻率決定的，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。【例1】如圖表示機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)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

4、C反射現(xiàn)象D多普勒效應(yīng)（2）波源正在向哪個(gè)方向移動(dòng)？（ ）AOA點(diǎn)方向BOB點(diǎn)方向COC點(diǎn)方向DOD點(diǎn)方向（3）觀察到波的頻率最低的位置是（ ）AA處 BB處 CC處 DD處【例2】下列說(shuō)法正確的是（ ）A疾馳的轎車(chē)?guó)Q笛向我們駛來(lái)再駛?cè)r(shí)，我們聽(tīng)到鳴笛聲音的頻率發(fā)生了變化，這是由于聲源的頻率發(fā)生了變化的緣故B當(dāng)汽車(chē)勻速向我們駛來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到它的鳴笛聲的頻率變高，駛?cè)r(shí)頻率變低C當(dāng)汽車(chē)勻速向我們駛來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到它的鳴笛聲的頻率不變，同樣，駛?cè)r(shí)的頻率亦不變D假若你在車(chē)前沿著車(chē)行駛的方向相對(duì)于車(chē)以聲速前進(jìn)，你將聽(tīng)不到汽車(chē)的鳴笛聲二、多普勒效應(yīng)中觀測(cè)頻率的計(jì)算1波源不動(dòng)，觀察者相對(duì)波源運(yùn)動(dòng)（1）觀察

5、者朝波源運(yùn)動(dòng)f測(cè)=_。（2）觀察者離波源運(yùn)動(dòng)f測(cè)=_。2觀察者不動(dòng)，波源相對(duì)觀察者運(yùn)動(dòng)（1）波源朝觀察者運(yùn)動(dòng)f測(cè)=_。（2）波源離觀察者運(yùn)動(dòng)f測(cè)=_。三、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車(chē)的汽笛聲判斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向和快慢。有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士可以從炮彈飛行時(shí)的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)去。思考：如何判斷？2交通警察利用多普勒效應(yīng)測(cè)速。雷達(dá)測(cè)速儀：交通警察向行進(jìn)中的汽車(chē)發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波（通常是紅外線），波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)時(shí)，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車(chē)的速度。3用多普勒效應(yīng)測(cè)量其它星系向著還是遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率。宇宙中的星球都在不停地運(yùn)動(dòng)。測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波

6、的頻率，然后跟地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，就可以算出星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度。4軍事應(yīng)用：脈沖多普勒雷達(dá)，多譜勒導(dǎo)航儀。5醫(yī)生向人體內(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(cè)出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度。這種方法俗稱“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變?！菊n堂練習(xí)】1下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說(shuō)法中，正確的是（ ）A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)聲源朝靠近觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，聲源的頻率不變D當(dāng)聲波遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率變低E當(dāng)聲源相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者聽(tīng)到的聲音的頻率可能變高，也可能變低答

7、案：CDE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)，若觀察者向聲源運(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增大，C、D對(duì)；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，E對(duì)。2如圖所示，在原點(diǎn)處做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的波源產(chǎn)生的機(jī)械波沿x軸正方向傳播，波速v400m/s，為了接收信號(hào)，在x400m處放置一接收器A（圖中未標(biāo)出）。已知t0時(shí)，波已經(jīng)傳播到x40m，則下列說(shuō)法中正確的是（ ）A波源振動(dòng)的周期為0.05sBx40m處的質(zhì)點(diǎn)在t0.5s時(shí)位移為零C接收器在t1.0

8、s時(shí)才能接收到此波D若波源向x軸負(fù)方向移動(dòng)，則接收器接收到的波的頻率將小于20HzE接收器接收到的頻率與波源的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)答案：ABD解析：波源振動(dòng)的周期：T/v20/400s0.05s，A正確；x40m處的質(zhì)點(diǎn)在t0.5s時(shí)仍在平衡位置，B正確；接收器接收到此波的時(shí)間：t（40040）/400s0.9s，C錯(cuò)誤；由多普勒效應(yīng)的知識(shí)，可判斷D正確，E錯(cuò)誤。3如圖所示，由波源S發(fā)出的波某一時(shí)刻在介質(zhì)平面中的情形，實(shí)線為波峰，虛線為波谷，設(shè)波源頻率為20Hz，且不運(yùn)動(dòng)，而觀察者在1s內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B，觀察者接收到多少個(gè)完全波？設(shè)波速為340m/s，則要讓觀察者完全接收不到波，他每秒要運(yùn)動(dòng)多少米？答案

9、：19個(gè) 340m解析：觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到完全波的個(gè)數(shù)就等于觀察者接收到的頻率。如果觀察者不動(dòng)，則1s內(nèi)，觀察者接收的完全波的個(gè)數(shù)應(yīng)為20個(gè)，然而當(dāng)觀察者從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，所能接收到的完全波的個(gè)數(shù)正好比不運(yùn)動(dòng)時(shí)少1個(gè)，即他只接收到19個(gè)完全波。要想讓觀察者完全接收不到波，他必須隨同所在的波峰一起運(yùn)動(dòng)并遠(yuǎn)離波源。由xvt得x3401m340m，即觀察者每秒要遠(yuǎn)離波源340m。4下面說(shuō)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(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E多普勒效

10、應(yīng)是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的答案：BCD解析：當(dāng)波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)C正確；發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率并沒(méi)有改變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)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(xiàng)D正確。5公路巡警開(kāi)車(chē)在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車(chē)道上巡警車(chē)向前方的一輛轎車(chē)發(fā)出一個(gè)已知頻率的超聲波，結(jié)果該超聲波被那輛轎車(chē)反射回來(lái)時(shí)，巡警車(chē)接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低。（1）此現(xiàn)象屬于（ ）A波的衍射 B波的干涉C多普勒效應(yīng) D波的反射（2）若該路段限速為100km/h，則該轎車(chē)是否超速？（3）若該轎車(chē)以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的頻率應(yīng)怎樣變化？答案：（1）C （2）見(jiàn)解析 （3）見(jiàn)解析解析：（1）巡警車(chē)接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)C正確。（2）因巡警車(chē)接收到的頻率低，由多普勒效應(yīng)知巡警車(chē)與轎車(chē)在相互遠(yuǎn)離，而巡警車(chē)車(chē)速恒定且在后面，可判斷轎車(chē)車(chē)速比巡警車(chē)車(chē)速大，故該轎車(chē)超速。（3）若該轎車(chē)以20 m/s的速度行進(jìn)，此時(shí)巡警車(chē)與轎車(chē)在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)偏高。6假如一輛汽車(chē)在靜止時(shí)喇叭發(fā)出聲音的頻率是300Hz，在汽車(chē)向你