12.5多普勒效应

第 1 页 共 4 页 高二物理导学案高二物理导学案 3 43 4 1212 5 5 多普勒效应多普勒效应 编写人 孙素霞 审核人 李士高 基础梳理基础梳理 当火车向你驶来时 你会听到汽笛的音调慢慢变高 当火车离你而去时 你会听到汽笛的音调 慢慢变低 同一个汽笛发声为什么会产生两种不同的现象呢 一 多普勒效应 1 当波源和观察者之间有相对运动时 观察者会感到 发生变化的现象 叫多普勒效 应 这一效应是奥地利物理学家多普勒在 1842 年首先发现的 所以称为多普勒效应 2 多普勒效应是在 与 之间有相对运动时产生的现象 3 不仅是机械波 以后要学到的电磁波和光波 也会发生多普勒效应 多普勒效应是波动过程 的特征 二 多普勒效应的成因 1 波源的频率与观察者接收到的频率 波源的频率等于 内波源发出的完全波的个 数 这时因为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的全振 动的次数 观察者接收到的频率等于观察者在 内接收到的完全波的个数 2 多普勒效应的产生 1 当波源和观察者相对于介质都不动时 观察者接收到波的频率 波源的频率 2 波源相对于介质不动 当观察者朝着波源运动时 观察者接收到的频率 当观察者 远离波源时 观察者接收到的频率 当观察者的速度与波速相等时接收不到波 此时接 收到的频率变为 3 观察者相对于介质不动 当波源接近观察者时 观察者接收到的频率 波源远离观 察者时 观察者接收到的频率 可见 当波源与观察者有相对运动时 如果二者相互接近 观察者接收到的频率增大 如果二 者远离 观察者接收到的频率减小 三 多普勒效应的应用 1 有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢 2 有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去 3 交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波 波被运动的汽车反射回来时 接收到 的频率发生变化 由此可指示汽车的速度 第 2 页 共 4 页 4 由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度 典例剖析典例剖析 例 1 下列说法正确的是 A 只有声波才有多普勒效应 B 光波也有多普勒效应 C 只有机械波才有多普勒效应 D 电磁波不发生多普勒效应 例 2 以下关于多普勒效应的说法正确的是 A 产生多普勒效应时 波源的振动频率一定发生了变化 B 产生多普勒效应时 波源的振动频率并未改变 C 多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化 D 人与波源有相对运动时 观察到的频率一定发生变化 例 3 频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动 以u表示声源的速度 V表示声波 的速度 u V 表示接收器接收到的频率 若u增大 则 A 增大 V增大 B 增大 V不变 C 不变 V增大 D 减小 V不变 例 4 图 10 7 1 所示 为一波源 O 做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情形 则 A 该波源正在移向 a 点 B 该波源正在移向 b 点 C 在 a 处观察波的频率变低 D 在 b 处观察波的频率变低 同步训练同步训练 1 当火车进站鸣笛时 我们在车站听到的声调 A 变低 B 不变 C 变高 D 无法判断 2 关于多普勒效应 下列说法正确的是 A 多普勒效应是由于波的干涉引起的 B 多普勒效应说明波源的频率发生了变化 C 多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的 图 10 7 1 第 3 页 共 4 页 D 多普勒效应是波共有的特性 3 如图 10 7 2 表示产生机械波的波源做匀速运动的情况 图中的圆表示波峰O 1 该图表示的是 A 干涉现象 B 衍射现象 C 反射现象 D 多普勒效应 2 波源正在移向 A A 点 B B 点 C C 点 D D 点 3 观察到波的频率最低的是点是 A A 点 B B 点 C C 点 D D 点 4 如图 10 7 3 所示 向左匀速运动的小车发出频率为f的声波 车左侧 A 处的人感受到的声 波的频率为f1 车右侧 B 处的人感受到的声波的频率为f2 则 A f1 f f2 f B f1f C f1 f f2 f D f1 f f2 f 5 有一种钢丝操纵做圆周飞行的模型飞机 装有两冲程的活塞式发动机作为动力 操纵者站在 圆心 在他听来 发动机工作时发出的声音的音调是平稳不变的 场边的观察者则听到发动机 声音的音调忽高忽低地做周期性变化 利用所学知识解释原因 6 一声源的发声频率为 100Hz 当观察者以 10m s 的速度向声源运动时 观察者感觉到的频率 为多大 设声音在空气中的传播速度为 334m s 图 10 7 2 图 10 7 3 第 4 页 共 4 页 参考答案 例题 1 B 2 BC 3 B 4 AD 1 C 2 CD 3 提示 1 该图表示的是多普勒效应 正确选项为 D 2 从波长变化情况来看 波源正 在移向 A 点 所以 选项 A 正确 3 由于波源 离 B 点 所以 观察到波的频率最低的点是 B 点 选项 B 正确 4 D 5 提示 由于操纵者站在圆心 发动机与操纵者的距离不变 而站在场边的观察者 发动机与 其有时靠近有时远离 产生多普勒效应 所以音调忽高忽低