多普勒效應(yīng)高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

第三章

機械波第5節(jié)

多普勒效應(yīng)當(dāng)救護車、火車、飛機從身邊疾速通過的時候，它們遠(yuǎn)離的過程中的鳴笛或轟鳴聲的音調(diào)有什么變化？仔細(xì)聽遠(yuǎn)離時音調(diào)由高變低音調(diào)接收到的頻率f多普勒變化效應(yīng)1.知道什么是多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，會分析多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因.1.列舉多普勒效應(yīng)在生活和技術(shù)中的應(yīng)用，解釋它們產(chǎn)生的原因。2.實驗探究聲源與觀察者發(fā)生相對運動時接受頻率發(fā)生變化與聲源頻率的關(guān)系。演示實驗波源每完成一次全振動，便向外發(fā)出一個波長的波；而波源的頻率等于單位時間（如1s）內(nèi)波源完成全振動的次數(shù)，所以波源振動的頻率等于單位時間內(nèi)波源向外發(fā)出完整的波的個數(shù)。對觀察者來說，他接收到的波的頻率等于他在單位時間內(nèi)接收到的完整的波的個數(shù)。波源觀察者1.定義：因波源與觀察者之間有相對運動而使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為多普勒效應(yīng)。一、多普勒效應(yīng)奧地利科學(xué)家多普勒C.Doppler,1803—1853音調(diào)變化聲波的頻率發(fā)生變化說明救護車波源鳴笛聲的頻率并沒有變化是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化救護車與觀察者之間相對運動。導(dǎo)致究竟運動和頻率的關(guān)系如何？二、多普勒效應(yīng)的解釋波源每完成一次全振動，便向外發(fā)出一個波長的波；而波源的頻率等于單位時間（如1S)內(nèi)波源完成全振動的次數(shù)，所以波源振動的頻率等于單位時間內(nèi)波源向外發(fā)岀完整的波的個數(shù)。對觀察者來說，他接收到的波的頻率等于他在單位時間內(nèi)接收到的完整的波的個數(shù)。（1）波源振動的頻率f（2）觀察者接收到的頻率f′

1.當(dāng)波源和觀察者都不動時結(jié)論：觀察者接收到的波的頻率f’等于波源的頻率f。產(chǎn)生原因①波源與觀察者相對靜止時，單位時間內(nèi)觀察者接收到波的個數(shù)等于波源發(fā)出的波的個數(shù)，觀察者觀測到的頻率等于波源的頻率。f′=fS2.當(dāng)波源不動，觀察者以v0向波源運動時觀察者接收到的波的頻率大于波源的頻率。②波源與觀察者相互靠近時,單位時間內(nèi)通過觀察者的波的數(shù)目增加,觀察者觀測到的頻率大于波源的頻率。f′>fS

產(chǎn)生原因觀察者接收到的波的頻率小于波源的頻率。3.當(dāng)波源不動，觀察者以v0遠(yuǎn)離波源運動時③波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時,單位時間內(nèi)通過觀察者的波的數(shù)目減少,觀察者觀測到的頻率小于波源的頻率。f′<fS產(chǎn)生原因觀察者接收到的波的頻率大于波源的頻率。4.如果觀察者不動，波源向觀察者運動波源S發(fā)出球面波，每一波面的球心就是發(fā)出該波時波源所在的位置。當(dāng)波源不運動時，波紋間距是均勻的；而當(dāng)波源向右運動時，相當(dāng)于波面的球心向右運動，波源右方的波面變得密集，波長變短；波源左方的波面變得稀疏，波長變長。因此，在波源右方的觀察者，單位時間內(nèi)接收到完整的波的個數(shù)就增多，即接收到的頻率增大。觀察者接收到的波的頻率小于波源的頻率。5.如果觀察者不動，波源遠(yuǎn)離觀察者運動當(dāng)波源向右運動時，波源右方的波面變得密集，波長變短；波源左方的波面變得稀疏，波長變長。因此，在波源左方的觀察者，單位時間內(nèi)接收到完整的波的個數(shù)就減少，即接收到的頻率減少。6.運動和頻率的關(guān)系波源的運動情況觀察者運動情況頻率的關(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動波源靜止觀察者遠(yuǎn)離波源運動波源朝著觀察者運動觀察者靜止波源遠(yuǎn)離觀察者運動觀察者靜止等于大于大于小于小于SS總之，（1）當(dāng)波源與觀察者沒有發(fā)生相對運動時，觀察者接收到的波的頻率不變，即等于波源的頻率；（2）當(dāng)波源與觀察者有相對運動時：如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率大于波源的頻率；如果二者相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率小于波源的頻率。光波、無線電波、微波等都能發(fā)生多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)是波共有的特征注意：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運動，觀察者感到頻率發(fā)生了變化．1.測車輛速度交警向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度.利用多普勒測速儀還可以測量水在海底的流速，為養(yǎng)殖場尋找適合貝類生長的場所.三、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用2.測海水流速測量水在海底的流速，為養(yǎng)殖場尋找適合貝類生長的場所.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流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度.3.彩超距離不變相互遠(yuǎn)離相互靠近測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發(fā)光的頻率對照，就可以算出星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度.觀測的頻率小于靜止時發(fā)光頻率觀測的頻率大于靜止時發(fā)光頻率觀測的頻率等于靜止時發(fā)光頻率4.測星球速度“藍(lán)移”“紅移”1.關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是（）A.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化B.觀察者與聲源間沒有相對運動也可能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)C.要發(fā)生多普勒效應(yīng)，波源和觀察者必須有相對運動且兩者間距發(fā)生變化D.甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發(fā)出的笛聲頻率相同，那

么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率C2.(多選)火車上有一個聲源發(fā)出頻率一定的樂音.當(dāng)火車靜止、觀察者也靜止時，觀察者聽到并記住了這個樂音的音調(diào).以下哪種情況中，觀察者聽到這個樂音的音調(diào)比原來低()A.觀察者靜止，火車向他駛來B.觀察者靜止，火車離他駛?cè).火車靜止，觀察者乘汽車向著火車運動D.火車靜止，觀察者乘汽車遠(yuǎn)離火車運動BD3.(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)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對于

地球的運動速度B.交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的波，波被運動的汽車反

射回來，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

進行交通管理C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況D.有經(jīng)驗的戰(zhàn)