多普勒效應(yīng)-完整版獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、2.6 多普勒效應(yīng)1.知道波源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)，知道它是波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象。3.了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用。 重點(diǎn)：1.理解多普勒效應(yīng)的特點(diǎn)。 2.會(huì)分析多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生原因。難點(diǎn)：應(yīng)用多普勒效應(yīng)分析有關(guān)的問題。 一、多普勒效應(yīng)1.音調(diào)音調(diào)由_決定，_高則音調(diào)高，_低則音調(diào)低。2.多普勒效應(yīng)由于波源跟觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感受到_發(fā)生了變化的現(xiàn)象?！鞠胍幌搿堪l(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)波源的頻率變大或變小了嗎？提示：多普勒效應(yīng)發(fā)生時(shí)，波源的頻率沒有變化，只是觀察者接收到的頻率與原先相對(duì)靜止時(shí)不同。頻率頻率頻率波的頻率二、多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因

2、1.當(dāng)波源相對(duì)介質(zhì)靜止,觀察者向著(離開)波源運(yùn)動(dòng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收到的“完整波”的個(gè)數(shù)_(_)波源發(fā)出的“完整波”的個(gè)數(shù)，即接收頻率_(_)波源頻率。2.當(dāng)觀察者相對(duì)介質(zhì)靜止，波源向著(離開)觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收到的“完整波”的個(gè)數(shù)_(_)波源發(fā)出的“完整波”的個(gè)數(shù)，即接收到的頻率_(_)波源頻率。多于少于大于小于多于少于大于小于【想一想】火車進(jìn)站和出站時(shí)，坐在火車上的乘客，能感受到汽笛的音調(diào)發(fā)生變化嗎？提示：坐在火車上的乘客感到汽笛聲未變，是因?yàn)槁曉聪鄬?duì)乘客是靜止的，路旁的人感到汽笛音調(diào)發(fā)生變化，是因?yàn)槁曉聪鄬?duì)路旁的人是運(yùn)動(dòng)的。三、身邊的多普勒效應(yīng)1.工業(yè)上流量計(jì)：可測(cè)

3、定各種封閉管道中流體的_。2.醫(yī)學(xué)上胎心控制器、血流測(cè)定儀，可探測(cè)人體_因病變而引起的異常狀況。3.天文學(xué)上：根據(jù)多普勒效應(yīng)可以準(zhǔn)確計(jì)算_相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)的速度，人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度。流速內(nèi)臟器官天體【想一想】有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車的汽笛聲中判斷出火車的運(yùn)動(dòng)方向，說說其中的道理。提示：火車駛向工人時(shí)，由于多普勒效應(yīng)，他聽到的汽笛聲調(diào)比較高，感覺到尖銳刺耳；火車遠(yuǎn)離時(shí)，工人聽到的汽笛聲調(diào)較低，聽起來較為低沉。因此工人師傅根據(jù)火車汽笛的聲音可以確定火車的運(yùn)動(dòng)方向。 對(duì)多普勒效應(yīng)的理解【探究導(dǎo)引】在鐵路旁聽行駛中的火車的汽笛聲，你會(huì)發(fā)現(xiàn)汽笛聲的音調(diào)發(fā)生著變化：火車向你駛來時(shí)，音調(diào)變高，火車駛離你時(shí)，

4、音調(diào)變低，請(qǐng)思考以下問題：(1)聲波是怎樣向外傳播的？(2)波源的頻率由誰來決定？(3)觀察者接收到的頻率由誰來決定？【要點(diǎn)整合】1.多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，稱為一個(gè)完整波。頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)。因此波源的頻率又等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完整波的個(gè)數(shù)。觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)數(shù)決定的。(1)波源和觀察者相對(duì)靜止。觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。(2)波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)數(shù)發(fā)生變化，即感覺到波的頻率發(fā)生變化。波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的頻率增

5、大；二者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小。2.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，只有觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，波源發(fā)出的頻率并沒有發(fā)生變化。多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不僅是機(jī)械波，以后要講到的電磁波和光波，也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。【特別提醒】發(fā)生多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源產(chǎn)生波的頻率并沒有變化，只是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生了變化?！镜淅?】假如一輛汽車在靜止時(shí)喇叭發(fā)出聲音的頻率是300 Hz，在汽車向你駛來又擦身而過的過程中，下列說法正確的是( )A.當(dāng)汽車向你駛來時(shí)，聽到喇叭聲音的頻率大于300 HzB.當(dāng)汽車向你駛來時(shí)，聽到喇叭聲音的頻率小于300 Hz

6、C.當(dāng)汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率大于300 HzD.當(dāng)汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率小于300 Hz【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：關(guān)鍵點(diǎn)(1)當(dāng)觀察者與波源的距離減小時(shí)，觀察者接收到波的頻率變大。(2)當(dāng)觀察者與波源的距離增大時(shí)，觀察者接收到波的頻率變小?！疽?guī)范解答】選A、D。當(dāng)汽車向你駛來時(shí)，兩者距離減小，你接收的聲波個(gè)數(shù)增多，頻率升高，將大于300 Hz，故A選項(xiàng)正確；當(dāng)汽車和你擦身而過后，兩者距離變大，你接收的聲波個(gè)數(shù)減少，頻率降低，將小于300 Hz，故D選項(xiàng)正確?！究偨Y(jié)提升】觀察者接收到的頻率的判斷(1)聲音的音調(diào)取決于頻率，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低。

7、(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收的頻率大于波源頻率，音調(diào)變高；反之，觀察者接收的頻率小于波源頻率，音調(diào)變低?！咀兪接?xùn)練】關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法中正確的是( )A.多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的B.多普勒效應(yīng)說明波源的頻率改變C.多普勒效應(yīng)是由波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的D.只有聲波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)【解析】選C。多普勒效應(yīng)是由波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，并不是波源的頻率發(fā)生了改變，一切波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)。 發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種情況【探究導(dǎo)引】在發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，有時(shí)聽到聲音的音調(diào)變高，有時(shí)聽到聲音的音調(diào)變低，有時(shí)聽到的音調(diào)不變，請(qǐng)思考以下問題：(1)聲音的頻率由誰來決定

8、？(2)觀察者接收到的頻率與哪些因素有關(guān)？【要點(diǎn)整合】1.波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完整波的個(gè)數(shù)，即聲音的頻率由波源的頻率決定，而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定。2.多普勒效應(yīng)的幾種情況(1)當(dāng)波源和觀察者相對(duì)介質(zhì)都靜止不動(dòng)，即二者沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)(如圖甲)，單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出幾個(gè)完整波，觀察者在單位時(shí)間內(nèi)就接收到幾個(gè)完整波。觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。(2)當(dāng)波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率會(huì)改變。波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng),觀察者朝波源運(yùn)動(dòng)時(shí)(或觀察者不動(dòng),波源朝觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí))(如圖乙),觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)

9、數(shù)增多,即接收到的頻率增大。波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng),觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)(或觀察者不動(dòng),波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí))(如圖丙),觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)數(shù)減少,即接收到的頻率減小?？傊?當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),如果二者相互接近,觀察者接收到的頻率增大；如果二者相互遠(yuǎn)離,觀察者接收到的頻率減小?！咎貏e提醒】(1)無論什么情況，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源與觀察者肯定有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，二者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率變高；二者相互遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的頻率變低。(2)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于觀察者距波源多遠(yuǎn)，而是取決于觀察者相對(duì)于波源的運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向?！镜淅?】公路巡警開車在高速公路上以100 km/

10、h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波，結(jié)果該電磁波被那輛轎車反射回來時(shí)，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)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100 km/h，則轎車是否超速？(3)若轎車以20 m/s的速度行進(jìn)，反射回的頻率應(yīng)怎樣變化？【思路點(diǎn)撥】解答本題可按以下思路進(jìn)行分析：接收到的波頻率變低 兩車相對(duì)遠(yuǎn)離 判斷轎車快慢【規(guī)范解答】(1)選C。巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)。(2)因警車接收到的頻率變低，由多普勒效應(yīng)知警車與轎車在相互遠(yuǎn)離，而警車車速恒定又在后面，可

11、判斷轎車車速比警車車速大，故該車超速。(3)若該車以20 m/s的速度行進(jìn)時(shí)，此時(shí)警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)變高?！净?dòng)探究】若警車接收到的電磁波頻率與原發(fā)出的電磁波頻率相同，則轎車的車速為多少？【解析】由于接收到的波的頻率與原發(fā)出的相同，沒有發(fā)生多普勒效應(yīng)，故兩車相對(duì)靜止，轎車速度為100 km/h。答案：100 km/h【變式備選】頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)。以u(píng)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( )A.f增大，v增大B.f增大，v不變C.f不變，v增大D.f減少，v不變【解析】選B。本題考查對(duì)波速

12、和多普勒效應(yīng)的理解。機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(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(yùn)動(dòng)，接收器單位時(shí)間接收到的完整波的個(gè)數(shù)增加，波源的速度越大，單位時(shí)間接收到的完整波的個(gè)數(shù)越多，因此u增大，f增大，B正確。【溫馨提示】多普勒效應(yīng)在科學(xué)研究、工程技術(shù)、交通管理、醫(yī)療診斷等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，也是考查的熱點(diǎn)。多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 考查內(nèi)容【典例】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，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生

13、的變化，就知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理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靠近還是遠(yuǎn)去【思路點(diǎn)撥】利用多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因進(jìn)行判斷?！疽?guī)范解答】選A、B、D。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)地球的運(yùn)動(dòng)速度，故A選項(xiàng)利用了多普勒效應(yīng)。被反射的電磁波，相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)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(jì)算公式可以求出運(yùn)動(dòng)物體的速度，故B選項(xiàng)利用了多普勒效應(yīng)。對(duì)于C選項(xiàng)，鐵路工人是根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對(duì)列車的運(yùn)動(dòng)情況做出判斷的，故C沒有利用多普勒效應(yīng)。炮彈飛行，與空氣摩擦產(chǎn)生聲波，人耳接收

14、到的頻率與炮彈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，故D選項(xiàng)利用了多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)與運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的聯(lián)系發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)：(1)當(dāng)觀察者與聲源相互遠(yuǎn)離時(shí)，相當(dāng)于聲音以聲速追趕以二者相對(duì)速度大小同向運(yùn)動(dòng)的觀察者。(2)當(dāng)觀察者與聲源相互靠近時(shí)，相當(dāng)于聲音以聲速迎接以二者相對(duì)速度大小反向運(yùn)動(dòng)的觀察者?！景咐故尽咳鐖D所示，聲源S和觀察者A都沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于地面的速率分別為vS和vA，空氣中聲音傳播的速度為vP,設(shè)vSvP,vAvP,空氣相對(duì)于地面沒有流動(dòng)。(1)若聲源相繼發(fā)出兩個(gè)聲信號(hào)，時(shí)間間隔為t,請(qǐng)根據(jù)發(fā)出的這兩個(gè)聲信號(hào)從聲源傳播到觀察者的過程，確定觀察者接收到這兩個(gè)聲信號(hào)的時(shí)間間隔t。(2)請(qǐng)利用(1)的結(jié)果，推導(dǎo)此情形下觀察者接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出的聲波頻率間的關(guān)系式?！疽?guī)范解答】如圖，設(shè)t1、t2時(shí)刻S發(fā)出第一、第二個(gè)信號(hào)，A分別在t1、t2接收到這兩個(gè)信號(hào)，