人教版(新教材)高中物理选择性必修1学案：3 5 多普勒效应

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE15多普勒效应〖学习目标〗1．知道什么是多普勒效应，会用多普勒效应解释一些现象.2.了解多普勒效应在生活中的应用．一、多普勒效应1．多普勒效应波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象．2．多普勒效应产生的原因(1)当波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率．(2)当波源与观察者相互接近时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加(选填“增加”或“减小”)，观测到的频率增加(选填“增加”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小(选填“增加”或“减小”)．二、多普勒效应的应用1．利用多普勒测速仪测速交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少，就能知道车辆的速度．2．利用超声波测血流速度医生向人体发射频率已知的超声波，测出被血流反射后的波的频率变化，就可知道血流的速度．3．利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的速度．1．判断下列说法的正误．(1)发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化．(×)(2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应．(×)(3)当观察者远离波源运动时，观察者接收到的波的频率变大．(×)

2.如图1表示产生机械波的波源S做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰．该图表示____________现象，观察到波的频率最高和最低的位置分别是________、________.图1〖答案〗多普勒效应AB一、多普勒效应导学探究警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化．思考下列问题：(1)你听到警笛的音调有何不同？(2)实际上警笛的音调会变化吗？(3)听到音调发生变化的原因是什么？〖答案〗(1)警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低(2)实际上警笛的音调不会变化(3)警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增加；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小，因此会感觉警笛音调变化知识深化1．相对位置变化与频率的关系相对位置图示结论波源S和观察者A相对静止，如图所示f观察者＝f波源音调不变波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图所示若靠近波源，由A→B，则f观察者>f波源，音调变高；若远离波源，由A→C，则f观察者<f波源，音调变低观察者A不动，波源S运动，由S→S′，如图所示f观察者>f波源音调变高

2.成因归纳根据以上分析可以知道，发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动，且两者间距发生变化．关于多普勒效应，下列说法正确的是()A．发生多普勒效应时，波源频率发生了变化B．要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动且两者间距发生变化C．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高D．只有声波才能发生多普勒效应〖答案〗B〖解析〗发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，波源和观察者必须有相对运动，且两者间距发生变化才能发生多普勒效应，故A错误，B正确；根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高，听到的声音音调变高，当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，听到的声音音调变低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误．针对训练1频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u＜v)，f表示接收器接收到的频率．若u增大，则()A．f增大，v增大 B．f增大，v不变C．f不变，v增大 D．f减小，v不变〖答案〗B〖解析〗由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收到的频率增加，f增大，故B项正确．二、多普勒效应的应用(多选)下列选项与多普勒效应有关的是()A．科学家用激光测量月球与地球间的距离B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度〖答案〗BCD〖解析〗科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，故A错误；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，故B正确；交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故C正确；科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，利用光的多普勒效应，故D正确．针对训练2(2018·绵阳中学期末)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，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，则轿车是否超速？(3)若轿车以20m/s的速度行进，反射回的波的频率应怎样变化？〖答案〗(1)C(2)超速(3)偏高〖解析〗(1)巡警车接收到的电磁波的频率比发出时低，此现象为多普勒效应．(2)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；而巡警车车速恒定以100km/h的速度在轿车后面行驶，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该车超速．(3)若该轿车以20m/s的速度行进，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的电磁波的频率应偏高．1．(多普勒效应的理解)(多选)关于多普勒效应，下列说法正确的是()A．只要波源在运动，就一定能观测到多普勒效应B．只要观测者在运动，就一定能观测到多普勒效应C．只要波源与观测者之间有相对运动，就一定能观测到多普勒效应D．当发生多普勒效应时，观测者感觉到的频率可能在增大，也可能在减小〖答案〗CD〖解析〗若波源与观测者一起同方向、同速度运动，则观测者观察不到多普勒效应，选项C、D正确．2．(多普勒效应的理解)(多选)关于多普勒效应，以下说法正确的有()A．只有机械波才能产生多普勒效应B．机械波和电磁波均能产生多普勒效应C．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D．产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化〖答案〗BD〖解析〗多普勒效应是波动过程共有的特征，无论是机械波还是电磁波，都会产生多普勒效应．产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率不变，故B、D正确，A、C错误．3．(多普勒效应的应用)(2019·北京朝阳高二上期末)汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制系统，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去．其使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度．若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则()A．当f＝f′时，表明前车与无人车速度相同B．当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态C．当f′>f时，表明前车在加速行驶D．当f′<f时，表明前车在减速行驶〖答案〗A〖解析〗当波源和观察者之间