高中物理第二章機(jī)械波第五節(jié)多普勒效應(yīng)學(xué)案含解析粵教版選修

1、第五節(jié)多普勒效應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1能說出什么是多普勒效應(yīng)2能用多普勒效應(yīng)解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象重點(diǎn)：多普勒效應(yīng)的規(guī)律難點(diǎn)：用多普勒效應(yīng)解釋相關(guān)現(xiàn)象1多普勒效應(yīng)由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感覺到波的頻率變化的現(xiàn)象2多普勒效應(yīng)的現(xiàn)象分析（1）波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，觀察者感覺到的波的頻率等于波源的振動(dòng)頻率（2）波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者感覺到的波的頻率大于波源的振動(dòng)頻率（3）波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者感覺到的波的頻率小于波源的振動(dòng)頻率3應(yīng)用（1）交通：大城市中的一些路段通常需限制車速，如學(xué)校附近，在公路上安裝多普勒測(cè)速儀便可測(cè)出過往車輛是否超速（2）測(cè)天體運(yùn)動(dòng)：通過測(cè)量某天體上元素

2、發(fā)出的光波的頻率，就可以算出此天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)情況（3）醫(yī)療：醫(yī)院里用的彩超通過測(cè)定反射波的頻率變化，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變（4）軍事：根據(jù)炮彈飛行時(shí)的呼嘯聲判斷炮彈的飛行方向預(yù)習(xí)交流學(xué)生討論：聲源向觀察者運(yùn)動(dòng)和觀察者向聲源運(yùn)動(dòng)，都會(huì)使觀察者感覺到接收到的聲波頻率變大，這兩種情況有什么區(qū)別？答案：聲源向觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，波速增大，波長(zhǎng)不變，導(dǎo)致觀察者感覺到聲波頻率增大；觀察者向聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，波速不變，波長(zhǎng)減小，導(dǎo)致觀察者感覺到聲波頻率增大多普勒效應(yīng)1聲音的音調(diào)由什么來決定？答案：由頻率決定，頻率大則音調(diào)高，頻率小則音調(diào)低2多普勒效應(yīng)中聲源的頻率發(fā)生變化了嗎？答案：多普勒效應(yīng)是在波源與觀

3、察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象其實(shí)波源的頻率并不是發(fā)生變化，只是觀察者感受到的頻率發(fā)生了變化3（1）產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是什么？（2）有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車的汽笛聲中判斷出火車的運(yùn)動(dòng)方向其原因是什么？答案：（1）產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源與觀察者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（2）利用多普勒效應(yīng)火車運(yùn)行方向不同時(shí)，鐵路工人接收到的頻率不同，感受到的聲音的音調(diào)不同，因此可以從汽笛聲中判斷火車的運(yùn)行方向一個(gè)觀察者在鐵路旁，當(dāng)火車迎面駛來時(shí)，他聽到的汽笛聲頻率為f1440 Hz；當(dāng)火車駛過他身旁后，他聽到的汽笛聲的頻率f2392 Hz若大氣中聲速約為330 m/s，求火車的速度和火車汽笛發(fā)聲

4、的頻率f0點(diǎn)撥：在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化觀察者與波源相互接近時(shí)接收到的頻率變大，遠(yuǎn)離時(shí)接收到的頻率變小觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到完全波的個(gè)數(shù)答案：19.0 m/s414.7 Hz解析：設(shè)火車的速度為V，聲速為v當(dāng)火車靠近時(shí)，聲波的波長(zhǎng)被壓縮為vTVTeq f(vV,f0)觀察者聽到的頻率f1eq f(v,)eq f(vf0,vV)，即f1eq f(vf0,vV)同理，當(dāng)火車遠(yuǎn)離時(shí)，有f2eq f(vf0,vV)，即f2eq f(vf0,vV)聯(lián)立解得V19.0 m/s，f0414.7 Hz1發(fā)生多

5、普勒效應(yīng)的原因是觀察者和聲源之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)2發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)波源的頻率不變，由于觀察者和波源之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致觀察者感覺接收到的波的頻率發(fā)生改變3觀察者和波源靠近時(shí)，波的頻率變大；觀察者和波源遠(yuǎn)離時(shí)，波的頻率變小4多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象一切波都可以發(fā)生多普勒效應(yīng)1關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是（）A多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的B多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生改變C多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的D只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)答案：C解析：多普勒效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是由于觀察者與波源在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率與實(shí)際頻率不同，而實(shí)際上波源的頻率是不會(huì)改變的，且多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過

6、程的共有特征2以下關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法中正確的是（）A發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的振動(dòng)頻率發(fā)生變化B發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的振動(dòng)頻率并沒有發(fā)生變化C多普勒效應(yīng)實(shí)際上是指波速相對(duì)介質(zhì)發(fā)生變化D人與波源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察到的頻率一定發(fā)生變化答案：B解析：多普勒效應(yīng)是指由于觀察者和波源之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，實(shí)際上波源的頻率并沒有發(fā)生變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確，C錯(cuò)誤當(dāng)觀察者與波源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但距離不變時(shí)（既不接近，也不遠(yuǎn)離，如人繞波源做勻速圓周運(yùn)動(dòng)），此時(shí)不會(huì)出現(xiàn)多普勒效應(yīng)， 所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤3站在火車站臺(tái)上的旅客聽到火車?guó)Q笛聲的音調(diào)變化情況

7、，以下說法正確的是（）A當(dāng)火車減速進(jìn)站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變低B當(dāng)火車減速進(jìn)站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變高C當(dāng)火車加速離站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變低D當(dāng)火車加速離站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變高答案：BC解析：當(dāng)觀察者接收到的頻率等于聲源頻率時(shí)，音調(diào)不變；當(dāng)聲源向觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率大于聲源頻率時(shí)，音調(diào)變高；當(dāng)觀察者與聲源的距離變大時(shí)，觀察者接收到的頻率小于聲源頻率時(shí)，音調(diào)變低，所以當(dāng)火車減速進(jìn)站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變高，火車加速離站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變低，故選項(xiàng)B、C正確4有一種用鋼絲操縱做圓周飛行的飛機(jī)模型，裝有兩沖程的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，操縱者站在圓心，在他聽來發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)發(fā)出的聲音是平穩(wěn)不變的場(chǎng)邊的觀察者

8、聽到的聲音忽高忽低地做周期性變化（1）這是由于_；這種現(xiàn)象叫_（2）模型飛機(jī)的飛行速度是90 km/h，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是9 000 r/min，則觀察者聽到的聲音的最高頻率是_Hz，最低頻率是_Hz，操縱者聽到的聲音的頻率是_Hz（設(shè)這時(shí)空氣中的聲速為340 m/s）答案：（1）聲源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)多普勒效應(yīng)（2）162140150解析：發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)聲的頻率f0eq f(9 000,60)Hz150 Hz，這也是操縱者聽到的聲音的頻率模型飛機(jī)飛行速度為eq f(90103,3 600)m/s25 m/s當(dāng)飛機(jī)向觀察者飛行時(shí)，聲波波長(zhǎng)為1eq f(34025,150)m2.1 m，此時(shí)觀察者聽到的頻率即為最高頻率fmaxeq f(v,1)eq f(340,2.1)Hz162 Hz當(dāng)飛機(jī)遠(yuǎn)離觀察者飛行時(shí)，聲波波長(zhǎng)變?yōu)?eq f(34025,150)m2.43 m，此時(shí)觀察者聽到的頻率即為最低頻率fmineq f(v,2)eq f(340,2.43)Hz140 Hz5警車上的警笛每隔0.5 s響一次，一個(gè)人坐在以60 km/h的速度向警車行駛的汽車上，求此人在5分鐘內(nèi)聽到聲音的次數(shù)是多少，聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s答案：594解析：響聲在空氣中的間隔類似于一個(gè)波長(zhǎng)為3400.5 m170 m的