高中物理第二章机械波第五节多普勒效应学案(含解析)粤教版

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGEPAGE1学必求其心得，业必贵于专精第五节多普勒效应学习目标重点难点1．能说出什么是多普勒效应．2．能用多普勒效应解释相关的物理现象．重点:多普勒效应的规律．难点:用多普勒效应解释相关现象．1．多普勒效应由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感觉到波的频率变化的现象．2．多普勒效应的现象分析（1）波源与观察者相对静止时，观察者感觉到的波的频率等于波源的振动频率．（2)波源与观察者相互靠近时，观察者感觉到的波的频率大于波源的振动频率．（3）波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的波的频率小于波源的振动频率．3．应用（1）交通:大城市中的一些路段通常需限制车速，如学校附近，在公路上安装多普勒测速仪便可测出过往车辆是否超速．（2）测天体运动：通过测量某天体上元素发出的光波的频率，就可以算出此天体相对地球的运动情况．（3）医疗：医院里用的彩超通过测定反射波的频率变化，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变．（4）军事：根据炮弹飞行时的呼啸声判断炮弹的飞行方向．预习交流学生讨论：声源向观察者运动和观察者向声源运动，都会使观察者感觉到接收到的声波频率变大,这两种情况有什么区别？答案:声源向观察者运动时，波速增大，波长不变，导致观察者感觉到声波频率增大；观察者向声源运动时，波速不变,波长减小,导致观察者感觉到声波频率增大．多普勒效应1．声音的音调由什么来决定？答案：由频率决定,频率大则音调高,频率小则音调低．2．多普勒效应中声源的频率发生变化了吗？答案：多普勒效应是在波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率发生变化的现象．其实波源的频率并不是发生变化,只是观察者感受到的频率发生了变化．3．（1）产生多普勒效应的原因是什么?（2）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．其原因是什么？答案:（1）产生多普勒效应的原因是波源与观察者之间的相对运动．（2)利用多普勒效应．火车运行方向不同时,铁路工人接收到的频率不同，感受到的声音的音调不同,因此可以从汽笛声中判断火车的运行方向．一个观察者在铁路旁，当火车迎面驶来时,他听到的汽笛声频率为f1＝440Hz;当火车驶过他身旁后，他听到的汽笛声的频率f2＝392Hz．若大气中声速约为330m/s，求火车的速度和火车汽笛发声的频率f0．点拨：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,观察者接收到的频率发生了变化．观察者与波源相互接近时接收到的频率变大，远离时接收到的频率变小．观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到完全波的个数．答案：19。0m/s414。7Hz解析:设火车的速度为V，声速为v当火车靠近时，声波的波长被压缩为λ′＝vT－VT＝eq\f(v－V，f0）．观察者听到的频率f1＝eq\f（v，λ′）＝eq\f（vf0，v－V)，即f1＝eq\f(vf0，v－V）①同理，当火车远离时，有f2＝eq\f（vf0,v＋V),即f2＝eq\f(vf0，v＋V)②联立①②解得V≈19。0m/s，f0≈414。7Hz．1．发生多普勒效应的原因是观察者和声源之间有相对运动．2．发生多普勒效应时波源的频率不变，由于观察者和波源之间发生相对运动导致观察者感觉接收到的波的频率发生改变．3．观察者和波源靠近时，波的频率变大；观察者和波源远离时，波的频率变小．4．多普勒效应是波特有的现象．一切波都可以发生多普勒效应．1．关于多普勒效应，下列说法正确的是（）．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发生改变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答案：C解析：多普勒效应的实质是由于观察者与波源在相对运动时，观察者接收到的频率与实际频率不同，而实际上波源的频率是不会改变的，且多普勒效应是波动过程的共有特征．2．以下关于多普勒效应的说法中正确的是（）．A．发生多普勒效应时,波源的振动频率发生变化B．发生多普勒效应时,波源的振动频率并没有发生变化C．多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化D．人与波源有相对运动时，观察到的频率一定发生变化答案：B解析：多普勒效应是指由于观察者和波源之间有相对运动,而使观察者感到频率发生变化的现象，实际上波源的频率并没有发生变化，而是观察者接收到的频率发生了变化，所以选项A错误，B正确，C错误．当观察者与波源有相对运动,但距离不变时（既不接近，也不远离,如人绕波源做匀速圆周运动），此时不会出现多普勒效应，所以D选项错误．3．站在火车站台上的旅客听到火车鸣笛声的音调变化情况，以下说法正确的是（）．A．当火车减速进站时，鸣笛声的音调变低B．当火车减速进站时,鸣笛声的音调变高C．当火车加速离站时，鸣笛声的音调变低D．当火车加速离站时，鸣笛声的音调变高答案：BC解析:当观察者接收到的频率等于声源频率时，音调不变；当声源向观察者运动时，观察者接收到的频率大于声源频率时，音调变高；当观察者与声源的距离变大时，观察者接收到的频率小于声源频率时,音调变低，所以当火车减速进站时，鸣笛声的音调变高,火车加速离站时，鸣笛声的音调变低,故选项B、C正确．4．有一种用钢丝操纵做圆周飞行的飞机模型，装有两冲程的活塞式发动机作为动力,操纵者站在圆心，在他听来发动机工作时发出的声音是平稳不变的．场边的观察者听到的声音忽高忽低地做周期性变化．（1)这是由于__________;这种现象叫__________．(2）模型飞机的飞行速度是90km/h，单缸发动机的转速是9000r/min,则观察者听到的声音的最高频率是__________Hz，最低频率是__________Hz，操纵者听到的声音的频率是__________Hz．（设这时空气中的声速为340m/s)答案：（1）声源与观察者有相对运动多普勒效应(2）162140150解析：发动机发声的频率f0＝eq\f（9000,60)Hz＝150Hz，这也是操纵者听到的声音的频率．模型飞机飞行速度为eq\f（90×103，3600）m/s＝25m/s．当飞机向观察者飞行时，声波波长为λ1＝eq\f（340－25，150)m＝2.1m,此时观察者听到的频率即为最高频率fmax＝eq\f(v,λ1)＝eq\f（340，2。1）Hz＝162Hz．当飞机远离观察者飞行时,声波波长变为λ2＝eq\f（340＋25,150）m＝2。43m，此时观察者听到的频率即为最低频率fmin＝eq\f(v,λ2）＝eq\f(340,2.43）Hz＝140Hz．5．警车上的警笛每隔0.5s响一次，一个人坐在以60km/h的速度向警车行驶的汽车上,求此人在5分钟内听到声音的次数是多少,声音在空气中的传播速度为340m/s．答案：594解析：响声在空气中的间隔类似于一个波长为λ＝340×0.5m＝170m的波，人与声音的相