第5课 多普勒效应 -2023-2024学年高二物理（人教版2019）（解析版）

第5课多普勒效应学习目标学习目标课程标准学习目标通过试验，生疏多普勒效应。能解释多普勒效应产生的缘由。能列举多普勒效应的应用实例。1．通过试验，生疏多普勒效应。2．能解释多普勒效应产生的缘由。3．能列举多普勒效应的应用实例。002预习导学（一）课前阅读：波源、观看者、相互靠近、相互远离、频率、测速（二）基础梳理一、多普勒效应1.多普勒效应的条件：波源与观看者发生相互或者相互的运动2.多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观看者接收到的频率等于观看者在单位时间内接收到的的个数.(2)当波源与观看者相互时，观看者接收到的频率大于波源发出的频率，当波源与观看者相互时，观看者接收到的频率小于波源发出的频率.答案：1.多普勒效应的条件：波源与观看者发生相互靠近或者相互远离的运动2.多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观看者接收到的频率等于观看者在单位时间内接收到的完全波的个数.(2)当波源与观看者相互靠近时，观看者接收到的频率大于波源发出的频率，当波源与观看者相互远离时，观看者接收到的频率小于波源发出的频率.【概念连接】波源、观看者、频率【拓展补充】互绕不会导致多普勒效应【即学即练】1.（多选）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．发生多普勒效应时，波源的频率并未发生转变C．多普勒效应是由于波源与观看者之间有相对运动而发生的D．只有声波才有多普勒效应E．若声源向观看者靠近，则观看者接收到的频率大于声源发出声波的频率解析：选BCE多普勒效应是由于波源与观看者之间发生相对运动而产生的，其波源的频率不发生变化，是观看者接收到的频率发生变化，故B、C正确，A错误；当声源向观看者靠近时，观看者接收到的频率大于声源发出声波的频率，E正确；机械波和光波都有多普勒效应现象，故D错误。2.大路巡警开车在高速大路上以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波，假如该波被轿车反射回来时，巡警车接收到的波的频率比发出时低．(1)此现象属于A．波的衍射 B．波的干涉C．多普勒效应 D．波的反射(2)若轿车以20m/s的速度行进，反射回的波的频率应________．(填“偏高”或“偏低”)答案(1)C(2)偏高【微点拨】重点是推断波源与观看者靠近还是远离二、多普勒效应的应用1．在科技中有广泛的应用2.电磁波也有多普勒效应【概念连接】电磁波【拓展补充】测速【即学即练】1.（多选）在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有()A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C.观看者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同E.天文学上观看到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化答案BCE解析看到闪电后，过一会儿才能听到雷声，是光和声音在空气中的传播速度不同造成的，故A错误；探测器接收到光的超声波频率发生变化，是由于血液发生流淌，探测器与血液的观测点的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故B正确；观看者听到远去的列车发出的汽笛声，音调变低是由于列车与观看者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故C正确；声波在空气中和水中的传播速度不同，是由于进入不同介质，波长发生变化引起的，故D错误；观看者与双星的距离发生变化，接收到的频率发生变化，产生周期性变化的光谱，属于多普勒效应，E正确.2.（多选）我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机,刷新了下潜深度的世界纪录。悬停在深海中某处的滑翔机发出声呐信号(超声波)的频率为f,在该处海水中的传播速度为v,若停在海面上的监测船收到的频率稍大于滑翔机发出声呐信号的频率,则下列说法正确的是()A.声呐信号在该处海水中的波长为QUOTEB.声呐信号在该处海水中的波长为QUOTEC.滑翔机正在靠近该监测船D.滑翔机正在远离该监测船【解析】选B、C。依据波速定义:v=fλ,λ=QUOTE,A错、B对。依据多普勒效应,当滑翔机靠近监测船时,监测船接收到的频率大于滑翔机发出声呐信号的频率,C对、D错。（三）预习作业1．蝙蝠在地窖中飞来飞去时,它利用超声脉冲导航格外有效,这种超声脉冲是持续1ms或不到1ms的短促放射,且每秒重复放射几次。假定蝙蝠的超声脉冲放射频率为39000Hz,在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间,则下列推断正确的是()A.墙壁接收到超声脉冲频率等于39000HzB.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率C.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率D.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39000Hz【解析】选C。蝙蝠(波源)相对墙壁(观看者)的距离靠近,所以墙壁接收到的超声波频率增大,A错误;超声波被反射后频率不变,但传播方向和蝙蝠的运动方向相反,蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声波时,频率会更大,故C正确,B、D错误。2．（多选）如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摇摆，据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是()甲乙A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C．女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变D．女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低答案AD解析女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，依据多普勒效应，她都会感到哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她感到音调变低，选项A、D正确，B、C错误．003探究提升环节一多普勒效应思考：（多选）如图所示，将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是()A．振针向右移动B．振针向左移动C．在A处的观看者，接收到的水波频率比振针的振动频率小D．在A处的观看者，接收到的水波频率比振针的振动频率大答案AC环节二多普勒效应的应用问题探究：平直大路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波，被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图象，正确的是()答案D004体系构建波源与观看者相互靠近或者相互远离---多普勒效应---应用：测速005记忆清单一、多普勒效应的成因分析★学习聚焦：(1)接收频率：观看者接收到的频率等于观看者在单位时间内接收到的完全波的个数。(2)当波源与观看者相互靠近时，观看者接收到的频率变大，当波源与观看者相互远离时，观看者接收到的频率变小。二、多普勒效应的应用★学习聚焦：测速060601强化训练1．关于多普勒效应，下列说法中正确的是()A．当波源与观看者都运动时，才会发生多普勒效应B．当波源与观看者运动的速度相同时，不会发生多普勒效应C．只有机械波才能发生多普勒效应D．只要波源运动，就肯定会发生多普勒效应答案B2.轮船在进港途中的x-t图象如图所示,则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个 ()【解析】选A。匀速靠近港口的过程中,测量到的频率不随时间变化,但速度大时频率大,由x-t图象可知,轮船靠近港口时三段时间内的速度v1>v3>v2,可知f1>f3>f2,故A正确。3.（多选）如图所示是一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的状况，则()A．该波源正在移向a点B．该波源正在移向b点C．在a处观看，波的频率变低D．在b处观看，波的频率变低答案AD4．随着科技的进展和作战的需要,现在的战斗机飞得越来越快,甚至有些战斗机的速度超过了声音在空气中的传播速度。假设某爆炸声在空气中的传播速度为340m/s,一架战斗机正在爆炸点四周远离它飞行,要使飞行员听不到爆炸声,战斗机飞行的速度至少多大?【解析】要使飞行员恰好听不到爆炸声,即飞行员正好一个声波也接收不到,则他随战斗机运动的速度应与波峰前进的速度一样,即战斗机应以340m/s的速度飞行远离爆炸点。答案:340m/s5.一固定的超声波源发出频率为100kHz的超声波,一辆汽车从远处向超声波源迎面驶来,在超声波源处的接收器接收到由汽车反射回来的超声波,并测出接收到的超声波频率为110kHz,设空气中声音的传播速度是330m/s,计算汽车的行驶速度。【解析】(1)选C、D、E。波源运动时,波源与观看者距离不肯定变化,不肯定发生多普勒效应,A错;声源静止时,若观看者向声源运动,能发生多普勒效应,B错;声源朝着观看者运动时,声源频率不变,观看者接收到的频率增大,C对;声源相对观看者运动时,二者距离可能增大,也可能减小,故观看者接收到的频率可能变低,也可能变高,D正确;当观看者向静止的声源运动时,观看者听到的声音频率会变高,E正确。(2)设波源放射的超声波频率为f,汽车接收到的频率为f′,并把它反射回去,固定接收站接收到的频率为f″,超声波在空气里的传播速度为v,汽车的行驶速度为u。超声波在空气中的波长为λ0,则f=QUOTE,汽车每秒钟接收到的超声波的波数,即频率f′=QUOTE+QUOTE=u+vvQUOTEu+vvf,汽车反射回的超声波在空气中的波长λ′=QUOTE-QUOTE=QUOTE=QUOTE,固定接收器接收到的频率f″=QUOTE=QUOTEf,由此可以解得u=QUOTE·v=15.7m/s,即为56.5km/h。答案:(1)C、D、E(2)56.5km/h6.如图所示，在原点O处的质点(波源)做简谐运动，产生沿x轴正方向传播的简谐波，波速v＝20m/s。为了接收到这列波，在x＝200m处设有一台接收器(图中未标出)。已知t＝0时，波刚好传播到x＝30m处，则下列说法正确的是()A．波源振动的周期为2sB．接收器在t＝8s时才能接收到此波C．x＝40m处的质点在t＝1s时向上运动D．若波源向x轴负方向移动，则在其移动过程中接收器接收到的波的频率将小于1Hz解析：选D由图像可知，波长λ＝20m，周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(20,20)s＝1s，A错误；接收器接收到此波所需时间为t＝eq\f(s,v)＝eq\f(200－30,20)s＝8.5s，B错误；在t＝1s时，波向前传播了一个波长，x＝40m处的质点与t＝0时x＝20m处的质点的振动状况一样，而t＝0时x＝20m处的质点向下运动，故x＝40m处的质点在t＝1s时向下运动，C错误；若波源向x轴负方向移动，则接收器离波源越来越远，依据多普勒效应可知，接收到的波的频率变小，D正确。7.依据高中物理所学学问，分析下列生活中的物理现象：①闻其声而不见其人；②钢琴声震碎玻