人教版(新教材)高中物理选择性必修1学案3：3 5 多普勒效应

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE13.5多普勒效应〖学习目标〗1．通过实验认识多普勒效应。2．能解释多普勒效应产生的原因。3．能用多普勒效应解释有关问题。〖知识梳理〗知识点1多普勒效应1．多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的______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________的，观察者观察到的频率________波源振动的频率。(2)当波源与观察者相向运动时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目________，观察到的频率________；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率________。知识点2多普勒效应的应用1．测车辆速度：交通警车向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量______________，根据________________变化的多少就能知道车辆的速度。2．测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的________。然后与地球上这些元素________时发光的频率对照，可得星球的速度。3．测血流速度：向人体内发射____________的超声波，超声波被血管中的血流______后又被仪器接收，测出反射波的__________，就可得血流速度。〖课堂探究〗一、对多普勒效应的理解情境1：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？1．波源频率波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。2．观察者接收到的频率发生多普勒效应时，波源的频率并没有变化，是接收者接收的频率(单位时间内接收到的完整波的个数)发生变化(大于或小于波源频率)。3．发生多普勒效应的几种情况相对位置图示结论波源S和观察者A相对静止不动，如图所示f波源＝f观察者，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波源<f观察者，音调变高；若远离波源，由A→C，则f波源>f观察者，音调变低观察者A不动，波源S运动，由S→S2，如图所示f波源<f观察者，音调变高特别提醒(1)无论什么情况，发生多普勒效应时，波源与观察者肯定有相对运动，二者相互靠近时，观察者接收到的频率变高，相互远离时，接收到的频率变低。(2)多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远，而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向。例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二、多普勒效应及超声波的应用情境2：医院有一种先进的检测技术——彩超，向病人体内发射频率已精确掌握的超声波。超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可以知道血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象？1．多普勒效应的应用(1)多普勒效应测车速。(2)医用彩色超声波测定心脏跳动，了解血管血流等情况。(3)电磁波的多普勒效应为跟踪目标物(如导弹、云层等)提供了一种简单的方法。在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用。(4)用多普勒效应测量其他星系向着或远离地球运动的速率。2．超声波及其应用(1)定义：频率高于2×104Hz的声波。(2)特点：大功率的超声波几乎沿直线传播。(3)应用：超声波洗涤，超声波碎石，超声波探测仪，医用彩超等。3．多普勒效应的判断方法(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。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(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？例3某人站在地面上某处，一架飞机由远而近从人的头顶上方匀速飞过，则人听到飞机发出声音的频率()A．越来越低 B．越来越高C．先变高后变低 D．先变低后变高

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖知识梳理〗知识点1频率一定等于增加增加变小知识点2反射波的频率反射波频率频率静止频率已知反射频率变化〖课堂探究〗情境1：(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。例1〖答案〗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。情境2：仪器接收到的波的频率发生变化，是因为血液的流动使波源与接收仪器间距离发生变化，从而发生了多普勒效应。例2〖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。(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。〖答案〗(1)C(2)超速(3)偏高例3〖答案〗A〖解析〗当飞机飞近人时，将飞机的速度分解，如图甲所示，飞机相对人的速度为v1＝vcosα，α越来越大，则v1越来越小，即人听到飞机声音的频率越来越低，但总是f听>f源。当飞机远离人时，将飞机的速度分解如图乙所示，飞机相对人的速度v