多普勒效應-課件

第十二章機械波12.5多普勒效應惠更斯原理目標定位1.了解多普勒效應，并能運用多普勒效應解釋一些物理現(xiàn)象.2.知道什么是波面和波線，了解惠更斯原理.3.知道波傳播到兩種介質交界面時會發(fā)生反射、折射現(xiàn)象，并能用惠更斯原理進行解釋.一、多普勒效應

問題設計有經(jīng)驗的鐵路工人可以從火車汽笛聲判斷火車的運行方向和快慢，請你說一說他們是根據(jù)什么作出的判斷.答案火車靠近時，音調變高；火車遠離時，音調變低；由音調變化的快慢可判斷火車運行的快慢.知識探究要點提煉1.多普勒效應：波源與觀察者互相靠近或者互相遠離時，觀察者接收到的波的

發(fā)生變化的現(xiàn)象.2.多普勒效應產(chǎn)生的原因分析：(1)相對位置變化與頻率的關系(規(guī)律)：相對位置圖示結論波源S和觀察者A相對靜止，如圖所示f觀察者＝f波源音調不變頻率波源S不動，觀察者A運動,由A→B或A→C，如圖所示若靠近波源，由A→B，則f觀察者>f波源，音調變高；若遠離波源，由A→C，則f觀察者<f波源，音調變低觀察者A不動，波源S運動，由S→S′，如圖所示f觀察者>f波源音調變高(2)成因歸納：發(fā)生多普勒效應時，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了

.二者互相靠近時，觀察者接收到的頻率變高，互相遠離時，觀察者接收到的頻率變低.3.發(fā)生多普勒效應時，波源產(chǎn)生的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.4.多普勒效應是波的特性，不是只有機械波會產(chǎn)生多普勒效應，后面所學的光波、電磁波也會產(chǎn)生這一現(xiàn)象.相對運動二、波面、波線、惠更斯原理

問題設計把一顆石子投到平靜的池塘里，會激起一圈圈起伏不平的水面波向周圍傳播，你知道向四面八方傳播的波峰(波谷)為什么會組成一個個圓嗎？答案因為水波由波源向四周傳開，向各個方向的波速都一樣，所以向四面八方傳播的波峰(波谷)組成一個個圓.要點提煉1.波面：在波的傳播過程中，任一時刻介質中

的點組成的面叫做波面.2.波線波線是指與波面垂直的那些線，它代表了波的

如圖1所示.圖1任何振動狀態(tài)相同傳播方向3.惠更斯原理介質中任一波面上的各點，都可以看做

，其后任意時刻，這些子波在波前進方向的

就是新的波面.4.惠更斯原理只能解釋波的傳播方向,不能解釋波的

,無法說明衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物的

的關系.發(fā)射子波的波源包絡面強度大小三、波的反射和折射

問題設計1.對著山崖或高墻說話時，能聽到回聲；夏日的雷聲在云層間轟鳴不絕，你知道這是怎么回事嗎？答案這兩種現(xiàn)象都是由于聲波的反射造成的.2.波不僅有反射現(xiàn)象，也有折射現(xiàn)象，請用惠更斯原理解釋波的反射和折射現(xiàn)象.答案(1)波的反射的解釋：如圖所示，a、c、b三條波線并不同時到達界面，它們到達界面時產(chǎn)生子波的時間也就有先有后，子波傳播的距離也就有遠有近，A′B′是新的波面，與反射波方向垂直.但由于反射波與入射波相比，波長、波速和頻率都不變.所以在圖中直角三角形A′AB′≌直角三角形BB′A.也就可以進一步證明入射角i＝反射角i′.(2)波的折射的解釋如圖所示，當波線a首先于時刻t由介質1到達界面，之后又經(jīng)過時間Δt，波線b也到達界面；這時A、C′兩點發(fā)出的子波在介質2中的包絡面為圖中的A′B′，這是波進入介質2之后的新的波面.由于是兩種不同的介質，其中波的傳播速度v1、v2不一定相同，在Δt時間內(nèi)，兩條波線傳播的距離AA′和BB′也不一定相同，因此波進入第二種介質后傳播方向常常發(fā)生偏折.要點提煉1.波的反射(1)定義：波遇到介質界面會

繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.(2)反射波的波長、波速、頻率跟入射波的

.2.波的折射(1)波從一種介質

另一種介質時，波的

發(fā)生改變的現(xiàn)象.(2)波的折射中，波的頻率不變，波速和波長發(fā)生改變.返回相同進入傳播方向(3)波在兩種介質的界面上發(fā)生折射的原因是波在不同介質中傳播

不同.速度延伸思考機械波在兩介質的界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象時，波的頻率f、波速v、波長λ是否變化？答案頻率f由波源決定，故無論是反射波還是折射波都與入射波的頻率即波源的振動頻率相同；波速v由介質決定，因反射波與入射波在同一介質中傳播，故波速不變，而折射波與入射波在不同介質中傳播，所以波速變化.據(jù)v＝λf知波長λ與v及f有關，即與波源和介質有關，反射波與入射波在同一介質中傳播，頻率不變，波速不變，故波長λ不變，折射波與入射波在不同介質中傳播，波速不同，頻率不變，故λ不同.典例精析一、對多普勒效應的理解例1關于多普勒效應，以下說法中正確的是(

)A.發(fā)生多普勒效應時，波源的頻率發(fā)生了變化B.發(fā)生多普勒效應時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C.多普勒效應是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的D.只有聲波才能產(chǎn)生多普勒效應解析由于波源的頻率只與波源本身在單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)有關，而與波源是否運動或觀察者是否運動的情況均無關系，故A選項不正確；當發(fā)生多普勒效應時，由于觀察者與波源的相對位置發(fā)生了變化，當距離增大時，觀察者在單位時間內(nèi)接收到完全波的個數(shù)減少，反之，接收到完全波的個數(shù)就增加，可見觀察者接收到的頻率與波源發(fā)出的頻率并不一定是相等的，只有當波源與觀察者相對靜止時二者才是相等的，故B、C選項都是正確的；一切波都能發(fā)生多普勒效應，故D選項不正確.答案BC例2如圖2甲所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，下列關于女同學的感受的說法正確的是(

)圖2A.女同學從A向B運動過程中，她感受哨聲音調變高B.女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調變高C.女同學在C點向右運動時，她感覺哨聲音調不變D.女同學在C點向左運動時，她感覺哨聲音調變低解析女同學蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她就有靠近聲源的趨勢，根據(jù)多普勒效應，她就能感到哨聲音調變高；反之，女同學向左運動時，她感到音調變低.選項A、D正確，B、C錯誤.答案AD二、對惠更斯原理的理解例3對惠更斯原理的理解，下列說法正確的是(

)A.同一波面上的各質點振動情況完全相同B.同一波面上的各質點振動情況可能不相同C.球面波的波面是以波源為中心的一個個球面D.無論怎樣的波，波線始終和波面垂直解析按照惠更斯原理：波面是由任意時刻振動情況完全相同的點構成的面，故A對，B錯.由波面和波線的概念，不難判定C、D正確.答案ACD三、波的反射和折射及應用例4圖3中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則(

)A.2與1的波長、頻率相等，波速不等B.2與1的波速、頻率相等，波長不等C.3與1的波