第七节 多普勒效应.doc

高二物理 第一章 机械振动 班级 _ 姓名 _学号 _第七节 多普勒效应一、多普勒效应问题：人感觉到的声音高低由声波的_决定什么叫多普勒效应？（奥地利物理雪家多普勒于1842年发现）由于波源和观察者之间有_，使观察者接收到的波的_发生变化（音调发生变化）的现象二、形成原因（1）当波源和观察者相对于介质均静止时，单位时间内波源发出的完全波个数（频率）等于观察者接收到的完全波的个数（频率），即接收频率等于波源频率。（2）当波源相对于介质静止，观察者向着（或背离）波源运动时，单位时间内观察者接收的完整波的个数多于（或少于）波源发出的完全波的个数，即接收频率大于（或小于）波源频率。（3）当观察者相对于介质静止时，波源向着（远离）观察者运动时，单位时间内观察者接受到的完整波的个数多于（或少于）波源发出的完全波的个数，即接收频率大于（或小于）波源频率。（4）当波源和观察者都相对于介质运动：若波源和观察者相互靠近，观察者接收的波的频率大于波源发出的频率；若波源和观察者相互远离，观察者接收到的频率小于波源发出的频率结论：无论是波源运动还是观察者运动，或是它们都在运动，当波源相对于观察者相互靠近时，观察者接收波的频率大于波源发出的波的频率（感觉到音调变高）；当波源相对于观察者相互远离时，观察者接收波的频率小于波源发出的波的频率（感觉到音调降低）三、应用多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类型的波，包括电磁波1. 生活中的应用有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声来判断火车的运动方向和快慢有经验的战士可以从炮弹飞行时尖叫的声音来判断飞行的炮弹是接近还是远离2. 交通管理上应用测量运动物体的速度（多用途雷达测速仪）。交通警察可以向运动的汽车发射一个 f 已知的超声波，超声波被运动的汽车反射回来时，根据接收到的 f 发生的变化，可以测算出汽车的运动速度。装有多普勒测速仪的监视器有时就装在路的上方，在测速的同时把车辆牌号拍摄下来，并把测得的速度自动打印在照片上。3.天气预报我国首台车载可移式多普勒激光雷达。2008年第二十九届奥运会帆船比赛在青岛举行，在帆船赛气象保障中，我国首台车载可移式多普勒测风激光雷达为帆船赛的天气预报提供精准的服务，该系统被称为奥运会十大高科技应用之一。4.医学上的应用为了检查心脏、血管中血液流动速度，可以通过发射超声波来实现。医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”。5. 移动通信当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应。当然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但是这不可否认地会给移动通信带来影响，为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了移动通信的复杂性。6.在军事上应用国产的歼 10 战斗机：2005 年美国空军从情报来源中，获悉中国歼 10 战斗机配备了多普勒相控阵雷达。在与 F22 对抗评估中，结果竟然再一次超乎美国人想象：“胜负概率几乎均等”，中国也再一次做到了让世界刮目相看。战斗机在执行远距离任务时往往要进行空中加油，我国成功成为世界上第5个可以完成空中加油的科技强国。（播放国产歼 10 战斗机实弹空中加油精彩实录视频，体会我国的军事实力的强大。7. 天文学上应用红移现象：多普勒效应也被应用于天文学，我们知道星体都在不停地运动。 20 世纪初，科学家们发现许多星体某一元素的光谱与地球的同一元素静止时的光谱比较，谱线有红移现象，就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移。用多普勒效应解释为：星体远离我们，接收到的星光 f 变小，谱线就向 f 变小 ( 即波长变大 ) 的红端移动。科学家由红移的大小可以算出星体远离的速度，这是宇宙膨胀理论的有力证据。从而引发了科学家们宇宙大爆炸理论的猜想。x/my/cmv102030400例1位于坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时波源开始振动，经0.1s刚好传播到x=40m处第一次形成如图所示的波形。在x=400m处有一波的接收器（图中未画出），则下列说法正确的是 （ ）A波源开始振动时的运动方向沿y轴正方向Bx=40m处的质点在t=0.5s时位移最大C在t=1.0s时开始，接收器能接收到此波D若波源沿x轴正方向匀速运动，则接收器接收到的波的频率比波源振动频率小Px/cm-40 40 -20 20 0 例2如图所示，小球P一边贴着水面每秒在竖直方向上振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动，x=0处是它的初始位置。图示为恰经10个周期时观察到的水面波（图中实线表示波峰）。则此水面波的传播速度值及小球P匀速移动的速度值分别是 （ ）A0.050m/s，0.025m/sB0.15m/s，0.125m/s C0.20m/s，0.10m/s D0.10m/s，0.050m/s练习1. 下面说法中正确的是 ( )A发生多普勒效应时，波源的频率变化了B发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化C多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的D多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的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. 下列情况中，观察者感到声音的音调变高的是 ( )A声源静止，观察者向着声源运动 B声源静止，观察者远离声源运动C观察者静止，声源向着观察者运动D观察者静止，声源远离观察者运动4. 当火车进站鸣笛时，我们在车站听到的声调 ( )A变低 B不变 C变高 D不知声速与车速，无法判断5. 下列哪些现象是多普勒效应? ( )A远去的汽车声音越来越小 B炮弹迎面飞来，声音刺耳C火车向你驶来时，音调变高，驶离你而去，音调变低D大风中，远处人的说话声时强时弱6. 关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是（ ）A. 产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B. 产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动C. 甲乙两车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率D. 波源静止时，不论观察者是静止的还是运动的，对波长“感觉”的结果是相等的7. 根据多普勒效应，我们知道当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小。由实验知道遥远的星系所生成的光谱都呈现“红移”，即谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知（ ）A、宇宙在膨胀 B、宇宙在收缩ACBDOC、宇宙部分静止不动 D、宇宙只发出红光光谱8. 如图表示产生机械披的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰（1)该图表示的是( )A干涉现象 B衍射现象C反射现象 D多普勒效应(2)波源正在向哪方向运动处移动 （ ）AA BB CC DD(3)观察者接收到波的频率最低的位置是 ( )AA处 BB处 CC处 DD处x/my/cm020409. 如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速为v=400ms。为了接收信号，在x=400m处设有一接收器A(图中未标出)已知t=0时，波已经传播到x=40m处，则下列说法中不正确的是 ( )A波源振动的周期为0.05sBx=40m处的质点在扭0.5s时位移最大C接收器在t= 1.0s时才能接收到此波D若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20Hz10如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法中正确的是（ ）A从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置B从图示时刻开始，经过0.01s质点a通过的路程为0.4mC若该波波源从O点沿x轴正向运动，则在x2000m处接收到的波的频率将小于50Hz D若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象x/my/cm20401