新教材2024年秋高中物理第3章機(jī)械波5.多普勒效應(yīng)學(xué)生用書無答案新人教版選擇性必修第一冊(cè)

5．多普勒效應(yīng)1．知道什么是多普勒效應(yīng)，知道它是波源與視察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象。2．培育利用限制變量法探究問題的實(shí)力。3．了解多普勒效應(yīng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用。多普勒效應(yīng)1．定義波源與視察者相互____________時(shí)，接收到的波的________都會(huì)發(fā)生變更，這種現(xiàn)象叫作多普勒效應(yīng)。2．產(chǎn)生緣由(1)波源與視察者相互靠近時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過視察者的波峰(或密部)的數(shù)目________，視察者觀測(cè)到的頻率________。(2)當(dāng)波源與視察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過視察者的波峰(或密部)的數(shù)目________，觀測(cè)到的頻率________。無論波源與視察者間是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，是否發(fā)生多普勒效應(yīng)，波源發(fā)出的波的頻率不變，變更的僅是接收到的波的頻率。當(dāng)你站在路邊，警車?guó)Q笛從你身邊飛速駛過，對(duì)于警車向你靠近和警車遠(yuǎn)離的過程，你會(huì)聽到警笛的聲音在變更。問題1你聽到警笛的音調(diào)有何不同？問題2事實(shí)上警笛的音調(diào)會(huì)變更嗎？問題3聽到音調(diào)發(fā)生變更的緣由是什么？1．多普勒效應(yīng)的成因發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，肯定是由于波源與視察者之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2．相對(duì)位置變更與頻率的關(guān)系(規(guī)律)相對(duì)位置圖示結(jié)論波源S和視察者A相對(duì)靜止，如圖所示f波源＝f視察者，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波源＜f視察者，音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f波源>f視察者，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波源＜f視察者，音調(diào)變高【典例1】(2024·江蘇蘇州質(zhì)檢)如圖表示產(chǎn)朝氣械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)的狀況，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(yīng)(2)波源正在移向()A．A點(diǎn)B．B點(diǎn)C．C點(diǎn)D．D點(diǎn)(3)視察到的波的頻率最低的點(diǎn)是()A．A點(diǎn)B．B點(diǎn)C．C點(diǎn)D．D點(diǎn)[思路點(diǎn)撥]本題主要是對(duì)多普勒效應(yīng)的分析，推斷問題時(shí)必需明確如下幾點(diǎn)：①常見的波動(dòng)現(xiàn)象有哪些？②怎樣依據(jù)波形推斷波源的移動(dòng)方向？③波源的移動(dòng)對(duì)視察到的波的頻率有何影響？[聽課記錄]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。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．(多選)如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動(dòng)5次，一邊沿x軸正方向勻速移動(dòng)，x＝0處是它的初始位置，圖示為恰經(jīng)10個(gè)周期時(shí)視察到的水面波。則下列說法正確的是()A．位于x軸正方向一側(cè)的觀測(cè)者，接收頻率大于5HzB．位于x軸負(fù)方向一側(cè)的觀測(cè)者，接收頻率大于5HzC．水面波的傳播速度是0.2m/s，小球勻速移動(dòng)的速度是0.1m/sD．水面波的傳播速度是0.4m/s，小球勻速移動(dòng)的速度是0.2m/s多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．測(cè)量汽車速度：交通警察向行進(jìn)中的車輛放射________已知的超聲波，同時(shí)測(cè)量________的頻率，依據(jù)反射波________的多少就能知道車輛的速度。2．測(cè)星球速度：測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的________。然后與地球上這些元素________時(shí)發(fā)光的頻率比照，可得星球的速度。3．測(cè)血液流速：向人體內(nèi)放射________已知的超聲波，超聲波被血管中的血流________后又被儀器接收，測(cè)出反射波的__________，就能知道血流的速度。如圖為衛(wèi)星跟蹤站，人們可以跟蹤人造地球衛(wèi)星。問題1人們?cè)鯓永眯l(wèi)星跟蹤站觀測(cè)衛(wèi)星？問題2人們發(fā)覺星球光譜的頻率在變小，說明什么問題？【典例2】(多選)下面實(shí)例中利用了多普勒效應(yīng)的是()A．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來推斷遙遠(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)中的汽車放射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來時(shí)，依據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變更，就可知汽車的速度，以便于交通管理C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可推斷火車的運(yùn)動(dòng)狀況D．有閱歷的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖嘯聲推斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去[聽課記錄][跟進(jìn)訓(xùn)練]2．(多選)火車?guó)Q笛，當(dāng)視察者聽到鳴笛聲的音調(diào)比聲源發(fā)出來的音調(diào)降低時(shí)，下列推斷可能正確的是()A．視察者靜止，火車向他駛來B．視察者靜止，火車離他遠(yuǎn)去C．火車靜止，視察者乘汽車向著火車運(yùn)動(dòng)D．火車靜止，視察者乘汽車遠(yuǎn)離火車運(yùn)動(dòng)1．關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是()A．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的緣由是波源頻率發(fā)生了變更B．視察者與聲源間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)也可能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)C．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D．救援車迎面駛來時(shí)，聽到的聲音越來越尖的現(xiàn)象屬于多普勒效應(yīng)2．(多選)如圖所示，男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回?fù)u擺，下列關(guān)于女同學(xué)感受到聲音變更的說法正確的是()A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)變低3．如圖所示，向左勻速運(yùn)動(dòng)的小車發(fā)出頻率為f的聲波，車左側(cè)A處?kù)o止的人感受到的聲波的頻率為f1，車右側(cè)B處?kù)o止的人感受到的聲波的頻率為f2，則()A．f1＜f，f2＜f B．f1＜f，f2＞fC．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f回來本節(jié)學(xué)問，自我完成以下問題：1．為什么會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)現(xiàn)象？2．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率發(fā)生變更了嗎？3．多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生與視察者距波源遠(yuǎn)近有關(guān)嗎？宇宙學(xué)中的多普勒效應(yīng)20世紀(jì)20年頭，天文學(xué)家在探討遠(yuǎn)處的旋渦星云發(fā)出的光譜時(shí)，發(fā)覺了光譜的紅移，相識(shí)到了旋渦星云正快速遠(yuǎn)離地球而去。1929年哈勃依據(jù)光譜紅移總結(jié)出聞名的哈勃定律：星系的遠(yuǎn)離速度v與到地球的距離r成正比，即v＝H0r，H0為哈勃常數(shù)。依據(jù)哈勃定律和后來更多天體光譜紅移的測(cè)定，人們信任宇宙在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)始終在膨脹，宇宙的密度始終在變小。反推可以想象，宇宙在很久以前并沒有現(xiàn)在這么大，最初它可能很小。因此，科學(xué)家提出了大爆炸宇宙模型，認(rèn)為宇宙是在大爆炸后，經(jīng)長(zhǎng)期地膨脹和演化而形成今日的狀態(tài)。20世紀(jì)60年頭以來，大爆炸宇宙模型漸漸被人們接受。具有波動(dòng)性的光也會(huì)出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，這被稱為多普勒—斐索效應(yīng)，它使人們對(duì)距地球隨意遠(yuǎn)的天體的運(yùn)動(dòng)的探討成為可能——只要分析一下接收到的光的頻譜就行了。1868年，英國(guó)天文學(xué)家用這種方法測(cè)量了天狼星遠(yuǎn)離我們而去的速度，得出了46km/s的速度值。1．多普勒效應(yīng)是什么現(xiàn)象？