多普勒效应-完整版获奖课件

1、2.6 多普勒效应1.知道波源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，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。3.了解多普勒效应的一些应用。 重点：1.理解多普勒效应的特点。 2.会分析多普勒效应的产生原因。难点：应用多普勒效应分析有关的问题。 一、多普勒效应1.音调音调由_决定，_高则音调高，_低则音调低。2.多普勒效应由于波源跟观察者之间有相对运动，使观察者感受到_发生了变化的现象。【想一想】发生多普勒效应时波源的频率变大或变小了吗？提示：多普勒效应发生时，波源的频率没有变化，只是观察者接收到的频率与原先相对静止时不同。频率频率频率波的频率二、多普勒效应产生的原因

2、1.当波源相对介质静止,观察者向着(离开)波源运动时,单位时间内观察者接收到的“完整波”的个数_(_)波源发出的“完整波”的个数，即接收频率_(_)波源频率。2.当观察者相对介质静止，波源向着(离开)观察者运动时，单位时间内观察者接收到的“完整波”的个数_(_)波源发出的“完整波”的个数，即接收到的频率_(_)波源频率。多于少于大于小于多于少于大于小于【想一想】火车进站和出站时，坐在火车上的乘客，能感受到汽笛的音调发生变化吗？提示：坐在火车上的乘客感到汽笛声未变，是因为声源相对乘客是静止的，路旁的人感到汽笛音调发生变化，是因为声源相对路旁的人是运动的。三、身边的多普勒效应1.工业上流量计：可测

3、定各种封闭管道中流体的_。2.医学上胎心控制器、血流测定仪，可探测人体_因病变而引起的异常状况。3.天文学上：根据多普勒效应可以准确计算_相对于地球运动的速度，人造卫星的运动速度。流速内脏器官天体【想一想】有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声中判断出火车的运动方向，说说其中的道理。提示：火车驶向工人时，由于多普勒效应，他听到的汽笛声调比较高，感觉到尖锐刺耳；火车远离时，工人听到的汽笛声调较低，听起来较为低沉。因此工人师傅根据火车汽笛的声音可以确定火车的运动方向。 对多普勒效应的理解【探究导引】在铁路旁听行驶中的火车的汽笛声，你会发现汽笛声的音调发生着变化：火车向你驶来时，音调变高，火车驶离你时，

4、音调变低，请思考以下问题：(1)声波是怎样向外传播的？(2)波源的频率由谁来决定？(3)观察者接收到的频率由谁来决定？【要点整合】1.多普勒效应的产生声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完整波。频率表示单位时间内完成的全振动的次数。因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完整波的个数。观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间内接收到的完整波的个数决定的。(1)波源和观察者相对静止。观察者接收到的频率等于波源的频率。(2)波源和观察者有相对运动。观察者在单位时间内接收到的完整波的个数发生变化，即感觉到波的频率发生变化。波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增

5、大；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小。2.发生多普勒效应时，只有观察者接收到的频率发生了变化，波源发出的频率并没有发生变化。多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是机械波，以后要讲到的电磁波和光波，也会发生多普勒效应。【特别提醒】发生多普勒效应是由于波源与观察者发生了相对运动，发生多普勒效应时，波源产生波的频率并没有变化，只是观察者接收到的波的频率发生了变化。【典例1】假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是( )A.当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 HzB.当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz

6、C.当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 HzD.当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300 Hz【思路点拨】解答本题应把握以下两点：关键点(1)当观察者与波源的距离减小时，观察者接收到波的频率变大。(2)当观察者与波源的距离增大时，观察者接收到波的频率变小。【规范解答】选A、D。当汽车向你驶来时，两者距离减小，你接收的声波个数增多，频率升高，将大于300 Hz，故A选项正确；当汽车和你擦身而过后，两者距离变大，你接收的声波个数减少，频率降低，将小于300 Hz，故D选项正确。【总结提升】观察者接收到的频率的判断(1)声音的音调取决于频率，频率高则音调高，频率低则音调低。

7、(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收的频率大于波源频率，音调变高；反之，观察者接收的频率小于波源频率，音调变低。【变式训练】关于多普勒效应的说法中正确的是( )A.多普勒效应是由于波的干涉引起的B.多普勒效应说明波源的频率改变C.多普勒效应是由波源和观察者之间有相对运动而产生的D.只有声波才能产生多普勒效应【解析】选C。多普勒效应是由波源和观察者之间有相对运动而产生的，并不是波源的频率发生了改变，一切波都能发生多普勒效应。 发生多普勒效应的几种情况【探究导引】在发生多普勒效应时，有时听到声音的音调变高，有时听到声音的音调变低，有时听到的音调不变，请思考以下问题：(1)声音的频率由谁来决定

8、？(2)观察者接收到的频率与哪些因素有关？【要点整合】1.波源的频率等于单位时间内波源发出的完整波的个数，即声音的频率由波源的频率决定，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定。2.多普勒效应的几种情况(1)当波源和观察者相对介质都静止不动，即二者没有相对运动时(如图甲)，单位时间内波源发出几个完整波，观察者在单位时间内就接收到几个完整波。观察者接收到的频率等于波源的频率。(2)当波源和观察者有相对运动时,观察者接收到的频率会改变。波源相对介质不动,观察者朝波源运动时(或观察者不动,波源朝观察者运动时)(如图乙),观察者在单位时间内接收到的完整波的个

9、数增多,即接收到的频率增大。波源相对介质不动,观察者远离波源运动时(或观察者不动,波源远离观察者运动时)(如图丙),观察者在单位时间内接收到的完整波的个数减少,即接收到的频率减小。总之,当波源与观察者有相对运动时,如果二者相互接近,观察者接收到的频率增大；如果二者相互远离,观察者接收到的频率减小。【特别提醒】(1)无论什么情况，发生多普勒效应时，波源与观察者肯定有相对运动，二者相互靠近时，观察者接收到的频率变高；二者相互远离时，接收到的频率变低。(2)多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远，而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向。【典例2】公路巡警开车在高速公路上以100 km/

10、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，结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。(1)此现象属于( )A.波的衍射 B.波的干涉C.多普勒效应 D.波的反射(2)若该路段限速为100 km/h，则轿车是否超速？(3)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？【思路点拨】解答本题可按以下思路进行分析：接收到的波频率变低 两车相对远离 判断轿车快慢【规范解答】(1)选C。巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应。(2)因警车接收到的频率变低，由多普勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可

11、判断轿车车速比警车车速大，故该车超速。(3)若该车以20 m/s的速度行进时，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应变高。【互动探究】若警车接收到的电磁波频率与原发出的电磁波频率相同，则轿车的车速为多少？【解析】由于接收到的波的频率与原发出的相同，没有发生多普勒效应，故两车相对静止，轿车速度为100 km/h。答案：100 km/h【变式备选】频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。以u表示声源的速度，v表示声波的速度(uv),f表示接收器接收到的频率，若u增大，则( )A.f增大，v增大B.f增大，v不变C.f不变，v增大D.f减少，v不变【解析】选B。本题考查对波速

12、和多普勒效应的理解。机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率、波源的速度无关，因此不论u如何变化，v都不变，声源向着接收器运动，接收器单位时间接收到的完整波的个数增加，波源的速度越大，单位时间接收到的完整波的个数越多，因此u增大，f增大，B正确。【温馨提示】多普勒效应在科学研究、工程技术、交通管理、医疗诊断等多个领域都有广泛的应用，也是考查的热点。多普勒效应的应用 考查内容【典例】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，根据接收到的频率发生

13、的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理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靠近还是远去【思路点拨】利用多普勒效应产生的原因进行判断。【规范解答】选A、B、D。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地球的运动速度，故A选项利用了多普勒效应。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，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，故B选项利用了多普勒效应。对于C选项，铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动情况做出判断的，故C没有利用多普勒效应。炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收

14、到的频率与炮弹的相对运动方向有关，故D选项利用了多普勒效应。多普勒效应与运动学规律的联系发生多普勒效应时：(1)当观察者与声源相互远离时，相当于声音以声速追赶以二者相对速度大小同向运动的观察者。(2)当观察者与声源相互靠近时，相当于声音以声速迎接以二者相对速度大小反向运动的观察者。【案例展示】如图所示，声源S和观察者A都沿x轴正方向运动，相对于地面的速率分别为vS和vA，空气中声音传播的速度为vP,设vSvP,vAvP,空气相对于地面没有流动。(1)若声源相继发出两个声信号，时间间隔为t,请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程，确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔t。(2)请利用(1)的结果，推导此情形下观察者接收到的声波频率与声源发出的声波频率间的关系式。【规范解答】如图，设t1、t2时刻S发出第一、第二个信号，A分别在t1、t2接收到这两个信号，