人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學(xué)案1：3 5 多普勒效應(yīng)

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊(cè)PAGEPAGE13.5多普勒效應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解多普勒效應(yīng)及其產(chǎn)生的原因。2．了解多普勒效應(yīng)在生活中的應(yīng)用。重點(diǎn)：多普勒效應(yīng)。難點(diǎn)：多普勒效應(yīng)中頻率變化的理解。知識(shí)點(diǎn)一、音調(diào)與響度1．音調(diào)：由頻率決定，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低。觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。2．響度：由振幅決定，振幅大則響度大，振幅小則響度小。3．波源頻率、接收頻率（1）波源頻率：波源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，稱為一個(gè)完全波。頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)。因此波源的頻率又等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)。（2）接收頻率：①波源和觀察者相對(duì)靜止。觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。②波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生變化，即感覺到波的頻率發(fā)生變化。波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的頻率增大；二者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小。知識(shí)點(diǎn)二、多普勒效應(yīng)1．現(xiàn)象：當(dāng)汽車向你駛來時(shí)，感覺音調(diào)變高；當(dāng)汽車離你遠(yuǎn)去時(shí)，感覺音調(diào)變低（音調(diào)由頻率決定，頻率高音調(diào)高；頻率低，音調(diào)低）。2．定義：指由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象。3．多普勒效應(yīng)的成因：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此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)，而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。（1）當(dāng)波源和觀察者相對(duì)介質(zhì)都靜止不動(dòng)，即二者沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)。單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出幾個(gè)完全波，觀察者在單位時(shí)間內(nèi)就接收到幾個(gè)完全波。觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。（2）波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，觀察者朝波源運(yùn)動(dòng)時(shí)（或觀察者不動(dòng)，波源朝觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)）。觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，即接收到的頻率增大。（3）波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)（或觀察者不動(dòng)，波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)）。觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少，即接收到的頻率減小。總之：當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小。4．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。特別提醒：①在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者感到頻率發(fā)生了變化。②多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。習(xí)題1.下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法，正確的是（）A．只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)B．當(dāng)觀察者靠近聲源時(shí)，聽到聲音的音調(diào)升高，說明聲源的頻率升高了C．當(dāng)聲源和觀察者同時(shí)以相同的速度向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)D．火車離站時(shí)，站臺(tái)上的旅客聽到火車的汽笛音調(diào)降低習(xí)題2.如圖分別反映了飛機(jī)以三種速度在空中（不考慮空氣的流動(dòng)）水平飛行時(shí)，產(chǎn)生聲波的情況。圖中一系列圓表示聲波的傳播情況，A表示飛機(jī)的位置。請(qǐng)你利用給出的圖，確定飛機(jī)飛行速度最大的是_____（選填“甲”“乙”或“丙”）。習(xí)題3.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?cái)[動(dòng)，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是（）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

習(xí)題4.以下關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法中正確的是（）A．有多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的振動(dòng)頻率發(fā)生變化B．有多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的振動(dòng)頻率并沒有發(fā)生變化C．多普勒效應(yīng)實(shí)際上是指波速相對(duì)介質(zhì)發(fā)生變化D．人與波源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察到的頻率一定發(fā)生變化5．發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種情況歸納相對(duì)位置圖示結(jié)論波源S和觀察者A相對(duì)靜止不動(dòng)，如圖所示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，如圖所示若靠近波源，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→S2，如圖所示f波源<f觀察者，音調(diào)變高成因歸納：根據(jù)以上分析可以知道，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)。特別提醒：①無論什么情況，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源與觀察者肯定有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，二者相互靠近時(shí)，觀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)生不是取決于觀察者距波源多遠(yuǎn)，而是取決于觀察者相對(duì)于波源的運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向。習(xí)題5.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通過路口向東行駛并鳴笛，已知汽車笛聲的頻率為f0，車速v2＞v1。甲聽到的笛聲的頻率為f1，乙聽到的笛聲的頻率為f2，司機(jī)自己聽到的笛聲的頻率為f3，則此三人聽到笛聲的頻率由高至低依次為_________________。習(xí)題6.下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法，正確的是（）A．只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)B．當(dāng)觀察者靠近聲源時(shí)，聽到聲音的音調(diào)升高，說明聲源的頻率升高了C．當(dāng)聲源和觀察者同時(shí)以相同的速度向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)D．火車離站時(shí)，站臺(tái)上的旅客聽到火車的汽笛音調(diào)降低

6．多普勒效應(yīng)的應(yīng)用（1）多普勒效應(yīng)測(cè)車速。交警向行進(jìn)中的車輛發(fā)射________的超聲波，同時(shí)測(cè)量_____的頻率，根據(jù)反射波頻率__________，就能知道車輛的速度。（2）醫(yī)用彩色超聲波測(cè)定心臟跳動(dòng)，了解血管血流等情況。向人體內(nèi)發(fā)射________的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的________，就可得血流速度。（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）提供了一種簡(jiǎn)單的方法。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。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靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，可得星球的速度。7．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。習(xí)題7.沿直線行駛的汽車通過某觀察站時(shí)，觀察到汽車發(fā)出的頻率由1200Hz下降為1000Hz，已知空氣中聲速為340m/s，求車速。

習(xí)題8.醫(yī)院有一種先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)——彩超，向病人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波。超聲波經(jīng)血液反射后被專用儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就可以知道血液的流速。這一技術(shù)主要體現(xiàn)了哪一種物理現(xiàn)象（）A．多普勒效應(yīng)B．波的衍射C．波的干涉D．共振習(xí)題9.公路巡警開車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波，結(jié)果該電磁波被那輛轎車反射回來時(shí)，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低。（1）此現(xiàn)象屬于A．波的衍射B．波的干涉C．多普勒效應(yīng)D．波的反射（2）若該路段限速為100km/h，則轎車是否超速？（3）若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的頻率應(yīng)怎樣變化？習(xí)題10.如圖所示，實(shí)線表示波峰，S為波源，設(shè)波源頻率為20Hz，且不運(yùn)動(dòng)，而觀察者在1s內(nèi)由B運(yùn)動(dòng)到A，觀察者接收到多少個(gè)完全波？設(shè)波速為340m/s，若要讓觀察者完全接收不到波，那么，他的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)該是多少？如果觀察者在1s內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B，觀察者接收到多少個(gè)完全波？

8．多普勒效應(yīng)的定量研究習(xí)題11.沿直線行駛的汽車通過某觀察站時(shí)，觀察到汽車發(fā)出的頻率由1200Hz下降為1000Hz，已知空氣中聲速為340m/s，求車速。習(xí)題12.下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)（）A．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠(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)中的汽車發(fā)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，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況D．有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去習(xí)題13.一警車上的警報(bào)器發(fā)射頻率f=1000Hz的聲波，警車遠(yuǎn)離靜止的觀察者向一懸崖行駛，車速v=10m/s，已知聲音在空氣中的傳播速度為v聲=330m/s，試問：（1）觀察者直接從警報(bào)器聽到的聲音頻率是多大？（2）觀察者聽到從懸崖反射的聲音頻率是多大？

9．理解多普勒效應(yīng)的三個(gè)誤區(qū)誤區(qū)1：誤認(rèn)為發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率發(fā)生了變化有此錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，是因?yàn)闆]有正確理解發(fā)生多普勒效應(yīng)的原因，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，接收到的頻率發(fā)生變化，但波源頻率并沒有變化。誤區(qū)2：誤認(rèn)為發(fā)生多普勒效應(yīng)是因?yàn)椴ㄋ侔l(fā)生了變化產(chǎn)生誤區(qū)的原因是沒有正確理解發(fā)生多普勒效應(yīng)及波速的決定因素，是否發(fā)生多普勒效應(yīng)取決于觀察者與波源是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，波速只取決于介質(zhì)，與是否發(fā)生多普勒效應(yīng)無關(guān)。誤區(qū)3：誤認(rèn)為只有機(jī)械波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)這是因?yàn)闆]有認(rèn)識(shí)到多普勒效應(yīng)是波共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。習(xí)題14.觀察者不動(dòng)，波源迎面而來時(shí)（）A．波源的波長(zhǎng)發(fā)生了改變B．波源的頻率發(fā)生了改變C．觀察者收到波的頻率發(fā)生了改變D．波速發(fā)生了改變

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁習(xí)題1.〖答案〗CD〖解析〗多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不僅是機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤。發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，聲源的頻率并沒有發(fā)生變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，B項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)波源和觀察者以相同的速度同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，C項(xiàng)正確?；疖囯x站時(shí)，站臺(tái)上的旅客和火車相互遠(yuǎn)離，聽到火車的汽笛音調(diào)降低，D項(xiàng)正確。習(xí)題2.〖答案〗丙〖解析〗題圖甲中，飛機(jī)飛到A點(diǎn)時(shí)，聲波已傳播到前面了，即飛機(jī)慢于聲音，題圖乙中飛機(jī)與聲音速度相同，題圖丙中，飛機(jī)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，聲波還在后面，故飛機(jī)運(yùn)動(dòng)快于聲音。習(xí)題3.〖答案〗AD〖解析〗女同學(xué)蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她都有靠近聲源的趨勢(shì)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感到音調(diào)變低。選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。習(xí)題4.〖答案〗B〖解析〗當(dāng)觀察者與聲源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（接近或遠(yuǎn)離），觀察者測(cè)得聲波頻率有變化，但波源的頻率不變.當(dāng)觀察者盡管有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但距離不變時(shí)，此時(shí)不會(huì)出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，B選項(xiàng)正確。習(xí)題5.〖答案〗f1、f3、f2〖解析〗由于v2＞v1，所以汽車和甲的相對(duì)距離減小，甲聽到的頻率變大，即f1＞f0，由于乙靜止不動(dòng)，則汽車和乙的相對(duì)距離增大，乙聽到的頻率變低，即f2＜f0。由于司機(jī)和汽車相對(duì)靜止，所以司機(jī)聽到的頻率不變，即f3=f0。綜上所述，三人聽到笛聲的頻率由高至低依次為f1、f3、f2。習(xí)題6.〖答案〗CD〖解析〗多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不僅是機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤。發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，聲源的頻率并沒有發(fā)生變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，B項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)波源和觀察者以相同的速度同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，C項(xiàng)正確。火車離站時(shí)，站臺(tái)上的旅客和火車相互遠(yuǎn)離，聽到火車的汽笛音調(diào)降低，D項(xiàng)正確。6．（1）頻率已知反射波變化的多少（2）頻率已知頻率變化（4）頻率習(xí)題7.〖答案〗30.9m/s〖解析〗本題考查了觀察者不動(dòng)而聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生的多普勒效應(yīng)，由題意可知，觀察的頻率由高到低，說明波源朝觀察者運(yùn)動(dòng)，爾后又背離觀察者運(yùn)動(dòng)，這是本題的創(chuàng)新之處。當(dāng)汽車駛近觀測(cè)站時(shí)，波長(zhǎng)被壓縮為λ1＝λ－v車·T，觀測(cè)到的頻率f1＝eq\f(v聲f,v聲－v車) ①同理：當(dāng)汽車遠(yuǎn)離觀察站時(shí)，觀測(cè)到的頻率f2＝eq\f(v聲f,v聲＋v車) ②由①、②得v車＝eq\f(f1－f2,f1＋f2)v聲＝30.9m/s習(xí)題8.〖答案〗A〖解析〗儀器接收到的波的頻率發(fā)生變化，是因?yàn)檠旱牧鲃?dòng)使波源與接收儀器間距離發(fā)生變化，從而發(fā)生了多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)A對(duì)，B、C、D錯(cuò)。習(xí)題9.〖答案〗（1）多普勒效應(yīng)（2）超速（3）變高。〖解析〗（1）巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)。（2）因巡警車接收到的頻率變低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離，而巡警車車速恒定又在后面，可判斷轎車車速比巡警車車速大，故轎車超速。（3）若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，此時(shí)巡警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)變高。習(xí)題10.〖答案〗（1）19個(gè)完全波（2）340m/s〖解析〗（1）觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)，即接收到的頻率.如果觀察者不運(yùn)動(dòng)，在1s內(nèi)，觀察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)應(yīng)當(dāng)是20個(gè)，然而當(dāng)觀察者從B運(yùn)動(dòng)到A的過程中，所能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)，即他只能接收到19個(gè)完全波。（2）要想讓觀察者完全接收不到波，他必須遠(yuǎn)離波并隨同所在的波峰一起運(yùn)動(dòng)，即觀察者的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)該是340m/s。習(xí)題11.〖答案〗30.9m/s〖解析〗本題考查了觀察者不動(dòng)而聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生的多普勒效應(yīng)，由題意可知，觀察的頻率由高到低，說明波源朝觀察者運(yùn)動(dòng)，爾后又背離觀察者運(yùn)動(dòng)，這是本題的創(chuàng)新之處。當(dāng)汽車駛近觀測(cè)站時(shí)，波長(zhǎng)被壓縮為λ1＝λ－v車·T，觀測(cè)到的頻率f1＝eq\f(v聲f,v聲－v車)①同理：當(dāng)汽車遠(yuǎn)