【同步學(xué)練】高中物理人教版(2019)選擇性必修1：第3章5.多普勒效應(yīng)學(xué)案(學(xué)生版)

5．多普勒效應(yīng)1．知道什么是多普勒效應(yīng)，知道它是波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象。2．培養(yǎng)利用控制變量法探究問題的能力。3．了解多普勒效應(yīng)在實際生活中的應(yīng)用。多普勒效應(yīng)1．定義波源與觀察者相互____________時，接收到的波的________都會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫作多普勒效應(yīng)。2．產(chǎn)生原因(1)波源與觀察者相互靠近時，單位時間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目________，觀察者觀測到的頻率________。(2)當波源與觀察者相互遠離時，單位時間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目________，觀測到的頻率________。無論波源與觀察者間是否有相對運動，是否發(fā)生多普勒效應(yīng)，波源發(fā)出的波的頻率不變，改變的僅是接收到的波的頻率。當你站在路邊，警車鳴笛從你身邊飛速駛過，對于警車向你靠近和警車遠離的過程，你會聽到警笛的聲音在變化。問題1你聽到警笛的音調(diào)有何不同？問題2實際上警笛的音調(diào)會變化嗎？問題3聽到音調(diào)發(fā)生變化的原因是什么？1．多普勒效應(yīng)的成因發(fā)生多普勒效應(yīng)時，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對運動。2．相對位置變化與頻率的關(guān)系(規(guī)律)相對位置圖示結(jié)論波源S和觀察者A相對靜止，如圖所示f波源＝f觀察者，音調(diào)不變波源S不動，觀察者A運動，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，波源S運動，由S→S2，如圖所示f波源＜f觀察者，音調(diào)變高【典例1】(2022·江蘇蘇州質(zhì)檢)如圖表示產(chǎn)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(yīng)(2)波源正在移向()A．A點B．B點C．C點D．D點(3)觀察到的波的頻率最低的點是()A．A點B．B點C．C點D．D點[思路點撥]本題主要是對多普勒效應(yīng)的分析，判斷問題時必須明確如下幾點：①常見的波動現(xiàn)象有哪些？②怎樣根據(jù)波形判斷波源的移動方向？③波源的移動對觀察到的波的頻率有何影響？[聽課記錄]多普勒效應(yīng)的判斷方法(1)確定研究對象(波源與觀察者)。(2)確定波源與觀察者是否有相對運動，若有相對運動，能發(fā)生多普勒效應(yīng)；否則不發(fā)生。(3)判斷：當兩者遠離時，觀察者接收到的波的頻率變小，靠近時觀察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變。[跟進訓(xùn)練]1．(多選)如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動5次，一邊沿x軸正方向勻速移動，x＝0處是它的初始位置，圖示為恰經(jīng)10個周期時觀察到的水面波。則下列說法正確的是()A．位于x軸正方向一側(cè)的觀測者，接收頻率大于5HzB．位于x軸負方向一側(cè)的觀測者，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，小球勻速移動的速度是0.2m/s多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．測量汽車速度：交通警察向行進中的車輛發(fā)射________已知的超聲波，同時測量________的頻率，根據(jù)反射波________的多少就能知道車輛的速度。2．測星球速度：測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________時發(fā)光的頻率對照，可得星球的速度。3．測血液流速：向人體內(nèi)發(fā)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人們怎樣利用衛(wèi)星跟蹤站觀測衛(wèi)星？問題2人們發(fā)現(xiàn)星球光譜的頻率在變小，說明什么問題？【典例2】(多選)下面實例中利用了多普勒效應(yīng)的是()A．利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度B．交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來時，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，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判斷火車的運動情況D．有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖嘯聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去[聽課記錄][跟進訓(xùn)練]2．(多選)火車鳴笛，當觀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，下列判斷可能正確的是()A．觀察者靜止，火車向他駛來B．觀察者靜止，火車離他遠去C．火車靜止，觀察者乘汽車向著火車運動D．火車靜止，觀察者乘汽車遠離火車運動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)的原因是波源頻率發(fā)生了變化B．觀察者與聲源間沒有相對運動也可能產(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．救護車迎面駛來時，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)站立不動吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回擺動，下列關(guān)于女同學(xué)感受到聲音變化的說法正確的是()A．女同學(xué)從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B．女同學(xué)從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在C點向右運動時，她感覺哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在C點向左運動時，她感覺哨聲音調(diào)變低3．如圖所示，向左勻速運動的小車發(fā)出頻率為f的聲波，車左側(cè)A處靜止的人感受到的聲波的頻率為f1，車右側(cè)B處靜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回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：1．為什么會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)現(xiàn)象？2．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率發(fā)生變化了嗎？3．多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生與觀察者距波源遠近有關(guān)嗎？宇宙學(xué)中的多普勒效應(yīng)20世紀20年代，天文學(xué)家在研究遠處的旋渦星云發(fā)出的光譜時，發(fā)現(xiàn)了光譜的紅移，認識到了旋渦星云正快速遠離地球而去。1929年哈勃根據(jù)光譜紅移總結(jié)出著名的哈勃定律：星系的遠離速度v與到地球的距離r成正比，即v＝H0r，H0為哈勃常數(shù)。根據(jù)哈勃定律和后來更多天體光譜紅移的測定，人們相信宇宙在長時間內(nèi)一直在膨脹，宇宙的密度一直在變小。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，認為宇宙是在大爆炸后，經(jīng)長期地膨脹和演化而形成今天的狀態(tài)。20世紀60年代以來，大爆炸宇宙模型逐漸被人們接受。具有波動性的光也會出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，這被稱為多普勒—斐索效應(yīng)，它使人們對距地球任意遠的天體的運動的研究成為可能——只要分析一下接收到的光的頻譜就行了。1868年，英國天文學(xué)家用這種辦法測量了天狼星遠離我們而去的速度，得出了46km/s的速度值。1．多普勒效應(yīng)是什么現(xiàn)象？