高中物理12.7多普勒效应学案新人教版选修.doc

12.7 多普勒效应【学习目标】1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别2.知道什么是多普勒效应?3.能运用多普勒效应解释一些物理现象【自主学习】想一想：早晨跑操时绕操场跑一圈的过程中，你发现广播室放的音乐有什么变化吗？填一填：奥地利物理学家多普勒发现：波源和观察者互相靠近或互相远离时，接收到的波的频率都发生变化的现象叫做多普勒效应。点一点：当波源与观察者相对静止时，接收的频率等于波源振动的频率；当波源与观察者互相靠近时，接收的频率大于波源振动的频率；当波源与观察者互相远离时，接收的频率小于波源振动的频率。填一填：交通警车通过分析行进中车辆反射波频率的变化确定车辆的速度；通过对比运动天体与地球某元素发射的光波的频率的不同来确定天体速度。议一议：你能运用多普勒效应解释生活中的哪些现象呢？典题热题知识点一 多普勒效应例1以下关于多普勒效应的说法中正确的是( )A.有多普勒效应时，波源的振动频率发生变化B.有多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化C.多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化D.人与波源有相对运动时，观察到的频率一定发生变化解析：当观察者与声源有相对运动(接近或远离)，观察者测得声波频率有变化，但波源的频率不变.当观察者尽管有相对运动，但距离不变时，此时不会出现多普勒效应，B选项正确.答案：B方法归纳 若观察者与声源在一直线上发生相对运动，则必发生多普勒效应.若观察者与声源的相对运动不共线(如圆周运动)则就不一定发生多普勒效应.例2下面哪些应用是利用了多普勒效应( )A.利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，根据接收到的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理C.铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D.有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去解析：凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对于地球的运动速度，A选项正确.被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应可求出运动物体的速度，B选项正确.铁路工人根据振动的强弱而对列车的运动作出判断，C选项错误.炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，D选项正确.答案：ABD误区警示 铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况，这是根据火车与铁轨发生的机械振动的强弱而对列车的运动作出判断，因为这时观察者并不是根据声音的频率变化来判断的，所以不是利用多普勒效应.例3如图12-7-5所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2v1.甲听到的笛声的频率为f1，乙听到的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此三人听到笛声的频率由高至低依次为_.图12-7-5解析：由于v2v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即f1f0，由于乙静止不动，则汽车和乙的相对距离增大，乙听到的频率变低，即f2f0.由于司机和汽车相对静止，所以司机听到的频率不变，即f3=f0.综上所述，三人听到笛声的频率由高至低依次为f1、f3、f2.答案：f1、f3、f2方法归纳 多普勒效应是指由于观察者和波源之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象.当二者相对距离减小时，观察者接收到的频率比波源频率高，当二者相对距离增大时，观察者接收到的频率比波源频率低.知识点二 多普勒效应的应用例4公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速( )A.高于100 km/h B.低于100 km/hC.等于100 km/h D.无法确定解析：由多普勒效应知，巡警车接收到的频率低了，即观察者接收到的频率低了，说明轿车和巡警车在相互远离，而巡警车速度恒定，因此可以判定轿车的速度比巡警车速度大，故A选项正确.答案：A方法归纳 当波源与观察者远离时，频率变低；当波源与观察者靠近时，频率变高.例5如图12-7-6所示，实线表示波峰，S为波源，设波源频率为20Hz，且不运动，而观察者在1 s内由B运动到A，观察者接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，若要让观察者完全接收不到波，那么，他的运动速度应该是多少？图12-7-6解析：(1)观察者在单位时间内接收到的完全波的个数，即接收到的频率.如果观察者不运动，在1 s内，观察者接收到的完全波的个数应当是20个，然而当观察者从B运动到A的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只能接收到19个完全波.(2)要想让观察者完全接收不到波，他必须远离波并随同所在的波峰一起运动，即观察者的运动速度应该是340 m/s.答案：19 340 m/s巧妙变式 如果观察者在1 s内由A运动到B，观察者接收到多少个完全波？答案：21知识点三 多普勒效应的定量研究例6一警车上的警报器发射频率f=1 000 Hz的声波，警车远离静止的观察者向一悬崖行驶，车速v=10 m/s，已知声音在空气中的传播速度为v声=330 m/s，试问：（1）观察者直接从警报器听到的声音频率是多大？（2）观察者听到从悬崖反射的声音频率是多大？解析：首先应分清楚三个速度，即波的传播速度、波源的速度、观察者的速度，当波源背离观察者运动时，相当于波长变长；观察者听到从悬崖反射回的声音，相当于有一声源以速度v靠近观察者，此时波长变短.答案：（1）当警车远离观察者时，其波长增大vT，则单位时间通过观察者的完全波的个数，即观察者听到的声音频率为f=f=1 000 Hz=970.6 Hz.（2）观察者听到从悬崖反射的声音，等效于有一波源以速度v靠近静止的观察者所发声音，此时波长减小vT，所以观察者听到从悬崖反射的声音频率为f=f=1 000 Hz=1 031 Hz.1关于多普勒效应，下列说法正确的是（ ）A多普勒效应是由波的干涉引起的B多普勒效应说明波源的频率发生改变C多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动而产生的D只有声波才可产生多普勒效应2关于多普勒效应下列说法中正确的是（ ）A只有声波才有多普勒效应B光波也有多普勒效应C只有机械波才有多普勒效应D电磁波不能发生多普勒效应3下列哪些现象是多普勒效应引起的（ ）A远去的汽车声音越来越小B炮弹迎面飞来，声音刺耳C火车离你而去，音调变低D大风中，远处人的说话声时强时弱4地面上一观察者听到的飞机声音频率是飞机振动频率的2倍，若声速为340ms，则飞机（ ）A靠近观察者飞行，速度为680msB远离观察者飞行，速度为340m/sC靠近观察者飞行，速度为170msD远离观察者飞行，速度为680ms5下述说法中正确的是（ ）A沿与两个完全相同的发声器平行的直线走，听到的声音忽大忽小，这是波的干涉现象B在大树前说话，大树后面的人可以听到，这是波的衍射现象C大街上警车尖叫着从行人旁急驰而过，行人听到警笛声音调由高变低这是声音的多普勒效应D发声的电铃放在真空罩里，外面听不到声音，这是因为电铃在真空中不能振动图16如图1所示，一个波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生的球面波的情况，该波源正在移向（ ）Aa点Bb点Cc点Dd点7某人乘火车由甲地去乙地，途中此人乘坐的列车超过一货运列车，超车时听到货运列车发出的笛声频率为f1；此人乘坐的列车以后又与迎面驶来的一列客车错车，听到