2022-2023年鲁科版(2019)新教材高中物理选择性必修1 第3章机械波第4节多普勒效应及其应用课件

多普勒效应及其应用新课引入

当奔驰的列车向你驶来，并经过你的身旁，而后又离开你驶向远方，在这一过程中，你有没有注意到你耳朵中听到的列车的鸣笛声有什么特殊的现象？多普勒效应(Dopplereffect)1、现象(1842年发现)：当火车向你驶来时，感觉音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低。3、多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。2、音调：由频率决定，频率越高音调越高，频率越低音调越低。注意：频率由声源决定，实际频率并没有变化。多普勒效应模拟1、观察者静止不动，数经过的队伍中的人数，每分钟假设有30个人经过。v测2、当观察者逆着队伍行走时，数经过的队伍中的人数，每分钟将大于30个人。v测v测=03、当观察者与队伍同向行走且速度比队伍的小时，数经过的队伍中的人数，每分钟将小于30个人。多普勒效应的成因1、声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。2、观察者听到的声音的音调，是观察者接收到的频率，即单位时间内接收到的完全波的个数。3、由于相对运动，声源的频率没有变化，而是观察者接收到的频率发生了变化。

单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波，故观察者接收到的频率等于波源的频率。1、波源和观察者没有相对运动时多普勒效应的成因2、观察者朝波源运动时

观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大。3、观察者远离波源运动时

观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小。

观察者感觉到波变得密集，即波长减小，接收到的频率增大。

观察者感到波变得稀疏，即波长增大，接收到的频率减小。4、波源朝观察者运动时5、波源远离观察者运动时多普勒效应的成因1、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。2、在观察者运动的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于观测到的波的速度发生改变。3、在波源运动的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于观测到的波的波长发生改变。多普勒效应【例1】(多选)下列关于多普勒效应的说法中正确的是(

)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,观察者接收到的频率发生了变化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解析:当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应,选项C正确;发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化,而波源的频率并没有改变,故选项A错误,B正确;此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的,选项D正确。答案:BCD多普勒效应中观测频率的计算1）观察者朝波源运动2）观察者离波源运动1、波源不动，观察者相对波源运动多普勒效应中观测频率的计算2、观察者不动，波源相对观察者运动1）波源朝观察者运动2）波源离观察者运动【例2】如图所示,波源S不动,每秒发出30个完全波,相邻圆间的距离为一个波长,若观察者在1s内由位置A移动到位置B,则观察者每秒将接收到（）个完全波。

答案:31解析:观察者向波源运动,频率增大,每秒观察到的完全波增多。

多普勒效应是波动过程共有的特征，一切波（如电磁波和光波）都能发生多普勒效应。应用1、雷达测速仪：交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波（通常是红外线），波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度。多普勒效应的应用应用2、有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声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的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去。应用3、用多普勒效应测量其它星系向着还是远离地球运动的速率。

宇宙中的星球都在不停地运动．测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度。应用4、临床上应用：彩色多普勒超声诊断系统

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流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”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。多普勒效应的应用应用5、军事应用(E-3“望楼”预警机)脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪多普勒效应的应用(多选)下列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时,根据接收到的频率发生的变化,就可知汽车的速度,以便于交通管理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接近还是远去答案:ABD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以测定遥远天体相对于地球的运动速度,A选项正确。被反射的电磁波,相当于一个运动的物体发出的电磁波,其频率发生变化,由多普勒效应可求出运动物体的速度,B选项正确。铁路工人根据振动的强弱而对列车的运动作出判断,C选项错误。炮弹飞行,与空气摩擦产生声波,人耳接收到的频率与炮弹运动方向有关,D选项正确。选A、B、D。【例3】

公路巡警开车在高速公路上以100km/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100km/h,则该轿车是否超速?(3)若该轿车以20m/s的速度行驶,反射回的频率应怎样变化?思路分析：观察者与波源相互远离,接收到的频率低于波源的频率,所以若接收到的频率低于波源的频率,可以推断观察者与波源相互远离;观察者与波源相互靠近,接收到的频率高于波源的频率,所以若接收到的频率高于波源的频率,可以推断观察者与波源相互靠近。解析:(1)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,选项C正确。(2)因巡警车接收到的频率低,由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离,而巡警车车速恒定且在后面,可判断轿车车速比巡警车车速大,即大于100km/h,故该轿车超速。(3)若该轿车以20m/s的速度行驶,由20m/