高中物理(新教材)选修1课件6：3 5 多普勒效应 人教版

5多普勒效应第三章

机械波新知导入仔细听急救车的鸣笛声，你会发现一个现象：当车从你身边疾驰而过的时候，鸣笛的音调会由高变低。这到底是怎么回事？新知讲解一、多普勒效应(Dopplereffect)1、现象(1842年发现)：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，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。思考1：描述在竹竿旋转过程中声音的变化？做一做：将蜂鸣器固定在一长竹杆的一端，然后用竹杆将蜂鸣器举起，并在头上快速旋转。思考2：三种情况下经过观察者的人数分别是多少？思考3：请解释列车鸣笛声变化的原因思考4：固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在水面上移动时拍得一幅如图所示的照片，显示出此时波的图样。由照片是否可知，振动片正在向图中哪个方向移动？单位时间内是水波槽左边接收完全波个数多还是右边接收完全波个数多？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2、观察者与波源的相对距离减小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、观察者与波源的相对距离增大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。二、多普勒效应的成因例1、(多选)如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是()A、女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B、女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C、女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D、女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低AD

解析：女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低。选项A、D正确，B、C错误。典例精析例1、(多选)如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是()A、女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B、女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C、女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D、女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低AD

解析：女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低。选项A、D正确，B、C错误。典例精析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。三、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。新知讲解应用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。例2、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，如果该电磁波被轿车反射回来时，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C

典例精析解析：(1)巡警车接收到的电波频率比发出时低，此现象为多普勒效应。解析：(2)因警车接收到的频率低，由多普勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速大，故该车超速。(3)若该车以20m/s的速度行进时，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高。例2、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，如果该电磁波被轿车反射回来时，警车接收到的电磁波频率比发出时低。(2)若该路段限速为100km/h，则轿车是否超速？(3)若轿车以20m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？解析：(2)因警车接收到的频率低，由多普勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速大，故该车超速。(3)若该车以20m/s的速度行进时，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高。例2、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，如果该电磁波被轿车反射回来时，警车接收到的电磁波频率比发出时低。(2)若该路段限速为100km/h，则轿车是否超速？(3)若轿车以20m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？随堂演练1、(多选)下列关于多普勒效应的说法，正确的是()A．只有声波才能发生多普勒效应B．当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声源的频率升高了C．当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时，不会发生多普勒效应D．火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛音调降低CD

解析：多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应，A项错误。发生多普勒效应时，声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，B项错误。当波源和观察者以相同的速度同向运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应，C项正确。火车离站时，站台上的旅客和火车相互远离，听到火车的汽笛音调降低，D项正确。2、如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况下，某一时刻在介质平面中的情形，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C．C点D．D点(3)观察到波的频率最低的点是()A．A点B．B点C．C点D．D点D

AB解析：(1)该图表示的是多普勒效应，正确的选项为D。(2)从波长变化情况来看，波源正在移向A点。(3)由于波源远离B点，所以，观察到波的频率最低的点是B点。3、(多选)下面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，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，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星体相对地球远离的速度，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，其频率发生变化，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，B正确；铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动作出判断的，C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的相对运动方向有关，D正确。课堂总结多普勒效应多普勒效应多普勒效应的应用形成原因：相对运动现象备用工具&资料3、(多选)下面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，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，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星体相对地球远离的速度，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，其频率发生变化，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，B正确；铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动作出判断的，C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的相对运动方向有关，D正确。随堂演练1、(多选)下列关于多普勒效应的说法，正确的是()A．只有声波才能发生多普勒效应B．当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声源的频率升高了C．当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时，不会发生多普勒效应D．火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛音调降低CD

解析：多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应，A项错误。发生多普勒效应时，声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，B项错误。当波源和观察者以相同的速度同向运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应，C项正确。火车离站时，站台上的旅客和火车相互远离，听到火车的汽笛音调降低，D项正确。新知讲解一、多普勒效应(Dopplereffect)1、现象(1842年发现)：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，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。思考1：描述在竹竿旋转过程中声音的变化？做一做：将蜂鸣器固定在一长竹杆的一端，然后用竹杆将蜂鸣器举起，并在头上快速旋转。思考4：固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在水面上移动时拍得一幅如图所示的照片，显示出此时波的图样。由照片是否可知，振动片正在向图中哪个方向移动？单位时间内是水波槽左边接收完全波个数多还是右边接收完全波个数多？例1、(多选)如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于