多普勒效应次声波和超声波优秀教案

第5讲

多普勒效

次声波和声波多普勒效当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率和波源发出的频率有了差别，这种现象叫普勒效应。两者相互接近时，接收到的频率升高；两者相互远离时，接收到的频率降低。在铁路附近人们会听到驶而来的火车的鸣笛声音调高昂；火车驰去时，鸣笛声音调变得低沉，就是一例。这种现象是1842年由奥地利物学家多普勒加以解释的。波与观察者的相对动有三种情况：一种是波源静止在媒质中，观察者相对于媒质运动；第二种是观察着静止于媒质中，波源相对于媒质运动；第三种情况是波源与观察者都相对于媒质运动观测者接到的频率式中

可用下式求出：。是媒质中的波速v是观察者相于媒质的速度（当观察者也向波源运动时v取

正值；当观察者远离波源运动时取值。）是源相对于媒质的速度（当波源向观察者运动时u取值；当波源远离观察者运时，取负值。教在例．一列正在鸣笛的火，高速通过某火车站站台的过程中，该火车站站台中部的工作人员听到笛声的频率（）A变大B、变小C、先变大变小D、变小后变大例．交通警察静立于公路旁，手中的测速仪发出频率为求测速仪所接收到的反射波的频率。

f0

=2500Hz的波，一辆汽车以速度迎面驶来，试同训我骑自行车在路旁向东走辆警车一边发出警报声一边飞速地从东迎面驶又飞速向西离去一程中，我们听到的警报声的变化将是（）A音调先高后低B音调先后高．音调没有明显变化D．频先高后低．如图－48表产生机械波的波源做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波源正在移向（）A.A点B.B点

A

CO

B（3观察到波的频率最低点是（）A.A点B.B点．关于多普勒效应，下列说法中正确的是（）

DA当波源与观察者相对运动时，才会发生多普勒效应B当波源与观察者相对静止时，才会发生多普勒效应C．有机械波能发生多普勒效应D．仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应．有一测速雷达，发射电磁波频率为f，想用它来测量一迎面开来的汽车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来1的反射波频率为f，（）2f>fB.f=ff<f无确定112公巡警开车在速公路上以100km/h的定速度巡查在一车道上巡警车向前方的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，说明辆轿车的车速（）A大于B．小于．于100km/hD．法确定．有一种用钢丝操纵做圆周飞行的飞机模型，装有活塞式发动机作为动力。操纵者在圆心，在他听来飞机发动机工作时发出的声音是平衡不变的，场边观察者听到的声音忽高忽低做周期性变化，这是由于，这种象叫。/

拓尝．经研究表明，光是一种电磁波，光波和一切波一样也具有波动性。在组成白光的种单色光中，红光波长最长、频率最低，紫光波长最短、频率最高。世年代美天文学家哈勃观察恒星光谱时现所有恒星原定的谱线都向红一端发生明显的偏移就是著名的“哈勃红移就说，既然光谱原定的频率的谱线向红端移动，就是观测到光的频减小了。据你所学过的知识，请类比猜想这是光波的什么现象；并简单说明这一现象能否支持“宇宙是胀的宙大爆炸一沿理论？．一个观察者在铁路旁，当火车迎面开来时，他听到的汽笛声频率f=440Hz；当火车驶过他身旁后他听到的汽笛1声频率为=392Hz，若空气中声速为340m/s，求火车的速度。2v次波超波次声波和超声波（1）人耳能听到的声波频率范围是有限的，大致在2到之。频率低于的声波称为次声波，频率高于的波称为超声波。（2特性和应用次声波：次声波传播距离远、速度大于海浪传播速度和台风移动的速度，所以接收次声波可预破坏性很大的海啸、台风。超声波：超声波具有不可闻、穿透能力强、液压冲击大等特点，可广泛应用于现代生产技术、学研究以及医疗卫生中。教在例1有人把闹钟放在玻璃罩中，用抽气机出罩中的空气，最后听不到闹钟铃声，装置如图所示，用自己的语言解释这一现象。例．利用超声波遇到物发生反射，可测定物体运动的有关参量，如－50图a)中器A和B通过缆驳接，为超声波发射与接收一体化装置，而仪器为供超声波信号源而且能将B接收的超声波信进行处理并在荧幕上显示其波形。现固定装置B，将它对准匀速行驶的小车，使其每隔固定时间T发射短促的超声波脉冲（如图中幅度大的波形B接到由小车C射波滞后的时间已在图b中标出，其中T和T为知量，另外还知道该测定条件下声波在空气中的速度为v，根据所给信息可判断小车的运动方向_______（“左或”向右度大小为________。同训．每个人能听到的声音的波长范围略有差异，如果某人只能听到波长范的声音那么当声速为340m/s，他能听到的声音的最低频率为，最高频率为。．超声波在诊断、医疗和卫生工作中也有广泛的应用，我们去医院看病的时候，常被医生要求去做B超检查，所谓B超是超声波B型示面成像的方法”的简称，通过B超检测，可探查人体内部的各种器官、组织等有无异常。还可以确定肿瘤的有无、位置和大小等等，对此下列说法不正确的是（）A超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多B超声波的穿透能力很强/

LC．声波的波长较长，容易发生明显波的衍射现象．床医疗中，通过B超检测人体是利用波的反射特性．有关超声波和次声波的下列说法中，正确的是（）LA次声波和超声波都不能引起人类听觉器官的感觉B．次声波能发生衍现象，而超声波则不能发生C．声波探伤仪利用的是超声波穿透能力很强的原理D．谓B超是超声波B型示切面成像方法，是利用超声波的反射，来探查人体内部的各种器官、组织等有无异常．海豚有完善的声纳系统，它能在黑暗的海水中准确而快速地捕捉到食物，避开敌，其效果远优于现代的无线电定位系统，这是利用海豚自身发出的超声波来完成的。海豚的声纳系统远远优于无线电定位系统，雷达，这是因为（）A海豚发出的波比无线电传播的速度快，方向性好B．豚发出的波比无线电波的频率高，抗干扰能力强C．豚发出的波比无线电波的能量大，传播距离远D海豚发出的波在水中能量减比无线电波少．下列超声波的应用是依据超声波的哪个重要性质？（1利用超声波碎胆结石。（2探查金属内部的缺陷。（3利用超声波将物体颗粒击碎，制造各种纳M材。．如图是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。中，P、P是速仪发出的超声波信号、分别是PP12112由汽车反射回来的信号测速仪匀速扫描P之间的时间间Δ=1.0s声波在空气中传播的速度是v=340m/s，12若汽车在接收到P、两信号之间的时间内前进的距离______m，车的速度是_______m/s17．台北消息1999

年

9

月

21

日凌晨，台湾南投地区发生了

7.6

级大地震，它是由台湾中部大茅——双冬及车笼铺两块断层受到挤压，造成剧烈上升及平行移位而形成.知地震波分三种：纵(P

波，度

v=9.9km/sP

；横波S

波，度

v=

4.5km/s；波

L

波，度

v<v，浅源地震中破坏力最。(1)位于震源上方的南投地区某学实验室内有水平摆

与竖直摆

(图甲，震发生时最先剧烈振动的是哪个?(2)台中市地震观测台记录到的地震曲线假若如图乙所示图可知a、c

三种波形各对应于哪种地震?在曲线图上测得

波与

S

波的时间差为7.6

，则地震台距震(Z

)多远?(3)假若地震

波沿直线传播到台中市时，当地地表某标志物振动方向沿图丙中ZT方向，测得某时刻该志物的水平分位移=23.1mm竖直分位移y=

，试由此估算震源深度

h

./

1000多勒应1000答：教在：例解当声源向着静止观察者运动时波的波长变短察接收到的频率变大当源远离静止的观察者时，声波的波长变长，观察者接收到的频率变小。火车通过站台时，先靠近站台工作人员，然后又远，所以选项C对例．解：没汽车的运动度为v=72km/h=20m/s，汽车接收到的波的频率为：

f1

uu

f

o波被汽车反射后相当于波源向观察者运动，所以交通警察接收到的声波频率为：f2

uu340ff25000u340同训：AD(1)D(2)A(3)BADA声和观察者有相对运动，多普勒效应略略次波超波答：教在例．解：要清楚的解释一现象，应从两个方面入手，一是听不到闹钟的铃声，是因为没有声波传播；二是传播机械波的必备条件之一－弹性介质的存在。玻璃罩内被抽成真空，说明真空不能传播机械波。由绳索的形成过程可知机械振动在介质中传播的机理――质点间存在相互作用的弹力，罩中没有空气，铃声就不能对周围间施力，周围空间就不能将铃的振动向外