第4節(jié) 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用

第4節(jié)多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用一、多普勒效應(yīng)1．填一填(1)定義

由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生

的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生的原因

①波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的完全波的個(gè)數(shù)是

______的，觀察者觀測(cè)到的頻率

波源振動(dòng)的頻率。

②波源與觀察者相互靠近時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的完全波的個(gè)數(shù)

，觀察者觀測(cè)到的頻率

波源的頻率，即觀察到的頻率增大。

③波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察到的頻率

。變化一定等于增多大于減小2．判一判(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率沒(méi)有發(fā)生變化。

()(2)當(dāng)波源和觀察者向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定發(fā)生多普勒效應(yīng)。

()(3)只有橫波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)。

()3．想一想炮彈由遠(yuǎn)處飛來(lái)從頭頂呼嘯而過(guò)的整個(gè)過(guò)程中，我們所聽(tīng)到的音調(diào)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？為什么？

提示：波源與觀察者距離的變化會(huì)引起接收頻率的變化，頻率的變化會(huì)引起音調(diào)的變化，由于炮彈離我們先變近后變遠(yuǎn)，所以音調(diào)先變高后變低?！獭痢炼⒍嗥绽招?yīng)的應(yīng)用填一填(1)

可以測(cè)量車(chē)輛行駛速度。(2)彩色超聲

可以診斷人體心臟、血管疾病。(3)電磁波的多普勒效應(yīng)可以

，在軍事、航天、氣象預(yù)報(bào)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。多普勒測(cè)速儀多普勒診斷儀跟蹤目的物探究(一)

多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因分析[問(wèn)題驅(qū)動(dòng)]有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以通過(guò)分辨火車(chē)的汽笛聲來(lái)判斷火車(chē)的運(yùn)行方向和快慢。(1)火車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向和快慢對(duì)鐵路工人接收到的聲音頻率有影響嗎？(2)鐵路工人是怎樣通過(guò)分辨火車(chē)的汽笛聲來(lái)判斷火車(chē)的運(yùn)行方向和快慢的？提示：(1)有影響，火車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向和快慢對(duì)鐵路工人在單位時(shí)間里接收到聲波的完整波的個(gè)數(shù)有影響，從而影響接收到聲音的頻率。(2)鐵路工人是通過(guò)分辨所感受到汽笛的音調(diào)高低來(lái)判斷火車(chē)的運(yùn)行方向和快慢的：若火車(chē)靠近工人，工人感覺(jué)到汽笛的音調(diào)變高，速度越大，音調(diào)越高，反之速度越小，音調(diào)越低。

[重難釋解]1．相對(duì)位置變化與頻率的關(guān)系相對(duì)位置圖示結(jié)論波源S和觀察者A相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)f波源＝f觀察者，音調(diào)不變波源S不動(dòng)，觀察者A運(yùn)動(dòng)，由A→B或A→C若靠近波源，由A→B，則f波源＜f觀察者，音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f波源＞f觀察者，音調(diào)變低觀察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S2f波源＜f觀察者，音調(diào)變高2．成因歸納根據(jù)以上分析可知，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

汽車(chē)無(wú)人駕駛技術(shù)已逐漸成熱，最常用的是ACC自適應(yīng)航控制，它可以控制無(wú)人車(chē)在前車(chē)減速時(shí)自動(dòng)減速、前車(chē)加速時(shí)自動(dòng)跟上去。其使用的傳感器主要有毫米波雷達(dá)，該雷達(dá)會(huì)發(fā)射和接收調(diào)制過(guò)的無(wú)線電波，再通過(guò)波的時(shí)間差和多普勒效應(yīng)造成的頻率變化來(lái)測(cè)量目標(biāo)的相對(duì)距離和相對(duì)速度。若該雷達(dá)發(fā)射的無(wú)線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為f′，則

(

)A．當(dāng)f＝f′時(shí)，表明前車(chē)與無(wú)人車(chē)速度相同B．當(dāng)f＝f′時(shí)，表明前車(chē)一定處于靜止?fàn)顟B(tài)C．當(dāng)f′>f時(shí)，表明前車(chē)在加速行駛D．當(dāng)f′<f時(shí)，表明前車(chē)在減速行駛[解析]

當(dāng)聲源和觀察者之間的距離不變化時(shí)，觀察者接收到的頻率和聲源發(fā)出的頻率相等，故當(dāng)f＝f′時(shí)，說(shuō)明二者之間的距離不變，表明前車(chē)與無(wú)人車(chē)速度相同，但不一定靜止，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)f′>f時(shí)，說(shuō)明接收到的頻率增大，說(shuō)明兩車(chē)距離減小，表明前車(chē)在減速行駛，故C錯(cuò)誤；當(dāng)f′<f時(shí)，說(shuō)明接收到的頻率減小，說(shuō)明兩車(chē)距離增大，表明前車(chē)在加速行駛，故D錯(cuò)誤。[答案]

A發(fā)生多普勒效應(yīng)的條件(1)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)，當(dāng)波源和觀察者都運(yùn)動(dòng)但無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)則不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。(2)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于波源距離觀察者有多遠(yuǎn)，而是取決于波源相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向。

[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．有經(jīng)驗(yàn)的鐵路養(yǎng)護(hù)人員可以從火車(chē)?guó)Q笛的聲音判斷火車(chē)的行駛方向。他所利用的是聲波的(

)A．干涉現(xiàn)象 B．衍射現(xiàn)象C．多普勒效應(yīng)

D．反射現(xiàn)象解析：據(jù)多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)火車(chē)運(yùn)動(dòng)方向靠近養(yǎng)護(hù)人員時(shí)，他聽(tīng)到的聲音音調(diào)較高，火車(chē)遠(yuǎn)離養(yǎng)護(hù)人員時(shí)，他聽(tīng)到的聲音音調(diào)較低。答案：C2．(多選)一漁船向魚(yú)群發(fā)出超聲波，若魚(yú)群正向漁船靠近，則被魚(yú)群反射回來(lái)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．頻率不變解析：漁船與魚(yú)群發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，被魚(yú)群反射回來(lái)的超聲波的速度大小不變；由多普勒效應(yīng)知，反射回來(lái)的超聲波的頻率變高，故選項(xiàng)B、C正確。答案：BC探究(二)多普勒效應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用

輪船在進(jìn)港途中的x-t圖像如圖所示，則在港口所測(cè)到輪船上汽笛發(fā)出聲音的頻率是圖中的哪一個(gè)

(

)[解析]

勻速靠近港口的過(guò)程中，測(cè)量到的頻率不隨時(shí)間變化，但速度大時(shí)頻率大，由x-t圖像可知，輪船靠近港口時(shí)三段時(shí)間內(nèi)的速度v1>v3>v2，可知f1>f3>f2，故A正確。[答案]

A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。(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率大于波源頻率，音調(diào)變高；反之，觀察者接收到的頻率小于波源頻率，音調(diào)變低。

[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．(多選)下列選項(xiàng)與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是

(

)A．科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離B．醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速C．技術(shù)人員用超聲波探測(cè)金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D．交通警察向車(chē)輛發(fā)射超聲波并通過(guò)測(cè)量反射波的頻率確定車(chē)輛行進(jìn)的速度解析：A選項(xiàng)科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離是利用了波的反射原理，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B、D利用了超聲波的多普勒效應(yīng)，故B、D正確；選項(xiàng)C利用了超聲波波長(zhǎng)短，穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，故C錯(cuò)誤。答案：BD

2. 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，如果該超聲波被那輛轎車(chē)反射回來(lái)時(shí)：(1)若巡警車(chē)接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低，轎車(chē)的速度為多少；(2)若巡警車(chē)接收到的超聲波頻率比發(fā)出的高，轎車(chē)的速度為多少。解析：(1)如果巡警車(chē)接收到的超聲波頻率比發(fā)出時(shí)低，由多普勒效應(yīng)可知，巡警車(chē)與轎車(chē)在相互遠(yuǎn)離。又由于巡警車(chē)在后且車(chē)速恒定，所以轎車(chē)的速度大于100km