12.多普勒效應(yīng).ppt

1、第七節(jié) 多普勒效應(yīng),知識(shí)梳理圖 (學(xué)生用書P42),知識(shí)點(diǎn) 多普勒效應(yīng)及應(yīng)用,情 景 設(shè) 置 (學(xué)生用書P42) 交通警察用測(cè)速儀可以測(cè)出行駛車輛的速度,這是利用了什么原理?,深 化 探 究 (學(xué)生用書P42) 多普勒效應(yīng),1.波源的頻率與觀察者接收的頻率 (1)波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù). (2)觀察者接收到的頻率等于觀察者單位時(shí)間內(nèi)接收到完全波的個(gè)數(shù). 當(dāng)波源和觀察者相對(duì)于介質(zhì)均為靜止的情況下,波源的頻率和觀察者接收到的頻率是相同的. 2.多普勒效應(yīng)的定義 如果波源或觀察者相對(duì)于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí),則觀察者接收到的頻率與振源的頻率不同,這一效應(yīng)是多普勒在1842年首先發(fā)現(xiàn)的,所

2、以稱為多普勒效應(yīng).,3.多普勒效應(yīng)的解釋為簡(jiǎn)單起見(jiàn),我們只討論波源和觀察者在二者的連線上運(yùn)動(dòng)的情形.(1)波源靜止而觀察者運(yùn)動(dòng)的情形.若觀察者向著波源運(yùn)動(dòng),由于觀察者迎著波傳來(lái)的方向運(yùn)動(dòng),使得觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)大于波源單位時(shí)間發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù),即觀察者接收到的頻率高于波源的頻率,(2)觀察者靜止而波源運(yùn)動(dòng)的情況 當(dāng)波源S向觀察者O運(yùn)動(dòng)時(shí),波源在前進(jìn)過(guò)程中,不斷地發(fā)射出波,而已經(jīng)發(fā)射出的波仍以波速v前進(jìn),而后繼波的波源地點(diǎn)(球面的中心)向前移了,所以波源前面的波面被擠緊,因此波面間隔減小了;波源后面的波面稀疏了,因此,波面間隔增大了,如下圖所示.,(3)總結(jié) 當(dāng)波源與觀察者

3、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),如果二者相互接近,觀察者接收到的頻率增大;如果二者遠(yuǎn)離,觀察者接收到的頻率減小. 在觀察者運(yùn)動(dòng)的情形下,引起觀察者接收頻率改變,是由于觀察者在單位時(shí)間接收到的波的個(gè)數(shù)增加或減小;在波源運(yùn)動(dòng)的情況下,引起觀察者接收到的頻率的改變,是由于波距的縮短或伸長(zhǎng). 多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于波源距觀察者的距離,而是取決于波源相對(duì)接收者運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向.,4.多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 多普勒效應(yīng)在物理學(xué)中有許多應(yīng)用. 例如:用多普勒效應(yīng)測(cè)量其他星系向著還是背離地球運(yùn)動(dòng)的速率.通過(guò)多普勒效應(yīng)引起天體光波波長(zhǎng)變化的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)所有被測(cè)量的星系都在背離地球運(yùn)動(dòng),這一結(jié)果成為“宇宙膨脹”理論的基礎(chǔ),“宇宙膨

4、脹”理論認(rèn)為,在大約150億年以前,宇宙發(fā)生了一次“大爆炸”,使宇宙中各星系之間彼此遠(yuǎn)離,它們之間的空間不斷增大,因而宇宙在膨脹,并且還在繼續(xù)膨脹.,典 例 分 析 (學(xué)生用書P43) 一對(duì)多普勒效應(yīng)的認(rèn)識(shí),例1:下面說(shuō)法中正確的是( ) A.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),波源的頻率變化了 B.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),觀察者接收的頻率變化了 C.多普勒效應(yīng)是波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的 D.多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的 解析:當(dāng)波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng),發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化,而波源的頻率沒(méi)有發(fā)生變化,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤,BCD選項(xiàng)正確. 答案:BCD

5、,二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 例2:公路巡警開(kāi)車在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查,在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波,如果該電磁波被那輛轎車反射回來(lái)時(shí),巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低,說(shuō)明那輛轎車的車速( ) A.高于100 km/h B.低于100 km/h C.等于100 km/hD.無(wú)法確定,解析:因巡警車(觀察者)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低,由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離,而巡警車車速恒定又在后面,可判定轎車車速比巡警車車速大,故選項(xiàng)A正確,BCD錯(cuò)誤. 答案:A 點(diǎn)評(píng):多普勒效應(yīng)是觀察者的感受,波源并未發(fā)生變化.觀察者與波源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是多普勒效

6、應(yīng)的成因,觀察者接收到的頻率變大或變小都是與二者相對(duì)靜止時(shí)比較.,梯 度 練 習(xí) (學(xué)生用書P43) 基礎(chǔ)強(qiáng)化,1.下列說(shuō)法中不正確的是( ) A.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)波源的頻率保持不變 B.要發(fā)生多普勒效應(yīng),波源和觀察者間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng) C.只有聲波會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng) D.機(jī)械波電磁波和光波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng) 答案:C,2.觀察者不動(dòng),波源迎面而來(lái)時(shí)( ) A.波源的波長(zhǎng)發(fā)生了改變 B.波源的頻率發(fā)生了改變 C.觀察者收到的頻率發(fā)生了改變 D.波速發(fā)生了改變 答案:C,3.假如一輛汽車在靜止時(shí)喇叭發(fā)出聲音的頻率是300 Hz,在汽車向你駛來(lái)并擦身而過(guò)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ) A.當(dāng)汽車向你

7、駛來(lái)時(shí),聽(tīng)到喇叭聲音的頻率大于300 Hz B.當(dāng)汽車向你駛來(lái),聽(tīng)到喇叭聲音的頻率小于300 Hz C.當(dāng)汽車擦身而過(guò)后,聽(tīng)到喇叭聲音的頻率大于300 Hz D.當(dāng)汽車擦身而過(guò)后,聽(tīng)到喇叭聲音的頻率小于300 Hz 答案:AD,4.下列哪些現(xiàn)象是多普勒效應(yīng)( ) A.遠(yuǎn)去的汽車聲音越來(lái)越小 B.炮彈迎面飛來(lái),聲音刺耳 C.火車向你駛來(lái),音調(diào)變高,離你駛?cè)?音調(diào)變低 D.大風(fēng)中,遠(yuǎn)處的人說(shuō)話聲時(shí)強(qiáng)時(shí)弱 答案:BC,5.下列哪些應(yīng)用沒(méi)有應(yīng)用多普勒效應(yīng)( ) A.利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來(lái)判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度 B.交通警察向進(jìn)行中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波波被運(yùn)動(dòng)的汽

8、車反射回來(lái),根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化,就知道汽車的速度,以便于進(jìn)行交通管理 C.鐵路工人用耳朵貼在鐵軌上可判斷火車運(yùn)動(dòng)情況 D.有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去 答案:C,能力提升 6.站在火車站臺(tái)上的旅客聽(tīng)到火車?guó)Q笛的音調(diào)變化情況是( ) A.當(dāng)火車減速進(jìn)站時(shí),鳴笛聲的音調(diào)變低 B.火車減速進(jìn)站時(shí),鳴笛聲的音調(diào)變高 C.火車加速離站時(shí),鳴笛聲的音調(diào)變低 D.火車加速離站時(shí),鳴笛聲的音調(diào)變高,解析:當(dāng)聲源做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),與觀察者的相對(duì)速度在發(fā)生變化.如果聲源在靠近觀察者,由多普勒效應(yīng)可知,觀察者接收到的頻率會(huì)高于聲源的頻率,但如果聲源在做減速運(yùn)動(dòng).雖然接收到的頻率高于聲源的頻率,但比前時(shí)刻接收到的頻率降低了,故A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯(cuò)誤.同理,C選項(xiàng)正確,D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:AC,7.(2006全國(guó)高考)頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng),以u(píng)表示聲源的速度,v表示聲波的速度.(uv),表示接收器接收到的頻率,若u增大,則( ) A.增大 v增大B.增大 v不變 C.