高中物理人教版（2019）選擇性必修一 多普勒效應(yīng) 導(dǎo)學(xué)案

3.5多普勒效應(yīng)[課程標(biāo)準(zhǔn)]:1.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識多普勒效應(yīng)；2.能解釋多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因；3.能列舉出多普勒效應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例。[核心素養(yǎng)目標(biāo)]：物理觀念：理解多普勒效應(yīng)是由于波源和觀察者的相對運(yùn)動(dòng)引起的，物質(zhì)性和運(yùn)動(dòng)性；科學(xué)思維：能夠通過建模進(jìn)行分析多普勒效應(yīng)的成因；科學(xué)探究：能顧用所學(xué)知識解釋多普勒效應(yīng)的現(xiàn)象；科學(xué)態(tài)度和責(zé)任：能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象及其應(yīng)用。[重點(diǎn)難點(diǎn)]：產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的幾種情況和計(jì)算方式[活動(dòng)方案]：活動(dòng)一：聯(lián)系生活實(shí)際并觀看視頻體會(huì)和認(rèn)識多普勒效應(yīng)火車向你駛來時(shí)，汽笛本身的音調(diào)如何變？人聽到的汽笛音調(diào)如何變？火車離你而去時(shí)，汽笛本身的音調(diào)如何變？人聽到的汽笛音調(diào)如何變？同是汽笛發(fā)聲為什么會(huì)產(chǎn)生兩種不同的現(xiàn)象呢？定義：波源與觀察者互相或者時(shí)，接收到波的頻率都會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象。什么叫頻率?聲音的音調(diào)由什么因素決定?波源的頻率------單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)=5\*GB3⑤觀察者接收到的頻率-----單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收到完全波的個(gè)數(shù)例題一：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)是由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的D．只有聲波才可產(chǎn)生多普勒效應(yīng)練習(xí)1：關(guān)于多普勒效應(yīng)下列說法中正確的是（）A．只有聲波才有多普勒效應(yīng) B．光波也有多普勒效應(yīng)C．只有機(jī)械波才有多普勒效應(yīng) D．電磁波不能發(fā)生多普勒效應(yīng)活動(dòng)二：閱讀材料思考多普勒效應(yīng)的成因：1.閱讀圖3.5-2，利用模擬實(shí)驗(yàn)理解多普勒效應(yīng)。(1)波源與觀察者相互靠近時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目，觀察者觀測到的頻率波源的頻率，即觀察到的頻率．(2)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察到的頻率．思考：多普勒效應(yīng)是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生了變化，而波源發(fā)出的波的頻率并沒有改變。當(dāng)波源與觀察者相對靜止時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是的，觀測到的頻率波源振動(dòng)的頻率．2.多普勒效應(yīng)的成因：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此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)。而接收者聽到的聲音的音調(diào)，是由接收者接收到的頻率決定的，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。（注意）：波在介質(zhì)中的傳播速度(波速)仍為u——它只與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，與波源的運(yùn)動(dòng)無關(guān).波一經(jīng)從波源發(fā)出，在均勻介質(zhì)中就以球面波的形式傳播，球面波的球心就是發(fā)出該波時(shí)波源所在的位置．波源向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于波面的球心向右運(yùn)動(dòng)。所以，波源右方的波面變得密集，左方的波面變得稀疏．也就是說，波源右方的波長變短，左方的波長變長．但波在介質(zhì)中的傳播速度并沒有改變，與波源的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。根據(jù)上圖和波速的理解回答下列問題，并寫出觀察者接收到的頻率公式：波源不動(dòng)，觀察者相對波源運(yùn)動(dòng)觀察者不動(dòng)，波源相對觀察者運(yùn)動(dòng)波源與觀察者同時(shí)相對于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)例題二：關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說法正確的有()A.只有機(jī)械波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)B.機(jī)械波和電磁波不能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)C.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化D.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化練習(xí)2：如圖所示為由波源S發(fā)出的波某一時(shí)刻在介質(zhì)平面中的情形，實(shí)線為波峰，虛線為波谷，設(shè)波源頻率為20Hz，且不運(yùn)動(dòng)，而觀察者在1s內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B，觀察者接收到多少個(gè)完全波？活動(dòng)三：了解生活中多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(1)測量汽車速度交通警車向行進(jìn)中的車輛發(fā)射已知的超聲波，同時(shí)測量波的頻率，根據(jù)反射波的多少就能知道車輛的速度．(2)測星球速度：測量星球上某些元素發(fā)出的光波的．然后與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對照，可得星球的速度．(3)測血液流速向人體內(nèi)發(fā)射已知的超聲波，超聲波被血管中的血液后又被儀器接收，測出反射波的變化，就能知道血流的速度．例題三：下列技術(shù)應(yīng)用涉及到多普勒效應(yīng)的是（）A．雷達(dá)定位B．用超聲波檢測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡C．醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速 D．利用“共鳴箱”來使聲音增強(qiáng)練習(xí)3：蝙蝠在洞穴中飛來飛去時(shí)，它利用超聲脈沖導(dǎo)航非常有效。這種超聲脈沖的頻率高于20000Hz，能持續(xù)1ms或不到1ms的短促發(fā)射，且每秒重復(fù)發(fā)射數(shù)次。假定蝙蝠的超聲脈沖發(fā)射頻率為39000Hz，在一次朝著表面平直的墻壁飛撲的期間，下列說法正確的是()A.墻壁接收到的超聲脈沖頻率等于39000HzB.蝙蝠接收到的從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于墻壁接收的頻率C.蝙蝠接收到的從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率大于墻壁接收的頻率D.蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于39000Hz課堂訓(xùn)練：1.在下列現(xiàn)象中，不可以用多普勒效應(yīng)解釋的有（）A．雷雨天看到閃電后，稍過一會(huì)兒才能聽到雷聲B．超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化C．觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會(huì)變低D．測量星球上發(fā)出的光波頻率與地球上的同種元素靜止時(shí)發(fā)光頻率比較判斷星球的靠近或遠(yuǎn)離2.上課時(shí)老師將一蜂鳴器固定在教鞭一端，然后使蜂鳴器迅速水平旋轉(zhuǎn)，蜂鳴器音調(diào)竟然忽高忽低變化，下列判斷正確的是()A．旋轉(zhuǎn)時(shí)蜂鳴器發(fā)聲的頻率變化了B．由于旋轉(zhuǎn)，改變了同學(xué)們聽到的聲音頻率C．蜂鳴器音調(diào)變高時(shí)，一定是向遠(yuǎn)離觀察者的方向運(yùn)動(dòng)D．音調(diào)的忽高忽低是由波的干涉造成的3.如圖所示，機(jī)械波的波源O的頻率為f，正沿左右方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，圖中的若干個(gè)圓環(huán)表示同一時(shí)刻的波峰分布．下列說法正確的是()A．波源O正在向右運(yùn)動(dòng)B．若靜止的波接收器放置在上方，接收到該波的頻率小于fC．若靜止的波接收器放置在下方，接收到該波的頻率等于fD．無論靜止的波接收器放置何處，接收到該波的頻率都是f4.在坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速v=200m/s。已知t=0時(shí)，波剛好傳播到x=40m處，如圖所示，在x=400m處有一接收器（圖中未畫出），則下列說法正確的是（）A．波源開始振動(dòng)時(shí)方向沿y軸正方向B．從t=0開始經(jīng)過0.15s，x=40m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)路程為0.6mC．接收器在t=0.8s時(shí)才能接收到此波D．若波源向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，接收器接收到的波源頻率可能為11Hz5.如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動(dòng)5次，一邊沿x軸正方向勻速移動(dòng)。x=0處是它的初始位置。圖示為恰經(jīng)10個(gè)周期時(shí)觀察到的水面波。則下列說法正確的是()A．位于x軸正方向一側(cè)的觀測者，接收頻率小于5HzB．位于x軸負(fù)方向一側(cè)的觀測者，接收頻率大于5HzC．水面波的傳播速度是0.2m/s，小球勻速移動(dòng)的速度是0.1m/sD．水面波的傳播速度是0.4m/s，小球勻速移動(dòng)的速度是0.2m/s6.正在報(bào)警的警鐘每隔0.5s響一聲，一個(gè)人正坐在以60km/h的速度向著警鐘行駛的車中，已知聲音在空氣中的速度為330m/s，則這個(gè)人每分鐘能聽到幾聲警鐘？7.在高速公路上常用超聲波測速儀測量汽車的速度，測速儀是根據(jù)它發(fā)出并接收超聲波脈沖信號時(shí)間差來