高考物理 核心要点突破系列 第10章第八节《驻波》《多普勒效应》《次声波和超声波》课件 新人教版选修34.ppt

第六节驻波 略 第七节多普勒效应第八节次声波和超声波 学习目标 1 知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别 2 知道什么是多普勒效应 了解多普勒效应的一些应用 3 知道什么是次声波 什么是超声波及次声波和超声波的一些特性和应用 4 根据声波的特性对实际问题进行分析 重点难点 1 重点 多普勒效应及产生原因 次声波 超声波的应用 2 难点 多普勒效应的应用 学法指导 从观察者接收完全波的个数的角度理解和体会 相对运动 对接收频率的影响 目标概览 课堂互动讲练 随堂达标自测 课时活页训练 第八节次声波和超声波 基础知识梳理 核心要点突破 一 多普勒效应1 现象 当火车向你驶来时 感觉音调 当火车离你远去时 感觉音调 音调由频率决定 频率高音调高 频率低音调低 2 多普勒效应 由于波源和观察者之间有 使观察者感到 的现象叫做多普勒效应 它是奥地利物理学家多普勒首先发现的 3 多普勒效应的成因 声源完成一次全振动 向外发出一个波长的波 频率表示单位时间内完成 基础知识梳理 升高 降低 相对运动 频率发生变化 的次数 因此波源的频率等于单位时间内波源向外发出完整波的个数 而观察者听到的声音的音调 是由观察者接收到的频率 即单位时间内观察者接收到的完整波的个数决定的 多普勒效应是波动过程共有的特征 不仅机械波 电磁波和光波也会发生多普勒效应 全振动 1 多普勒效应是指波源频率的改变吗 波的速度改变吗 2 观察者绕着静止的波源做圆周运动 能出现多普勒效应现象吗 思考 思考 提示 1 多普勒效应不是波源频率改变 也不是波速改变 是波源和观察者发生相对运动 2 不会 二 多普勒效应的应用1 根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢 以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向等 2 红移现象 在20世纪初 科学家们发现许多星系的谱线有 红移现象 所谓 红移现象 就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移 这种现象可以用多普勒效应加以解释 由于星系远离我们运动 接收到的星光的频率变小 谱线就向频率变小 即波长变大 的红端移动 科学家从 红移 的大小还可以算出这种远离运动速度 这种现象是证明宇宙在膨胀的一个有力证据 3 人耳能听到的声波的频率范围大致在 hz到 hz之间 三 次声波和超声波1 次声波 的声波称为次声波 2 超声波 的声波称为超声波 四 次声波和超声波的应用1 次声波的波长 传播距离 地震 台风 核爆炸 火箭起飞 导弹发射等都产生次声波 因此利用次声波可以对以上情况作出预报 20 20000 频率低于20hz 频率高于20000hz 较长 较远 2 超声波波长 直线传播性好 可以定向发射用来确定潜艇 鱼群的位置或海水深度 3 超声波的穿透能力 能透过几米厚的金属 可以用超声波进行探伤 4 超声波在液体中传播时 可使液体内部产生相当大的 进行表面清洗 超声加湿器 就是利用了超声波 5 b超 是超声波在医学上的一个重要应用 所谓 b超 就是 超声波b型显示切面成像方法 的简称 它利用的是超声波的 较短 很强 液压冲击 反射 核心要点突破 一 对多普勒效应的理解波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数 观察者接收到的频率就是观察者在单位时间内接收到的完全波的个数 1 波源和观察者相对于介质都静止 图10 6 1单位时间内波源发出几个完全波 观察者在单位时间内就接收到几个完全波 如图10 6 1所示 即观察者接收到的频率等于波源的频率 图10 6 3因波的传播速度与波源的运动无关 而波源s每发出一个波后向右移动了v2t 如图10 6 3所示 所以对观察者来说 相当于波长缩短了v2t 即 v2t 在t时间内 通过r向右传播的距离仍为vt 则观察者在单位时间内感觉到的频率为 特别提醒如果告诉图形时 判定波源的运动方向 可直接根据波形的疏密情况判定 即波源向密集方向运动 二 次声波及应用人耳能听到的声波的频率范围在20hz到20000hz之间 低于20hz的声波叫次声波 超过20000hz的声波叫超声波 地震 台风 火山 核爆炸 海啸 火箭起飞等都产生次声波 次声波在空气中传播的波长超过17m 很容易产生明显的衍射现象 所以传播距离远且衰减很慢 所以利用次声波可以预报自然灾害性事件 对大气电离层扰动的规律进行研究 次声武器是次声波在军事上的重要应用 次声武器是能发出20hz以下的次声波的装置 在空中它能以1200km h的速度传播 在水中能以6000km h速度传播 能穿透1 5m厚的混凝土 当次声波和人体器官固有频率相近时而引起共振 导致器官变形 移位甚至破裂 以达到杀伤目的 三 超声波的特点及应用1 利用超声波不易衍射的特点 可以定向发射 超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多 声呐就是根据这一特点制成的装置 这种装置能发射和接受短促的脉冲信号 来确定鱼群 潜艇的位置和速度 2 利用超声波穿透能力强的特点 用来检查金属内部的缺陷 3 利用超声波可以使液体内部产生强大的冲击力 制出了超声加湿器和超声洗牙装置 医生常用 b超 就是 超声波b型显示切面成像法 的简称 诊断人体内部器官是否异常 另外蝙蝠 海豚都有一套完善的超声波发射和接受系统 人类通过对它们的研究制造出了更好的新型仪器 课堂互动讲练 关于多普勒效应 以下说法中正确的是 a 发生多普勒效应时 波源的频率发生了变化b 发生多普勒效应时 观察者接收到的频率发生了变化c 多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的d 只有声波才能产生多普勒效应 解析 由于波源的频率只与波源本身在单位时间内完成的全振动的次数有关 而与波源是否运动或观察者是否运动的情况均无关系 故a选项不正确 当发生多普勒效应时 由于观察者与波源的相对位置发生了变化 当距离增大时 观察者在单位时间内接收到完全波的个数减少 反之 接收到完全波的个数就增加 可见观察者接收到的频率与波源发出的频率并不一定是相等的 只有当波源与观察者相对静止时二者才是相等的 故b c选项都是正确的 一切波都可能发生多普勒效应 故d选项不正确 答案 bc 思维升华 解此类题目的要点是对多普勒效应的概念有一个清醒的认识 知道振源的振动频率并不随波源或观察者的运动形式的变化而变化 但观察者接收到的频率却与它们运动形式的变化有着密切的关系 一警车上的警报器发射频率f 1000hz的声波 警车远离静止的观察者向一悬崖行驶 车速v 10m s 已知声音在空气中的传播速度为u 330m s 试问 1 观察者直接从警报器听到的声音频率是多大 2 观察者听到从悬崖反射的声音频率是多大 答案 1 970 6hz 2 1031hz 思维升华 波源与观察者之间的相对运动 是形成多普勒效应的原因 当观察者相对介质不动 波源运动 波源与观察者相互接近时 波长减小 观察者接收到的声波频率增大 当波源与观察者相互远离时 波长增大 观察者接收到的声波频率减小 而波源的频率永不改变 解析 次声波的频率低于20hz 所以人耳无法感觉得到 故a选项是正确的 因为次声波的波长和可闻声波相比较长 易于发生明显的衍射现象 并且能传播到很远的地方 但是不能沿直线传播 故b d选项正确 c项错误 综上所述 本题正确答案为a b d 答案 abd 思维升华 次声波频率低 波长长 衰减慢 衍射性能好 可远距离传播 可用于台风 海啸 核爆炸的预报和探测 关于超声波 下列说法正确的是 a 超声波和可闻声波相比更容易产生明显的衍射现象b 超声波在传播过程中基本上沿直线传播c 由于超声波具有很强的穿透能力和较好的反射性能 所以可以用超声波进行探伤d 用超声波可以探知几千千米以外的导弹发射情况 解析 超声波的波长比可闻声波的波长短 不容易发生明显的衍射现象 所以a错误 由于超声波的波长较短 它基本上是沿直线传播的 故b项正确 由于超声波的穿透能力和反射能力很强 所以可以用来制成超声波探伤仪 故c项正确 因为超声波在空气