34多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用課件高二上學(xué)期物理選擇性

第三章

機(jī)械波第四節(jié)

多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用新課導(dǎo)入

你是否注意過(guò)這樣的現(xiàn)象？當(dāng)救護(hù)車(chē)?guó)Q笛從你身邊飛速駛過(guò)時(shí)，聽(tīng)到的鳴笛聲的音調(diào)會(huì)發(fā)生變化。救護(hù)車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，音調(diào)變高；離你而去時(shí)，音調(diào)變低。聽(tīng)到的聲音的音調(diào)為什么會(huì)發(fā)生變化？多普勒效應(yīng)情境導(dǎo)入飛機(jī)飛近時(shí)，轟鳴聲越來(lái)越尖銳飛機(jī)飛遠(yuǎn)時(shí)，轟鳴聲越來(lái)越低沉聽(tīng)飛機(jī)聲音的變化列車(chē)靠近時(shí)，鳴笛聲越來(lái)越尖銳列車(chē)遠(yuǎn)離時(shí)，鳴笛聲越來(lái)越低沉

聽(tīng)列車(chē)聲音的變化新課講解多普勒效應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)火車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，感覺(jué)音調(diào)變高；當(dāng)火車(chē)離你遠(yuǎn)去時(shí)，感覺(jué)音調(diào)變低。（音調(diào)由頻率決定，頻率高音調(diào)高；頻率低音調(diào)低）多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者會(huì)感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫多普勒效應(yīng).1842年，奧地利物理學(xué)家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時(shí)就注意到了上面描述的現(xiàn)象問(wèn)題：為何有這樣的現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)探究多普勒效應(yīng)

用蜂鳴器等器材制作一個(gè)發(fā)聲裝置，可演示多普勒效應(yīng)。為了保證安全，可將發(fā)聲裝置裝入網(wǎng)球中，用結(jié)實(shí)的繩子捆綁好并在室外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。甲同學(xué)站在某位置，手持系有發(fā)聲裝置的繩子一端，使發(fā)聲裝置在頭頂上空快速轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，乙同學(xué)站在離甲同學(xué)幾米之外的位置上靜止不動(dòng)。甲、乙兩同學(xué)聽(tīng)到蜂鳴器發(fā)出的聲音音調(diào)有什么變化?當(dāng)甲同學(xué)聽(tīng)到音調(diào)不變化，乙同學(xué)聽(tīng)到音調(diào)變化蜂鳴器新課講解①波源振動(dòng)頻率f：②觀測(cè)者接收的頻率f′

:幾個(gè)基本概念究竟波源的頻率和觀測(cè)者接收到的頻率關(guān)系如何？波源每進(jìn)行一次全振動(dòng)，就向外發(fā)出一個(gè)波，稱(chēng)為一個(gè)完全波，波源的頻率就等于單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的波的個(gè)數(shù)。單位時(shí)間內(nèi)觀測(cè)者接收的完整波的個(gè)數(shù)。它決定了觀察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)。實(shí)驗(yàn)探究模擬多普勒效應(yīng)

為了進(jìn)一步理解多普勒效應(yīng)，可做這樣一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)(圖3-40):讓一隊(duì)人沿街行走，當(dāng)觀察者站在街旁不動(dòng)時(shí)，每秒鐘有三個(gè)人從他身邊經(jīng)過(guò)。

這種情況下，觀察者接收到的“頻率”是每秒三人，如果觀察者逆著隊(duì)伍前進(jìn)方向行走，那么每秒內(nèi)與觀察者相遇的人數(shù)就會(huì)增加，也就是觀察者接收到的“頻率”增大。點(diǎn)擊播放視頻新課講解模擬多普勒效應(yīng)新課講解（1）觀察者靜止不動(dòng)，數(shù)經(jīng)過(guò)的隊(duì)伍中的人數(shù)，每分鐘假設(shè)有30個(gè)人經(jīng)過(guò)。f′

=

f（2）當(dāng)觀察者逆著隊(duì)伍行走時(shí)，數(shù)經(jīng)過(guò)的隊(duì)伍中的人數(shù)，每分鐘將大于30個(gè)人經(jīng)過(guò)。

f′

>

f（3）當(dāng)觀察者與隊(duì)伍同向行走且速度比隊(duì)伍的小時(shí)，數(shù)經(jīng)過(guò)的隊(duì)伍中的人數(shù)，每分鐘將小于30個(gè)人經(jīng)過(guò)。f′

<

f模擬多普勒效應(yīng)新課講解多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因001234512345波源發(fā)出觀察者接收結(jié)論一波源的頻率一定時(shí)，若波源和觀察者相對(duì)靜止，觀察者接收到的頻率等于波源的頻率.1.當(dāng)波源和觀察者相對(duì)靜止時(shí)點(diǎn)擊播放注意觀看靜等10s新課講解0001234512678靠近波源遠(yuǎn)離波源

12345波源發(fā)出

觀察者接收觀察者接收波源的頻率一定時(shí)，若波源靜止，當(dāng)觀察者靠近波源時(shí)，觀察者接收到的頻率增大，當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源時(shí)，觀察者接收到的頻率減小.結(jié)論二2.波源靜止，觀察者運(yùn)動(dòng)點(diǎn)擊播放注意觀看靜等10s多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因新課講解0001234512678靠近觀察者遠(yuǎn)離觀察者

12345波源發(fā)出

觀察者接收觀察者接收波源的頻率一定時(shí)，若觀察者靜止，當(dāng)波源接近觀察者時(shí)，觀察者接收到的頻率增大，當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，觀察者接收到的頻率減小.結(jié)論三33.觀察者靜止，波源運(yùn)動(dòng)點(diǎn)擊播放注意觀看靜等10s多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因新課講解波源的運(yùn)動(dòng)情況觀察者運(yùn)動(dòng)情況頻率的關(guān)系波源靜止觀察者靜止觀察者接收頻率波源的頻率波源靜止觀察者朝著波源運(yùn)動(dòng)波源靜止觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)波源朝著觀察者運(yùn)動(dòng)觀察者靜止波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)觀察者靜止等于大于大于小于小于運(yùn)動(dòng)和頻率的關(guān)系想一想只要觀察者與波源發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，觀測(cè)到的頻率就大于波源振動(dòng)的頻率，這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？多普勒效應(yīng)是觀察者與波源間的相對(duì)距離發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生的。不對(duì)，如果觀察者繞著波源做圓周運(yùn)動(dòng)，雖然兩者間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但觀察者接收的頻率與波源發(fā)出的頻率依然相等，并未發(fā)生多普勒效應(yīng)。小結(jié)

觀察者感覺(jué)到波變得密集，即波長(zhǎng)減小，接收到的頻率增大。

觀察者感覺(jué)到波變得稀疏，即波長(zhǎng)增大，接收到的頻率減少。①波源朝觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)②波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)注意：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(méi)有改變。多普勒效應(yīng)成因小結(jié)多普勒效應(yīng)的應(yīng)用新課講解1.雷達(dá)測(cè)速儀：向行進(jìn)中的汽車(chē)發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波（通常是紅外線），波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)時(shí)，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車(chē)的速度。2.測(cè)血液流速(彩超):

醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血液反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度。這種方法俗稱(chēng)“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。經(jīng)顱多普勒檢查彩超

理論和實(shí)驗(yàn)都證明，光波或電磁波都有多普勒效應(yīng)，多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用。宇宙中的星球都在不停地運(yùn)動(dòng)。測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，就可以算出星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度。天眼利用多普勒效應(yīng)觀察其他星系3.觀察星球的運(yùn)動(dòng)新課講解3.觀察星球的運(yùn)動(dòng)距離不變相互遠(yuǎn)離相互靠近觀測(cè)的頻率小于靜止時(shí)發(fā)光頻率觀測(cè)的頻率大于靜止時(shí)發(fā)光頻率觀測(cè)的頻率等于靜止時(shí)發(fā)光頻率“藍(lán)移”“紅移”小試牛刀【典例1】（多選）下列哪些現(xiàn)象屬于多普勒效應(yīng)(

)A.遠(yuǎn)去的汽車(chē)聲音越來(lái)越小B.炮彈迎面飛來(lái),聲音刺耳C.火車(chē)向你駛來(lái)時(shí),音調(diào)變高;駛離你而去時(shí),音調(diào)變低D.大風(fēng)中,遠(yuǎn)處人的說(shuō)話聲時(shí)強(qiáng)時(shí)弱【正確答案】BC小試牛刀【典例2】（多選）下列哪些現(xiàn)象屬于多普勒效應(yīng)(

)A．利用地球上接收到的遙遠(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)接收到的電磁波頻率發(fā)生的變化，就能知道汽車(chē)的速度，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)士從炮彈飛行的尖叫聲就能判斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)去【正確答案】ABD小試牛刀【典例3】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，如果該電磁波被那輛轎車(chē)反射回來(lái)時(shí)，巡警車(chē)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，說(shuō)明那輛轎車(chē)的車(chē)速()A．高于100km/h B．低于100km/hC．等于100km/h

D．無(wú)法確定【正確答案】A小試牛刀【典例4】超聲波是一種頻率高于20000Hz的聲波，波長(zhǎng)很短，廣泛應(yīng)用于生活與生產(chǎn)實(shí)踐．關(guān)于超聲波及應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是（）A．在同種介質(zhì)中，超聲波的速度大于次聲波的速度B．超聲波的頻率越高衍射本領(lǐng)越強(qiáng)C．高速公路上的測(cè)速儀發(fā)出超聲波波長(zhǎng)大于所接收波的波長(zhǎng)，說(shuō)明此時(shí)車(chē)正在靠近測(cè)速儀D．“彩超”檢查身體時(shí)，超聲波迎著血液流動(dòng)方向發(fā)射，儀器接收到的反射回波的頻率低于其發(fā)射的超聲波的頻率【正確答案】C

多普勒效應(yīng)

多普勒效應(yīng)是波共有的特征，機(jī)械波、電磁波都可以發(fā)生多普勒效應(yīng).

本課小結(jié)1當(dāng)堂檢測(cè)1.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，且u<v，f表示接收器接收到的頻率。若u增大，則(

)A.v增大

f增大B.v增大

f不變C.v不變f增大D.v減小

f不變C解析：在發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，聲源發(fā)出聲音在介質(zhì)中的傳播速度是不變的，聲源的頻率也是不變的，只有接收者收到聲音的頻率發(fā)生變化，故選項(xiàng)C正確。2.(多選)上課時(shí)老師將一蜂鳴器固定在教鞭一端后迅速水平旋轉(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)出的頻率變化了B．由于旋轉(zhuǎn)，