高中物理 第2章 机械波 第4节 多普勒效应及其应用教案 鲁科版选修3-4

1、学必求其心得，业必贵于专精第4节 多普勒效应及其应用课堂互动三点剖析一、多普勒效应 如图241所示,波源和观察者都不动，设波源频率为20 hz，则波源每秒发出20个完全波,波速v=f,所以每秒经过观察者20个完全波,这时观察者接收到的频率等于波源的频率。图2-41 图2-41中b所示，波源不动，观察者向波源运动，人耳在1 s内由位置a移到位置b，虽然波源每秒仍发出20个完全波，但观察者每秒却接收到21个完全波，即二者相互接近时，观察者接收到的频率大于波源的频率，反之，观察者远离波源运动，观察者接收到的频率小于波源的频率。 如图2-4-1中c所示，波源向右运动，观察者不动,波源由s1运动到s2，

2、波源右方的波面变得密集，因波速不变，波长变短，右方观察者接收到的频率大于波源的频率；左方的波面变得稀疏，波长变长，左方观察者接收到的频率小于波源的频率.【例1】下列关于多普勒效应的说法,正确的是（ )a.只有声波才能发生多普勒效应b.当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声源的频率升高了c。当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时，不会发生多普勒效应d。火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛声音调降低解析:多普勒效应是波动过程共有的特征,不仅是机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应，选项a错。发生多普勒效应时，声源的频率并没有发生变化，而是观察者接收到的频率发生了变化，选项b错。当

3、波源和观察者以相同的速度运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应,选项c正确.火车离站时与站台上的旅客相对远离，旅客听到的音调降低,选项d正确.正确选项是c、d。答案：cd二、多普勒效应的定量分析v1表示波源对介质的速度，v表示波的传播速度，f和f分别表示波源频率和观察者接收到的频率.1.若观察者r静止，波源s以速度v1向观察者靠近，波速v与波源的运动无关,而波源s每发出一个完全波就向r移近了v1t，故对r来说，波长缩短了v1t，即=v1t=v/f-v1/f=（v-v1）/f,观察者接收（感觉）到的频率为f=f，当波源s以速度v1远离观察者时，f=f。2.若波源s不动,观察者r以速度v2

4、向s运动，经时间t向s运动了v2t的距离，同时波背离波源s传播了vt，观察者r感觉到的频率（即通过他的波的个数）为f=（1+）f;观察者以速度v2远离波源s时,f=(1-)f.【例2】以速度u=20 m/s奔驰的火车，鸣笛声频率为275 hz，已知常温下空气中的声速v=340 m/s.（1）当火车驶来时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？（2）当火车驶去时,站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？解析:(1）观察者相对介质静止，波源以速度u向观察者运动，以介质为参考系,波长将缩短为=vtut=（v-u）t，则观察者观察到的频率为f=f=275 hz=292 hz。(2）同上述分析，观察者

5、观察到的频率为f=f=275 hz=260 hz.答案：(1)292 hz （2）260 hz各个击破类题演练1当你站在车站里时，听到进站火车的汽笛声与出站火车的汽笛声有何不同?解答：听到进站火车的汽笛声越来越高;而出站的火车汽笛声越来越低.变式提升1音叉发出的声音逐渐变弱的过程中，下列说法不正确的是( ）a.声速逐渐变小 b.频率逐渐变低 c。波长逐渐变小 d。周期逐渐变短解析：本题的四个选项都不正确，声音逐渐变弱是因为振幅逐渐减小。因为把音调高低与声音的强弱混淆了,所以容易少选了b。答案：abcd类题演练2警车上的警笛每隔0。5 s响一次，一个人坐在以60 km/h的速度向警车行驶的汽车上,求此人在5 min内听到声音的次数是多少。声音在空气中的传播速度为320 m/s。解析：响声在空气中的间隔类似于一个波长为=3200.5 m=160 m的波，人与声音的相对速度v=（320+)m/s=m/s，由f=hz=hz，所以n=ft=300=631（次）。答案：631次变式提升2一个观察者在铁路旁，当火车迎面驶来时，他听到的汽笛声频率为f1=440 hz；当火车驶过他身旁后，他听到的汽笛声的频率f2=392 hz。若大气中声速约为330 m/s，求火车的速度和火车汽笛发声的频率f0。解析：设火车的速度为u，声速为v。当火车靠近时,声波的波长被