【同步学练】高中物理人教版(2019)选择性必修1：第3章5.多普勒效应学案(学生版)

5．多普勒效应1．知道什么是多普勒效应，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。2．培养利用控制变量法探究问题的能力。3．了解多普勒效应在实际生活中的应用。多普勒效应1．定义波源与观察者相互____________时，接收到的波的________都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应。2．产生原因(1)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目________，观察者观测到的频率________。(2)当波源与观察者相互远离时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目________，观测到的频率________。无论波源与观察者间是否有相对运动，是否发生多普勒效应，波源发出的波的频率不变，改变的仅是接收到的波的频率。当你站在路边，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。问题1你听到警笛的音调有何不同？问题2实际上警笛的音调会变化吗？问题3听到音调发生变化的原因是什么？1．多普勒效应的成因发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动。2．相对位置变化与频率的关系(规律)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【典例1】(2022·江苏苏州质检)如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，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)观察到的波的频率最低的点是()A．A点B．B点C．C点D．D点[思路点拨]本题主要是对多普勒效应的分析，判断问题时必须明确如下几点：①常见的波动现象有哪些？②怎样根据波形判断波源的移动方向？③波源的移动对观察到的波的频率有何影响？[听课记录]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。[跟进训练]1．(多选)如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动，x＝0处是它的初始位置，图示为恰经10个周期时观察到的水面波。则下列说法正确的是()A．位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5HzB．位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5HzC．水面波的传播速度是0.2m/s，小球匀速移动的速度是0.1m/sD．水面波的传播速度是0.4m/s，小球匀速移动的速度是0.2m/s多普勒效应的应用1．测量汽车速度：交通警察向行进中的车辆发射________已知的超声波，同时测量________的频率，根据反射波________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．测血液流速：向人体内发射________已知的超声波，超声波被血管中的血流________后又被仪器接收，测出反射波的__________，就能知道血流的速度。如图为卫星跟踪站，人们可以跟踪人造地球卫星。问题1人们怎样利用卫星跟踪站观测卫星？问题2人们发现星球光谱的频率在变小，说明什么问题？【典例2】(多选)下面实例中利用了多普勒效应的是()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时，根据接收到的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理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啸声判断飞行炮弹是接近还是远去[听课记录][跟进训练]2．(多选)火车鸣笛，当观察者听到鸣笛声的音调比声源发出来的音调降低时，下列判断可能正确的是()A．观察者静止，火车向他驶来B．观察者静止，火车离他远去C．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动1．关于多普勒效应，下列说法正确的是()A．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B．观察者与声源间没有相对运动也可能产生多普勒效应C．甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率D．救护车迎面驶来时，听到的声音越来越尖的现象属于多普勒效应2．(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，下列关于女同学感受到声音变化的说法正确的是()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3．如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处静止的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处静止的人感受到的声波的频率为f2，则()A．f1＜f，f2＜f B．f1＜f，f2＞fC．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f回归本节知识，自我完成以下问题：1．为什么会产生多普勒效应现象？2．发生多普勒效应时，波源的频率发生变化了吗？3．多普勒效应的产生与观察者距波源远近有关吗？宇宙学中的多普勒效应20世纪20年代，天文学家在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去。1929年哈勃根据光谱红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与到地球的距离r成正比，即v＝H0r，H0为哈勃常数。根据哈勃定律和后来更多天体光谱红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，宇宙的密度一直在变小。反推可以想象，宇宙在很久以前并没有现在这么大，最初它可能很小。因此，科学家提出了大爆炸宇宙模型，认为宇宙是在大爆炸后，经长期地膨胀和演化而形成今天的状态。20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被人们接受。具有波动性的光也会出现多普勒效应，这被称为多普勒—斐索效应，它使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能——只要分析一下接收到的光的频谱就行了。1868年，英国天文学家用这种办法测量了天狼星远离我们而去的速度，得出了46km/s的速度值。1．多普勒效应是什么现象？