高中物理 2.4 多普勒效应及其应用同步课件 鲁科版选修34.ppt

第4节多普勒效应及其应用 1 知道波源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 知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象 3 了解多普勒效应的一些应用 4 通过改变波源与观察者的距离 培养学生利用控制变量法分析问题的能力 一 多普勒效应 音调 音调由决定 高则音调高 低则音调低 多普勒效应 波源与观察者互相靠近或者互相远离时 接收到的都会发生变化的现象 频率 频率 频率 波的频率 二 多普勒效应产生的原因 波源与观察者相对静止时 1s内通过观察者的波峰 或密部 的数目是的 观察者观测到的频率波源振动的频率 当波源与观察者相互靠近时 1s内通过观察者的波峰 或密部 的数目 观察到的频率 反之 当波源与观察者互相远离时 观察到的频率 一定 等于 增加 增加 变小 三 多普勒效应的应用 测车辆速度 交警向行进中的车辆发射的超声波 同时测量的频率 根据反射波频率 就能知道车辆的速度 测星球速度 测量星球上某些元素发出的光波的 然后与地球上这些元素时发光的频率对照 可得星球的速度 测血流速度 向人体内发射的超声波 超声波被血管中的血流后又被仪器接收 测出反射波的 就可得血流速度 频率已知 反射波 变化的多少 频率 静止 频率已知 反射 频率变化 一 多普勒效应产生的原因声源完成一次全振动 向外发出一个波长的波 称为一个完全波 频率表示单位时间内完成的全振动的次数 因此 波源的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的个数 观察者听到的声音的音调 是由观察者接收到的频率 即单位时间内接收到的完全波的个数决定的 波源和观察者相对介质都静止观察者接收到的频率等于波源的频率 波源和观察者有相对运动 1 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变化 即感觉到的频率发生变化 2 波源与观察者如果相互靠近 观察者接收到的频率增大 二者如果相互远离 观察者接收到的频率减小 提醒 1 多普勒效应是波共有的特征 不仅机械波 光波和电磁波也都会发生多普勒效应 2 发生多普勒效应时 波源发出的频率不变 变化的是观察者接收到的频率 二 发生多普勒效应的几种情况 续表 总之 当波源与观察者相互接近时 f观察者变大 音调变高 反之f观察者变小 音调变低 典例1 下面说法中不正确的是 a 发生多普勒效应时 波源的频率变化了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 多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的 多普勒效应的理解 解析当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应 故选项c正确 发生多普勒效应时 观察者接收到的频率发生了变化 而波源的频率并没有改变 故选项a错误 选项b正确 此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的 故选项d正确 答案a 借题发挥判断观察者接收的频率是怎么样变化的 就是看波源与观察者间的相对运动情况 变式1 频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动 以v表示声源的速度 v表示声波的速度 v v f表示接收器接收到的频率 若v增大 则 a f增大 v增大b f增大 v不变c f不变 v增大d f减小 v不变解析由于声波的波速由介质决定 所以v不变 由多普勒效应知 当波源跟观察者靠近时 观察者接收的频率变高 故b正确 答案b 典例2 下面哪些应用是利用了多普勒效应 a 利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度b 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 根据接收到的频率发生的变化 就知道汽车的速度 以便于进行交通管理c 铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况d 有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去 对多普勒效应的应用 解析凡是波都具有多普勒效应 因此利用光波的多普勒效应便可测定遥远星体相对地球远离的速度 故a选项正确 被反射的电磁波 相当于一个运动的物体发出的电磁波 其频率发生变化 由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度 故b选项正确 对于c选项 铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动情况做出判断的 故不正确 炮弹飞行 与空气摩擦产生声波 人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关 故d选项正确 答案abd 变式2 医院有一种先进的检测技术 彩超 向病人体内发射频率已知的超声波 超声波经血流反射后被专用仪器接收 测出反射波的频率变化 就可以知道血流的速度 这一技术主要体现了哪一种物理现象 a 多普勒效应b 波的衍射c 波的干涉d 共振解析测量到反射波频率发生变化 属于多普勒效应 选项a正确 答案a 1 如图2 4 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况 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 对多普勒效应的理解 图2 4 1 解析波源在某一位置产生一列波面后 该波面以该位置为球心 以波速作为传播速度向外传播 反之 由波面可确定出该波面的产生位置 即波源 波面半径大 表示产生时间早 传播时间长 对照图示 可确定出波源由右向左移动 选项a正确 选项b错误 由于观察者不动 故波面经过观察者的速度等于波速 而在a处观察时 相邻波面间距比波源不动时间距小 因而经过观察者时间间隔短 频率大 同理在b处时间间隔长 频率小 选项c错误 选项d正确 答案ad 2 公路巡警开车在高速公路上以100km h的恒定速度巡查 在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波 如果该电磁波被那辆轿车反射回来时 巡警车接收到的电磁波频率比发出时低 说明那辆轿车的车速 a 高于100km hb 低于100km hc 等于10