高中物理人教版选修3-4课件：12.5-多普勒效应

5.多普勒效应1.知道波源的频率与视察者接收到的频率的区分。2.知道什么是多普勒效应,知道它是在波源与视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。1.多普勒效应的概念由于波源与视察者之间有相对运动(靠近或远离),使视察者感到接收到的波的频率发生了变更的现象,叫作多普勒效应。用绳子把收录机悬挂在门的气窗横档上,按下放音按键,使收录机发声,再让收录机摇摆起来,你可以感觉到当收录机向你摆来时音调变高,远离你时音调变低,这是为什么?提示:这是因为发生了多普勒效应,你感受到声音频率发生了变更。2.多普勒效应的规律(1)波源和视察者无相对运动时,视察者接收到的频率等于波源的频率;(2)当波源与视察者相互靠近时,视察者接收到的频率大于波源的频率;(3)当波源与视察者相互远离时,视察者接收到的频率小于波源的频率。(均选填“大于”“等于”或“小于”)3.多普勒效应的应用(1)测量汽车速度:交通警车向行进中的车辆放射频率已知的超声波,同时测量反射波的频率,依据反射波频率变更的多少就能知道车辆的速度。(2)测星球速度:测量星球上某些元素发出的光波的频率,然后与地球上这些元素静止时发光的频率相比照,就可以算出星球靠近或远离我们的速度。(3)测血液流速:向人体内放射已知频率的超声波,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更,就能知道血流的速度。有阅历的铁路工人可以从火车的汽笛声中推断出火车的运动方向,你能说一说其中的道理吗?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。因此工人师傅依据火车汽笛的声音可以确定火车的运动方向。一二一、多普勒效应中波源的频率发生变更了吗多普勒效应是在波源与视察者之间有相对运动时,视察者接收到的频率发生变更的现象。其实波源的频率并没有发生变更,只是视察者接收到的频率发生了变更。一二二、分析多普勒效应形成的缘由如图甲所示,波源和视察者都不动,设波源频率为20Hz,则波源每秒发出20个完全波,波速v=λf,所以每秒经过视察者20个完全波,这时视察者接收到的波的频率等于波源的频率。一二如图乙所示,波源不动,视察者向波源运动,人耳在1s内由位置A移到位置B,虽然波源每秒仍发出20个完全波,但视察者每秒却接收到21个完全波,即二者相互接近时,视察者接收到的波的频率大于波源的频率,反之,视察者远离波源运动时,视察者接收到的波的频率小于波源的频率。如图丙所示,波源向右运动,视察者不动,波源由S1运动到S2,波源右方的波面变得密集,因波速不变,波长变短,右方视察者接收到的波的频率大于波源的频率;左方的波面变得稀疏,波长变长,左方的视察者接收到的波的频率小于波源的频率。特殊警示可用“极端假设”的方法设想当自己伴同某一个波峰一起远离波源,你将接收不到波,此时你接收到的频率变为零。可以用这种方法想象视察者远离波源时,接收到的波的频率减小的道理,以理解多普勒效应。类型一类型二多普勒效应概念的理解【例1】下列说法中正确的是()A.若声波波源向视察者靠近,则视察者接收到的声波频率减小B.声波击碎玻璃杯的试验原理是共振C.超声波沿直线传播,不会发生衍射D.“闻其声不见其人”是声波的干涉现象解析:由多普勒效应可知,若声波波源向着视察者运动,则视察者接收到的声波频率增大,A项错误;声波击碎玻璃杯是声波频率与玻璃杯的固有频率相同,玻璃杯发生共振导致裂开,B项正确;超声波的波长很短,基本上是沿直线传播,但在遇到尺寸相当的障碍物时也会发生衍射,C项错误;“闻其声不见其人”是声波的衍射现象,D项错误。答案:B类型一类型二题后反思发生多普勒效应时,只是视察者接收到的频率发生变更,而波源的频率并没有变更,这一点是学生的易错点。类型一类型二多普勒效应的应用【例2】下列实例中应用了多普勒效应的有()A.利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来推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放射一个已知频率的电磁波,波被运动的汽车反射回来,依据反射波频率变更的多少就能知道汽车的速度,以便于进行交通管理C.铁路工人用耳贴在铁轨上可推断火车的运动状况D.有阅历的战士从炮弹飞行的“尖叫”声中推断飞行炮弹是接近还是远去类型一类型二解析: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测定遥远星体相对地球远离的速度,故选项A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,其频率发生变更,通过计算可以求出运动物体的速度,故选项B正确。对于C选项,铁路工人是依据振动的强