第5節(jié)　多普勒效應(yīng) 課件

物理第三章機(jī)械波第5節(jié)多普勒效應(yīng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道什么是多普勒效應(yīng)，了解多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生原因．2．能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象．01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1多普勒效應(yīng)1．定義：多普勒效應(yīng)指由于波源與觀察者之間發(fā)生_________________________時(shí)，使觀察者接收到的波的_____發(fā)生變化的現(xiàn)象．相互靠近或者相互遠(yuǎn)離頻率2．多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因(1)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是_____的，觀察者感覺(jué)到的頻率_____波源振動(dòng)的頻率．(2)波源與觀察者相互接近時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目_____，觀察者感覺(jué)到的頻率_____波源的頻率，即感覺(jué)到的頻率_____．(3)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者感覺(jué)到的頻率_____．一定等于增加大于增加變小知識(shí)點(diǎn)2多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．交通大城市中的一些路段通常需限制車(chē)速，如學(xué)校附近，在公路上安裝_______________便可監(jiān)視到過(guò)往車(chē)輛的行駛速度是否符合要求．多普勒測(cè)速儀2．測(cè)天體運(yùn)動(dòng)通過(guò)測(cè)量某天體上元素發(fā)出的光波的_____，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_____通過(guò)測(cè)定__________，可以檢查大腦、眼底等處的血管病變．頻率彩超血液流速[判一判](1)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的振動(dòng)頻率并沒(méi)有發(fā)生變化．(

)(2)我們?cè)趧?chǎng)聽(tīng)演唱會(huì)時(shí)，聽(tīng)到的聲音頻率與聲源的頻率是不一致的．(

)(3)人與波源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收到的頻率一定發(fā)生變化．(

)(4)只有橫波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)．(

)(5)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者感覺(jué)到的頻率變?。?

)√×××√[想一想](1)火車(chē)進(jìn)站和出站時(shí)，坐在火車(chē)上的乘客，能感受到汽笛的音調(diào)發(fā)生變化嗎？(2)隨著科技的發(fā)展和作戰(zhàn)的需要，現(xiàn)在的戰(zhàn)斗機(jī)飛得越來(lái)越快，有些戰(zhàn)斗機(jī)的速度超過(guò)了聲音在空氣中的傳播速度．假設(shè)某爆炸聲在空氣中的傳播速度為340m/s，一架戰(zhàn)斗機(jī)正在爆炸點(diǎn)附近遠(yuǎn)離它飛行，要使飛行員聽(tīng)不到爆炸聲，戰(zhàn)斗機(jī)飛行的速度至少多大？提示：(1)不能．坐在火車(chē)上的乘客感到汽笛聲未變，是因?yàn)槁曉聪鄬?duì)聽(tīng)者是靜止的．(2)要使飛行員恰好聽(tīng)不到爆炸聲，即飛行員正好一個(gè)聲波也接收不到，則他隨戰(zhàn)斗機(jī)運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)與波峰前進(jìn)的速度一樣，即戰(zhàn)斗機(jī)應(yīng)以340m/s的速度飛行遠(yuǎn)離爆炸點(diǎn)．1．(多普勒效應(yīng))關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)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(shuō)明波源的頻率發(fā)生變化C．多普勒效應(yīng)是由波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的D．只要觀察者位置發(fā)生變化，就一定會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)解析：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)，觀察者感到頻率發(fā)生改變的現(xiàn)象．√2．(多普勒效應(yīng))當(dāng)火車(chē)進(jìn)站鳴笛時(shí)，我們?cè)谲?chē)站聽(tīng)到的聲音的頻率和音調(diào)(

)A．變低，變高B．不變，變高C．變高，變高D．不知聲速和火車(chē)車(chē)速，不能判斷解析：火車(chē)進(jìn)站鳴笛時(shí)，聲源與觀察者距離減小，觀察者感受到的頻率變大，音調(diào)變高．√3．(多普勒效應(yīng))(多選)(2022·四川武勝烈面中學(xué)高二期中)假如一輛汽車(chē)在靜止時(shí)喇叭發(fā)出聲音的頻率是300Hz，在汽車(chē)向你駛來(lái)又擦身而過(guò)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(

)A．當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，聽(tīng)到聲音的頻率大于300HzB．當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，聽(tīng)到聲音的頻率小于300HzC．當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到聲音的頻率大于300HzD．當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到聲音的頻率小于300Hz√√解析：根據(jù)多普勒效應(yīng)規(guī)律，當(dāng)汽車(chē)向你駛過(guò)來(lái)時(shí)，聽(tīng)到的喇叭聲音的頻率大于300Hz，A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到的喇叭聲音的頻率小于300Hz，C錯(cuò)誤，D正確．4．(多普勒效應(yīng)的應(yīng)用)(多選)下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說(shuō)法，正確的是(

)A．醫(yī)院檢查身體的“彩超”儀運(yùn)用了多普勒效應(yīng)原理B．不僅機(jī)械波，電磁波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)C．由地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波發(fā)生“紅移”現(xiàn)象(各條譜線的波長(zhǎng)均變長(zhǎng))，可以判斷遙遠(yuǎn)天體正靠近地球D．靜止的觀察者聽(tīng)到某個(gè)單一頻率聲源發(fā)出的聲音頻率越來(lái)越高，說(shuō)明聲源正在遠(yuǎn)離觀察者√√解析：醫(yī)院檢查身體的“彩超”儀是通過(guò)測(cè)出反射波的頻率變化來(lái)確定血流的速度，顯然是運(yùn)用了多普勒效應(yīng)原理，故A正確；多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象，故B正確；當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀測(cè)到的頻率增加，反之，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀測(cè)到的頻率減小，故D錯(cuò)誤；“紅移”現(xiàn)象中各條譜線的波長(zhǎng)均變長(zhǎng)，即頻率變小，因此遙遠(yuǎn)天體應(yīng)正在遠(yuǎn)離地球，故C錯(cuò)誤．探究一對(duì)多普勒效應(yīng)的理解【問(wèn)題導(dǎo)引】1．生活中我們能否從飛機(jī)轟鳴聲調(diào)的高低，判斷它是從遠(yuǎn)處飛來(lái)，還是掠過(guò)頭頂而去？2．站在馬路邊，一輛響著喇叭的汽車(chē)從身邊駛過(guò)．你聽(tīng)到的喇叭音調(diào)是否變化？提示：1.能2.變化1．波源頻率波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完整波的個(gè)數(shù)．2．觀察者接收到的頻率發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率并沒(méi)有變化，是接收者接收的頻率(單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)數(shù))發(fā)生變化(大于或小于波源頻率)．【例1】(多選)下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說(shuō)法，正確的是(

)A．只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)B．當(dāng)觀察者靠近聲源時(shí)，聽(tīng)到聲音的音調(diào)升高，說(shuō)明聲源的頻率升高了C．當(dāng)聲源和觀察者同時(shí)以相同的速度向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)D．火車(chē)離站時(shí)，站臺(tái)上的旅客聽(tīng)到火車(chē)的汽笛聲音調(diào)降低√√[解析]

多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程共有的特征，不僅是機(jī)械波，電磁波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，A錯(cuò)誤；發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，聲源的頻率并沒(méi)有發(fā)生變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，B錯(cuò)誤；當(dāng)波源和觀察者以相同的速度同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，C正確；火車(chē)離站時(shí)，站臺(tái)上的旅客和火車(chē)相互遠(yuǎn)離，聽(tīng)到火車(chē)的汽笛聲音調(diào)降低，D正確．[針對(duì)訓(xùn)練1]關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源頻率發(fā)生了變化B．要發(fā)生多普勒效應(yīng)，波源和觀察者必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)且兩者間距發(fā)生變化C．火車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，你聽(tīng)到的汽笛聲音調(diào)變低，火車(chē)離你遠(yuǎn)去時(shí)，你聽(tīng)到的汽笛聲音調(diào)變高D．只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)√解析：發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源頻率并沒(méi)有發(fā)生變化，波源和觀察者必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且兩者間距發(fā)生變化才能發(fā)生多普勒效應(yīng)，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源和觀察者間距變小時(shí)，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率高，聽(tīng)到的聲音音調(diào)變高，當(dāng)波源和觀察者間距變大時(shí)，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率低，聽(tīng)到的聲音音調(diào)變低，故C錯(cuò)誤；所有波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)，故D錯(cuò)誤．探究二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用【問(wèn)題導(dǎo)引】醫(yī)院有一種先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)——彩超，向病人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波．超聲波經(jīng)血液反射后被專(zhuān)用儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就可以知道血液的流速．這一技術(shù)主要體現(xiàn)了哪一種物理現(xiàn)象？提示：儀器接收到的波的頻率發(fā)生變化，是因?yàn)檠旱牧鲃?dòng)使波源與接收儀器間的距離發(fā)生變化，從而發(fā)生了多普勒效應(yīng)．1．多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(1)多普勒效應(yīng)測(cè)車(chē)速．(2)醫(yī)用彩色超聲多普勒診斷儀測(cè)定心臟跳動(dòng)，了解血管血流等情況．(3)電磁波的多普勒效應(yīng)為跟蹤目標(biāo)物(如導(dǎo)彈、云層等)提供了一種簡(jiǎn)單的方法．在軍事、航天、氣象預(yù)報(bào)等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用．(4)用多普勒效應(yīng)測(cè)量其他星系向著或遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率．2．超聲波及其應(yīng)用(1)定義：頻率高于2×104Hz的聲波．(2)特點(diǎn)：大功率的超聲波幾乎沿直線傳播．(3)應(yīng)用：超聲波洗滌，超聲波碎石，超聲波探測(cè)儀，醫(yī)用彩超等．【例2】公路巡警開(kāi)車(chē)在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車(chē)道上巡警車(chē)向前方的一輛轎車(chē)發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波，該電磁波被轎車(chē)反射回來(lái)時(shí)，警車(chē)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低．(1)此現(xiàn)象屬于________．A．波的衍射 B．波的干涉C．多普勒效應(yīng)

D．波的反射(2)若該路段限速為100km/h，則轎車(chē)________(選填“超速”或“不超速”)．(3)若轎車(chē)以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的頻率應(yīng)________(選填“增大”“不變”或“減小”)．[解析]

(1)巡警車(chē)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)．(2)因警車(chē)接收到的頻率低，由多普勒效應(yīng)知警車(chē)與轎車(chē)在相互遠(yuǎn)離，而警車(chē)車(chē)速恒定又在后面，可判斷轎車(chē)車(chē)速比警車(chē)車(chē)速大，故該車(chē)超速．(3)若該車(chē)以20m/s的速度行進(jìn)，此時(shí)警車(chē)與轎車(chē)在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)增大．[答案]

(1)C

(2)超速(3)增大[針對(duì)訓(xùn)練2]

(多選)下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(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．交通警察向行進(jìn)中的汽車(chē)發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)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(chē)是否超速，以便于進(jìn)行交通管理C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況D．有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行時(shí)產(chǎn)生的聲音判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去√√√解析：凡是波都具有多普勒效