2024年高中物理新教材同步講義選修第一冊學習筆記第3章 5　多普勒效應

5多普勒效應[學習目標]1.知道什么是多普勒效應，理解多普勒效應的形成原因(重點)。2.了解多普勒效應在生活中的應用，會用多普勒效應解釋一些物理現(xiàn)象(重點)。一、多普勒效應1．多普勒效應波源與觀察者相互靠近或者相互遠離時，____________的波的________都會發(fā)生變化的現(xiàn)象。2．多普勒效應產生的原因(1)當波源與觀察者相對靜止時，1s內通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是________的，觀測到的頻率______波源振動的頻率。(2)當波源與觀察者相互接近時，1s內通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目________(選填“增加”或“減少”)，觀測到的頻率______(選填“增大”或“減小”)；反之，當波源與觀察者相互遠離時，觀測到的頻率________(選填“增大”或“減小”)。只要觀察者與波源發(fā)生相對運動，就會產生多普勒效應，觀測到的頻率就大于波源振動的頻率，這種說法對嗎？為什么？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．相對位置變化與頻率的關系相對位置圖示結論(頻率、音調、波面)波源S和觀察者A相對靜止f觀察者＝f波源，音調不變波源S不動，觀察者運動，由A→B或A→C由A→B，f觀察者>f波源，音調升高由A→C，f觀察者<f波源，音調降低觀察者A不動，波源S運動，由S→S′，接近觀察者或遠離觀察者波源向哪運動，哪個方向波面被壓縮較密集接近觀察者，f觀察者>f波源，音調升高遠離觀察者，f觀察者<f波源，音調降低2.成因歸納(1)發(fā)生多普勒效應時，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對運動，且兩者間距發(fā)生變化。(2)發(fā)生多普勒效應時，波源的頻率保持不變，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化。(1)觀察者與聲源間沒有相對運動也可能產生多普勒效應。()(2)當波源和觀察者向同一個方向運動時，一定發(fā)生多普勒效應。()(3)多普勒效應是由于波的干涉引起的。()(4)當觀察者遠離波源運動時，觀察者接收到的波的頻率變小。()(5)甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發(fā)出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率。()例1如圖甲所示，某同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，如圖乙，下列關于女同學的感受的說法正確的是()A．女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調變低B．女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調變高C．女同學在點C向右運動時，她感覺哨聲音調不變D．女同學在點C向左運動時，她感覺哨聲音調變低例2(2022·蘇州市質檢)如圖表示產生機械波的波源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(2)波源正在移向________(選填“A”“B”“C”或“D”)點。(3)觀察到波的頻率最低的點是________(選填“A”“B”“C”或“D”)點。例3一頻率為600Hz的聲源以20rad/s的角速度沿一半徑為0.8m的圓周(圓心為O點)做勻速圓周運動。一觀察者站在離圓心很遠的P點且相對于圓心靜止，如圖所示，則觀察者接收到()A．聲源在A點時發(fā)出聲音的頻率等于600HzB．聲源在B點時發(fā)出聲音的頻率等于600HzC．聲源在C點時發(fā)出聲音的頻率等于600HzD．聲源在D點時發(fā)出聲音的頻率小于600Hz二、多普勒效應的應用1．利用多普勒測速儀測速交通警察向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的________，根據反射波________變化的多少就能知道車輛的速度。2．利用超聲波測血流速度醫(yī)生向人體內發(fā)射頻率已知的超聲波，測出被血管中的血流反射后的波的________變化，就可知道血流的________。3．利用光波的頻率變化，計算星球靠近或遠離我們的________。拓展：紅移現(xiàn)象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，可測得星球靠近或遠離地球的速度。若星球遠離我們運動，接收到的光波的頻率變小，譜線就向頻率小的紅端移動，這種現(xiàn)象稱為紅移現(xiàn)象。例4(多選)(2023·太原五中月考)關于多普勒效應的應用，下列說法中正確的是()A．發(fā)現(xiàn)星系譜線的“紅移”現(xiàn)象B．利用多普勒效應可以從火車的鳴笛聲中判斷其運動方向C．利用多普勒效應可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度D．目前在技術上人們只能利用聲波發(fā)生的多普勒效應例5汽車無人駕駛技術已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應巡航控制系統(tǒng)，它可以控制無人車在前車減速時自動減速、前車加速時自動跟上去，其使用的傳感器主要是毫米波雷達，該雷達會發(fā)射和接收調制過的無線電波，再通過因波的時間差和多普勒效應造成的頻率變化來測量目標的相對距離和相對