新教材粤教版物理选择性学案第3章第4节多普勒效应

第四节多普勒效应[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念多普勒效应科学思维相对法理解多普勒效应科学探究探究声波的多普勒效应科学态度与责任了解多普勒效应的应用知识点一认识多普勒效应1．定义如果波源或观察者或两者都相对于传播介质运动，那么观察者接收到的频率与波源发出的频率就不相同了．这样的现象叫作多普勒效应．2．多普勒效应产生的原因(1)波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的完全波的个数是一定的，观察者观测到频率等于波源振动的频率．(2)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的完全波的个数增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率增大．(3)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小．知识点二多普勒效应的应用1．铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢．2．交警向汽车发射电磁波，通过分析反射回来的电磁波的频率可以测出汽车的速度．3．根据光的多普勒效应，由地球上接收到遥远天体发出的光波频率，判断遥远天体相对地球的运动速度．4．利用彩色多普勒超声图像分析病情．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)．(1)铁路工人用耳贴在铁轨上判断火车的运动情况是利用多普勒效应． (×)(2)有经验的战士从炮弹飞行的声音判断飞行的炮弹是接近还是远去． (√)(3)交警向行驶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，根据接收到的波的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理． (√)(4)多普勒效应的发生是因为波源的振动频率发生了变化． (×)2．(多选)下列说法中正确的是()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科学家多普勒首先发现BCD[该题考查对多普勒效应的理解．当波源和观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，C正确；但波源的频率并没有发生变化，A错误；多普勒效应产生的本质是观察者接收到的频率不等于波源频率，它首先由奥地利科学家多普勒发现，B、D正确．]3．关于多普勒效应，下列说法中正确的是()A．多普勒效应是由波的干涉引起的B．多普勒效应说明波源的频率发生变化C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的D．只有声波才可以产生多普勒效应C[在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感觉到的频率发生了变化．多普勒效应是波动过程共有的特征，电磁波和光波也会发生多普勒效应．故选项C正确．]考点多普勒效应美国霍普金斯大学利用多普勒效应对苏联第一颗人造卫星进行了跟踪试验．科学家发现，当卫星向近地点运动时返回的信号频率增加，卫星向远地点运动时返回的信号频率降低．(1)波源的频率由谁决定？(2)观察者接收到的频率与哪些因素有关？提示：(1)由波源决定．(2)观察者接收到的频率与波源的频率、波源与观察者的相对运动有关．1．发生多普勒效应时几种情况的比较．相对位置图示结论波源S和观察者A相对介质不动f波源＝f观察者，接收频率不变波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C若靠近波源，由A→B则f波源＜f观察者，接收频率变高；若远离波源，由A→C则f波源＞f观察者，接收频率变低若观察者A不动，波源S运动，由S1→S2f波源＜f观察者，接收频率变高2．当波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率f观察者变大，反之观察者接收到的频率f观察者变小．3．发生多普勒效应时，不论观察者接收到的频率发生了怎样的变化，波源的真实频率并不会发生任何变化．【典例】(多选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300Hz，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300HzB．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300HzC．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300HzD．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300Hz[思路点拨]解答本题时应把握以下两点：(1)当观察者与波源的距离减小时，观察者接收到的频率变大．(2)当观察者与波源的距离增大时，观察者接收到的频率变小．AD[当汽车向你驶来时，两者距离减小，你单位时间内接收的声波个数增多，频率升高，将大于300Hz，故A选项正确；当汽车和你擦身而过后，两者距离变大，你单位时间内接收的声波个数减少，频率降低，将小于300Hz，故D选项正确．]多普勒效应的分析方法(1)确定研究对象．(波源与观察者)(2)确定波源与观察者是否有相对运动．若有相对运动，能发生多普勒效应，否则不发生．(3)判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变．[跟进训练]训练角度1多普勒效应现象分析1．波源的振动频率为f，当波源运动时，波源前方的静止观察者接收到的频率为f1，波源后方的静止观察者接收到的频率为f2，则有()A．f>f1B．f<f2C．f1<f2D．f1>f2D[f由波源每秒钟所振动的次数决定，介质振动的频率由波源频率及波源相对介质是否移动来决定，当观察者远离波源过程中，观察者接收到的机械波频率比观察者静止时接收到的频率小；当观察者靠近波源过程中，观察者接收到的机械波频率比观察者静止时接收到的频率大，所以f>f2，f1>f，由上可知f1>f2，故D正确，A、B、C错误．]训练角度2多普勒效应应用2．(多选)关于多普勒效应的应用，下列说法中正确的是()A．星系谱线的“红移”现象B．利用多普勒效应可以从火车的笛声中判断出运动方向C．利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运动速度D．目前在技术上人们只能应用声波发生的多普勒效应ABC[A、B、C是多普勒效应的三个应用，多普勒效应在光波、声波、电磁波等都有应用，故D错．]1．物理观念：多普勒效应．2．科学思维：观察者接收到的频率分析．3．科学态度与责任：多普勒效应的应用．1．(多选)静止在站台上的火车鸣笛，站在远处的人听到了汽笛声．后来他又听到这列火车行驶时的汽笛声．他根据听到的汽笛声音判断火车行驶的方向．以下判断正确的是()A．当听到的声音音调变低，则火车离他远去B．当听到的声音音调变低，则火车向着他驶来C．当听到的声音音调变高，则火车离他远去D．当听到的声音音调变高，则火车向着他驶来AD[当听到的声音音调变低，说明接收到的声音的频率变小，表明火车离他远去，故A正确，B错误；当听到的声音音调变高，说明接收到的声音的频率变大，则火车向着他驶来，故C错误，D正确，故选A、D．]2．下列科学技术在实际的应用中不是应用多普勒效应的是()A．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速B．技术人员用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡C．交警向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波频率变化检测车的速度D．利用地球上接收到遥远天体发出的光的频率来判断遥远天体远离或靠近地球的速度B[医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应；技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡利用的是超声波的穿透能力强，与多普勒效应无关；交通警察对行进中的汽车发射一个已知频率的超声波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生变化，来知道汽车的速度，以便于进行交通管理，利用了多普勒效应；利用地球上接收到遥远天体发出的原子光谱线的移动来判断遥远天体相对地球运动的速度，利用了多普勒效应，本题选不是应用多普勒效应的，故选B．]3．(多选)如图所示是一个机械波的波源S做匀速运动的情况，图中的圆表示机械波的波面，A、B、C、D是四个观察者的位置，由图可以看出()A．波源正在向A运动B．波源正在向C运动C．处在B点的观察者接收到的波的频率最低D．处在A点的观察者接收到的波的频率最高ACD[由图可知：波源正在向A运动，故处在A点的观察者接收到的波的频率最高，处在B点的观察者接收到的波的频率最低，故A、C、D对，B错．]4．如图所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2>v1．甲听到的笛声的频率为f1，乙听到的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此