3.5多普勒效应 学案 -2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册(含答案)

第三章机械波第5节多普勒效应学习目标知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别。知道什么是多普勒效应。知道多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的。能运用多普勒效应解释一些物理现象。重点难点重点知道波源的频率与观察者接受到的波的频率的区别。知道多普勒效应是在波源和观察者相互靠近或者相互远离时产生的。难点波源与观察者相互靠近或者相互远离时，观察者接收到的频率变化的分析。自主探究1.奥地利物理学家多普勒发现:波源和观察者互相①或互相②时,接收到的波的频率都③的现象叫作多普勒效应2.当波源与观察者相对静止时,接收的频率④波源振动的频率;当波源与观察者互相靠近时,接收的频率⑤波源振动的频率;当波源与观察者互相远离时,接收的频率⑥波源振动的频率3.交通警车通过分析行进车辆⑦频率的⑧确定车辆的速度;通过对比运动天体和地球上同种元素发射的光波的⑨的不同来确定天体的速度。答案：①靠近②远离③发生变化④等于⑤大于⑥小于⑦反射波⑧变化⑨频率预习检测1.关于多普勒效应，下列说法正确的是()A.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B.产生多普勒效应的原因是观察者的听力出现了问题C.甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率D.将哈勃太空望远镜接收到的来自遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），这说明该星系正在远离我们而去2.当火车进站鸣笛时,我们在车站听到的声音的频率和音调()A.变低,变高 B.不变,变高C.变高,变高 D.不知声速和火车车速,不能判断3.有经验的铁路养护人员可以根据火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向,他所利用的应是()A.声波的干涉现象 B.声波的衍射现象C.声波的多普勒效应 D.声波的反射现象4.下列关于多普勒效应的说法，正确的是()A.医院检查身体的“彩超”仪运用了多普勒效应B.不仅机械波会发生多普勒效应，电磁波也会C.由地球上接收到遥远天体发出的光波发生“红移”现象（各条谱线的波长均变长），可以判断遥远天体正靠近地球答案1.答案：D解析：产生多普勒效应的原因不是波源频率发生了变化，而是观察者相对波源的位置变化引起了听觉频率的变化，故选项AB错误；甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他听到的乙车笛声频率，选项C错误；将哈勃太空望远镜接收到的来自遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），即频率变小，这说明该星系正在远离我们而去，选项D正确。2.答案：C解析：火车进站鸣笛时,声源与观察者距离减小,观察者感受到的频率变大,音调变高。3.答案：C解析：根据多普勒效应的现象,当火车靠近铁路养护人员时,他听到的声音音调变高;当火车远离铁路养护人员时,他听到的声音音调变低。4.答案：AB解析：医院检查身体的“彩超”仪是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应，故选项A正确；多普勒效应是波特有的现象，故选项B正确；当波源与观测者相互靠近时，观测到的频率增大，反之，当波源与观测者相互远离时，观测到的频率减小，故选项D错误；“红移”现象中光波频率变小，因此遥远天体应正在远离地球，故选项C错误。探究思考多普勒效应当波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率；当波源与观察者相互接近时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目增加，观测到的频率增加；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率变小。多普勒效应的应用1.公路测速2.测量水在海底的流速3.彩超检测4.测量星球移动方向【典例一】关于多普勒效应,以下说法正确的有()A.只有声波才能发生多普勒效应B.机械波、电磁波、光波等均能产生多普勒效应C.产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D.产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化答案：BD解析：多普勒效应是波动过程共有的特征,无论是机械波还是电磁波都会发生多普勒效应。产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化,而波源的频率不变,故B、D正确,A、C错误。

【典例二】13.下列哪些现象是多普勒效应()A.远去的汽车声音越来越小B.炮弹迎面飞来,声音刺耳C.火车向你驶来时,音调变高;远离你而去时,音调变低D.大风中,远处人的说话声时强时弱答案：BC解析：声波音调的高低由其频率决定,根据多普勒效应,当声源与观察者发生相对运动时,观察者听到的声音会变化,B、C正确。声音的强弱由声波的能量决定,声源越近,声波能量越大,听起来越响亮,但音调不一定变化,A、D项不是由多普勒效应造成的,故选B、C。知识梳理随堂训练1.警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率。下列说法正确的是()A.车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高B.车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低C.警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低D.警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变2.关于多普勒效应,下列说法中正确的是()A.当波源与观察者有相对运动时,才会发生多普勒效应B.当波源与观察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,就一定会发生多普勒效应3.关于多普勒效应,下列说法正确的是()A.只要波源在运动,就一定能观察到多普勒效应B.只要观察者在运动,就一定能观察到多普勒效应C.只要波源与观察者之间有相对运动,就一定能观察到多普勒效应D.当发生多普勒效应时,观察者感觉到的频率可能在增大,也可能在减小4.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.公路上的测速雷达向迎面而来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,就可知汽车的速度,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5.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.女同学在C点向右运动时,她感觉哨声音调不变D.女同学在C点向左运动时,她感觉哨声音调变低答案解析1.答案：AB解析：本题考察的是多普勒效应，凡是波源靠近观察者，观察者接收到的频率就会变大，远离观察者，接收到的频率就会变小，故AB正确。2.答案：AB解析：当波源与观察者有相对运动时,他们之间的距离必然发生变化,其距离增大或减小,观察者接收到的频率就相应的减小或增大,可知必发生多普勒效应,即A选项正确;而当波源与观察者运动的速度完全相同时,无相对运动,相当于二者都静止的情况,不会发生多普勒效应,故B选项正确,D选项不正确;多普勒效应是波动过程共有的特征,这里的波动包括一切波的传播过程,故C选项不正确。3.答案：CD解析：若波源与观察者一起同方向、同速度运动,则观察者观察不到多普勒效应。4.答案：ABD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以测定遥远天体相对于地球的运动速度,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,由多普勒效应可求出运动物体的速度,B