《多普勒效应》课件

第三章机械波5多普勒效应学习目标学法指导1．了解多普勒效应及其产生的原因2．了解多普勒效应在生活中的应用1．通过实验和观察，认识多普勒效应2．分析多普勒效应产生的原因3．解释多普勒效应的各种应用知识导图课前·自主预习1．多普勒效应波源与观察者相互______或者相互______时，观察者接收到的波的________都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应．2．多普勒效应产生的原因(1)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________，观测到的频率________．(2)波源与观察者相互远离时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目减少，观测到的频率________．多普勒效应及其应用靠近远离频率

增加增加变小

3．多普勒效应的应用(1)测量汽车速度：交通警车向行进中的车辆发射________已知的超声波，同时测量________的频率，根据反射波_________的多少就能知道车辆的速度．(2)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，就可以算出星球靠近或远离我们的速度．(3)测血液流速：向人体内发射______已知的超声波，超声波被血管中的血液________后又被仪器接收，测出反射波的_________，就能知道血流的速度．频率反射波频率变化

频率静止

频率反射频率变化

火车进站和出站时，坐在火车上的乘客，能感受到汽笛的音调发生变化吗？【答案】不能．坐在火车上的乘客感到汽笛声未变，是因为声源相对听者是静止的，路旁的人感到汽笛音调发生变化，是因为声源相对听者是运动的． (多选)如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是 (

)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．女同学从C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D．女同学从C点向左运动时，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，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低．故A、D正确，B、C错误．课堂·重难探究1．波源频率波源的频率等于单位时间内波源发出的完整波的个数．2．观察者接收到的频率发生多普勒效应时，波源的频率并没有变化，是接收者接收的频率(单位时间内接收到的完整波的个数)发生变化(大于或小于波源频率)．多普勒现象的理解和应用3．发生多普勒效应的几种情况相对位置图示结论波源S和观察者A相对静止不动

f源＝f观，音调不变波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C

若靠近波源，由A→B，则f源<f观，音调变高；若远离波源，由A→C，则f源>f观，音调变低观察者A不动，波源S运动，由S→S1

f源<f观，音调变高特别提醒：(1)无论什么情况，发生多普勒效应时，波源与观察者肯定有相对运动，二者相互靠近时，观察者接收到的频率变高，相互远离时，接收到的频率变低．(2)多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远，而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向．对多普勒效应的理解和应用例1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，结果该电磁波被轿车反射回来时，警车接收到的电磁波频率比发出时低．(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)若该路段限速为100km/h，则轿车是否超速？(3)若轿车以20m/s的速度行进，则反射回的频率怎样变化？【答案】(1)C

(2)超速(3)变高

【解析】(1)巡警车接收到的电波频率比发出时低，此现象为多普勒效应，故C正确．(2)因巡警车接收到的频率低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该车超速．(3)若该车以20m/s的速度行进时，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应变高．变式单音源发生器装置在小车上，其发音频率为f0.图1中小车沿一圆形跑道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为f1；图2中小车沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上，丙在乙的右侧，观察者乙测得频率为f2，观察者丙测得频率为f3，则

(

)A．f1>f0>f2>f3 B．f1＝f0>f2>f3C．f1＝f0>f2＝f3D．f1时而大于f0，时而小于f0，f2＝f3

【答案】C

【解析】图1中小车绕着甲做匀速圆周运动，根据多普勒效应可知，小车发出的频率与观察者甲接收到的频率相等，则有f0＝f1，图2中小车向左匀速运动，小车远离乙和丙，根据多普勒效应可知，二者接收到的频率均小于小车发出的频率，且小车相对于乙和丙的运动是相同的，则有f0>f2＝f3，综上所述，有f1＝f0>f2＝f3.故选C．核心素养应用多普勒效应的判断方法(1)确定研究对象(波源与观察者)．(2)确定波源与观察者是否有相对运动．若有相对运动，能发生多普勒效应，否则不发生．(3)判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变．例2某人站在地面上某处，一架飞机由远而近从人的头顶上方匀速飞过，则人听到飞机发出声音的频率 (

)A．越来越低 B．越来越高C．先变高后变低 D．先变低后变高【答案】A

【解析】当飞机飞近人时，将飞机的速度分解，如图甲所示，飞机相对人的速度v1＝vcosα，α越来越大，则v1越来越小，即人听到飞机声音的频率越来越低，但总是f听>f源．当飞机远离人时，将飞机的速度分解如图乙所示，飞机相对人的速度v3＝vcosα，α越来越小，则v3越来越大，即人听到飞机声音的频率越来越低，且都是f听<f源，故在飞机飞过头顶的过程中人听到的声音频率一直是越来越低，故A正确．具体地说：当飞机到达头顶正上方之前，f听>f源；恰好在人头顶正上方时，f听＝f源；越过头顶正上方之后，f听<f源．例3

中国空间站持续发出频率为f的监测电波，地面监测站先后接收到空间站通过A、B位置时的信号频率分别为fA、fB，则 (

)A．fA>f>fB

B．fA<f<fBC．fA＝fB<f

D．fA＝fB＝f【答案】A【解析】根据多普勒效应，空间站先后经过A、B位置，先靠近地面监测站后逐渐远离监测站，所以信号频率在靠近过程增大，在远离过程减小，因此fA>f>fB，故选A.小练·随堂巩固1．一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 (

)A．波速变大 B．波速不变C．频率变低 D．频率不变【答案】B

【解析】渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，波速由介质决定，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比波速不变，A错误，B正确；根据声音的多普勒效应，声源移向观察者时接收频率变高，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高，C、D错误．2．关于多普勒效应，下列说法中正确的是 (

)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．多普勒效应仅仅在观察者远离波源时才会发生D．当观察者向波源靠近时，观察者接收到波的频率变小【答案】B

【解析】发生多普勒效应时是观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率没有变化，故A错误，B正确；当波源与观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，故C错误；当观察者向波源靠近时，接收到波的频率变大，故D错误．3．医院有一种先进的检测技术——彩超，就是向病人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可知道血液的流速，这一技术利用的物理学中的原理是

(

)A．回声 B．波的衍射C．波的干涉 D．多普勒效应【答案】D

【解析】由题意可知，该仪器是用来测量反射波的频率变化．波的干涉、波的衍射及回声都不会产生频率的变化；而多普勒效应中由于波源的移动而使接收到的频率变化．故该技术体现的是多普勒效应；故D正确．4．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高，说明那辆轿车的车速

(

)A．高于100km/h

B．低于100km/hC．等于100km/h

D．无法确定【答案】B【解析】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高，根据多普勒效应可知，两车在相互靠近，则轿车的车速小于巡警车的车速，即轿车的车速低于100km/h.5．(多选)让一队人沿街行走，观察者站在街旁不动，每分钟有30人与观察者相遇，如果观察者以小于队伍行进的速度顺着队伍行走，每分钟有20人与观察者相遇，下列关于这一实例的分析正确的是 (

)A．如果观察者逆着队伍行走，每分钟与观察者相遇的人数将大于30人B．