2025版新教材高中物理第3章機(jī)械波5多普勒效應(yīng)課內(nèi)探究新人教版選擇性必修第一冊(cè)

5．多普勒效應(yīng)探究對(duì)多普勒效應(yīng)的理解要點(diǎn)提煉1.波源頻率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)。2．視察者接收到的頻率發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率并沒(méi)有變更，是接收者接收的頻率(單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù))發(fā)生變更(大于或小于波源頻率)，緣由是存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3．發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種狀況相對(duì)位置圖示結(jié)論波源S和視察者A相對(duì)靜止不動(dòng)，如圖所示f視察者＝f波源，音調(diào)不變波源S不動(dòng)，視察者A運(yùn)動(dòng)，由A→B或A→C，如圖所示若靠近波源，由A→B，則f視察者>f波源，音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f視察者<f波源，音調(diào)變低視察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S2，如圖所示f視察者>f波源，音調(diào)變高(1)無(wú)論什么狀況，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源與視察者確定有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，二者相互靠近時(shí)，視察者接收到的頻率變高，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)生不是取決于視察者距波源多遠(yuǎn)，而是取決于視察者相對(duì)于波源的運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向。典例剖析1．如圖表示產(chǎn)朝氣械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)的狀況下，某一時(shí)刻在介質(zhì)平面中的情形，圖中的圓表示波峰。(1)該圖表示的是(D)A．干涉現(xiàn)象 B．衍射現(xiàn)象C．反射現(xiàn)象 D．多普勒效應(yīng)(2)波源正在移向(A)A．A點(diǎn) B．B點(diǎn)C．C點(diǎn) D．D點(diǎn)(3)視察到波的頻率最低的點(diǎn)是(B)A．A點(diǎn) B．B點(diǎn)C．C點(diǎn) D．D點(diǎn)解析：(1)該圖表示的是多普勒效應(yīng)，正確的選項(xiàng)為D。(2)從波長(zhǎng)變更狀況來(lái)看，波源正在移向A點(diǎn)。(3)由于波源遠(yuǎn)離B點(diǎn)的速率最大，所以，視察到波的頻率最低的點(diǎn)是B點(diǎn)。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?如圖所示為波源S發(fā)出的波，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)，而視察者在1s內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B，此時(shí)間內(nèi)視察者接收到多少個(gè)完全波？設(shè)波速為340m/s，要讓視察者完全接收不到波，他每秒要運(yùn)動(dòng)多少米？解析：假如視察者不動(dòng)，則1s內(nèi)，視察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)應(yīng)為20個(gè)。當(dāng)視察者從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，由圖可知，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。要想讓視察者完全接收不到波，他必需隨其所在的波峰一起運(yùn)動(dòng)并遠(yuǎn)離波源。由x＝vt得x＝340×1m＝340m，即視察者每秒要遠(yuǎn)離波源340m。答案：19340m探究多普勒效應(yīng)及超聲波的應(yīng)用要點(diǎn)提煉1.多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(1)多普勒效應(yīng)測(cè)車速。(2)醫(yī)用彩色超聲波測(cè)定心臟跳動(dòng)，了解血管血流等狀況。(3)電磁波的多普勒效應(yīng)為跟蹤目標(biāo)物(如導(dǎo)彈、云層等)供應(yīng)了一種簡(jiǎn)潔的方法。在軍事、航天、氣象預(yù)報(bào)等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。(4)用多普勒效應(yīng)測(cè)量其他星系向著或遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率。2．超聲波及其應(yīng)用(1)定義：頻率高于2×104Hz的聲波。(2)特點(diǎn)：大功率的超聲波幾乎沿直線傳播。(3)應(yīng)用：超聲波洗滌，超聲波碎石，超聲波探測(cè)儀，醫(yī)用彩超等。典例剖析2．蝙蝠在洞窟中飛來(lái)飛去時(shí)，利用超聲脈沖導(dǎo)航。這種超聲脈沖持續(xù)1ms或不到1ms，且每秒重復(fù)放射幾次。假定蝙蝠發(fā)出的超聲脈沖頻率為39000Hz，在它朝著表面平直的墻壁飛行期間，下列推斷正確的是(C)A．墻壁接收到的超聲脈沖頻率等于39000HzB．蝙蝠接收到的從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率等于墻壁接收到的超聲脈沖頻率C．蝙蝠接收到的從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率大于墻壁接收到的超聲脈沖頻率D．蝙蝠接收到的從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率等于39000Hz解析：由于蝙蝠向墻壁靠近，墻壁接收到的超聲脈沖頻率大于39000Hz，蝙蝠接收到的從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖的頻率也大于墻壁接收到的超聲脈沖頻率。故選項(xiàng)C正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?如圖所示，在公路的十字路口東側(cè)路邊，甲以速度v1向東行走，在路口北側(cè)，乙站在路邊，一輛汽車以速度v2通過(guò)路口向東行駛并鳴笛，已知汽車笛聲的頻率為f0，速度v2>v1。甲聽(tīng)到的笛聲的頻率為f1，乙聽(tīng)到的笛聲的頻率為f2，司機(jī)自己聽(tīng)到的笛聲的頻率為f3，則此三人聽(tīng)到笛聲的頻率由高至低依次為(A)A．f1，f3，f2 B．f3，f1，f2C．f2，f3，f1 D．f3，f2，f1解析：由于v2>v1，所以汽車和甲的相對(duì)距離減小，甲聽(tīng)到的笛聲的頻率變大，即f1>f0。由于乙靜止不動(dòng)，汽車和乙的相對(duì)距離增大，乙聽(tīng)到的笛聲的頻率變小，即f2<f0。由于司機(jī)和聲源相對(duì)靜止，所以司機(jī)聽(tīng)到的笛聲的頻率不變，即f3＝f0。綜上所述，三人聽(tīng)到笛聲的頻率由高至低依次為f1、f3、f2因此選項(xiàng)A正確。多普勒效應(yīng)的推斷方法(1)確定探討對(duì)象(波源與視察者)。(2)確定波源與視察者是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。若有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能發(fā)生多普勒效應(yīng)，否則不發(fā)生。(3)推斷：當(dāng)兩者遠(yuǎn)離時(shí)，視察者接收到的波的頻率變小，靠近時(shí)視察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變。案例某人站在地面上某處，一架飛機(jī)由遠(yuǎn)而近從人的頭頂上方勻速飛過(guò)，則人聽(tīng)到飛機(jī)發(fā)出聲音的頻率(A)A．越來(lái)越低 B．越來(lái)越高C．先變高后變低 D．先變低后變高易錯(cuò)分析：飛機(jī)從人頭頂勻速飛過(guò)，勻速是指飛機(jī)相對(duì)地面，但相對(duì)視察者的速度是先減小后增大，這須要將速度分解。一些同學(xué)思維簡(jiǎn)潔，只考慮到起初是飛機(jī)(聲源)相對(duì)視察者靠近，飛機(jī)過(guò)了人的正頭頂后，變成了聲源相對(duì)視察者遠(yuǎn)離，因此認(rèn)為接收的頻領(lǐng)先變高后變低，錯(cuò)選了C項(xiàng)。解析：當(dāng)飛機(jī)飛近人時(shí)，將飛機(jī)的速度分解，如圖甲所示，飛機(jī)相對(duì)人的速度為v1＝vcosα，α越來(lái)越大，則v1越來(lái)越小，即人聽(tīng)到飛機(jī)聲音的頻率越來(lái)越低，但總是f聽(tīng)>f源。當(dāng)飛機(jī)遠(yuǎn)離人時(shí)，將飛機(jī)的速度分解如圖乙所示，飛機(jī)相對(duì)人的速度v3＝vcosα，α越來(lái)越小，則v3越