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

第三章

机械波第5节

多普勒效应思考并回答问题。思考1：.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，当女同学靠近或远离男同学时，她听到的哨音有变化吗？[答案]

在女同学荡秋千的过程中，只要她靠近男同学，根据多普勒效应，她都会感觉哨声音调变高；反之，当女同学远离男同学时，她就会感觉音调变低。思考2：.固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在水面上移动时拍得一幅如图所示的照片，显示出此时波的图样。由照片可知，振动片正在向图中哪个方向移动？单位时间内是水波槽左边接收到的完全波个数多还是右边接收到的完全波个数多？[答案]

振动片正向左移动，左边接收到的完全波个数多。正确的打“√”，错误的打“×”。（1）

产生多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化。(

)√（2）

我们在剧场听演唱会时，听到的声音频率与声源的频率一定是不一致的。(

)×（3）

人与波源有相对运动时，接收到的频率一定发生变化。(

)×（4）

声源与观察者间的距离越近，越容易发生多普勒效应。(

)×任务1

多普勒效应成因分析情境引入

演示实验：蜂鸣器音调的变化

将一个以电池为电源的蜂鸣器固定在长竹竿的一端，闭合开关后听一听它发出的声音。请一位同学用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速转动，在几米之外听它的声音有什么变化。问题引领1.观察到什么现象？请做出描述。[答案]

当蜂鸣器靠近的时候，听到的声音“变尖”，当蜂鸣器远离的时候，听到的声音“变粗”。2.声音“变尖”或“变粗”说明什么发生变化了？蜂鸣器发出的声音频率是否发生了变化？[答案]

声音“变尖”或“变粗”说明人接收到的声音的频率发生了变化。蜂鸣器发出的声音频率并没有变化。3.转动竹竿的同学，觉得声音有没有变化呢？[答案]

没有。知识生成1.两个基本概念（1）波源的频率：①_____________波源发出完全波的个数。（2）观察者接收到的频率：观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。单位时间内2.多普勒效应（1）波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率②_______波源发出的频率。（2）波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率③_______波源发出的频率。大于小于应用探究

一艘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渔船发出的超声波相比，其频率如何变化？请说明理由。[答案]被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高。理由: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,根据声音的多普勒效应,声源移向观察者时,观察者接收到的频率变高,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。

（1）站在车运动前方路旁的观察者听起来音调_______；站在车运动后方路旁的观察者听起来音调_______。（2）迎面而来的另一列车上的乘客听起来音调_______；坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调_______。偏高偏低偏高不变[解析]

（1）站在车运动前方的观察者与列车在靠近，因此听起来音调偏高；站在车运动后方的观察者与列车在远离，因此听起来音调偏低。（2）迎面而来的另一列车上的乘客听起来音调偏高；

坐在新型列车动车组上的乘客与该列车的相对位置不变，故听起来音调不变。分析问题.（1）音调与什么相关？（2）坐在新型列车动车组上的乘客以声源为参考系是运动的还是静止的？【提示】（1）频率。（2）静止的。相对位置图示结论

相对位置图示结论

续表相对位置图示结论

续表任务2

多普勒效应的应用情境引入1.交通警察向行驶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，由此可测出汽车的速度。2.彩超：全名为彩色多普勒超声，彩超仪在B超的基础上增加了彩色多普勒血流成像系统，可以显示血流方向、速度、形成血流状态的图像。问题引领在20世纪初，科学家们发现许多星系的谱线有“红移现象”。所谓“红移现象”，就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移。这种现象说明了什么？[答案]

由于星系远离我们运动，接收到的星光的频率变小，谱线就向频率变小（波长变大）的红端移动。科学家根据红移的大小可以算出这种远离运动的速度。这是证明宇宙在膨胀的一个有力证据。知识生成

多普勒效应的应用：（1）交通中的“测速仪”。（2）医学中的“彩超”。（3）天文中的“红移现象”。应用探究

如图所示，天文学家观察到，来自遥远星体的光相比来自较近星体同物质发出的光，波长变长。由此，天文学家得出结论：遥远星体正在远离地球。请根据多普勒效应解释一下这是为什么。[答案]多普勒效应指的是波源和接收者相对靠近时,会使接收到的频率升高,波源和接收者相对远离时,会使接收到的频率降低,若遥远星体正在远离地球,则两者相对远离,我们接收到的频率降低,由λ=v/f可知,波长会变长,故来自遥远星体的光相比来自较近星体同物质发出的光,波长变长,这就能说明遥远星体正在远离地球。

例2

（多选）电磁波的多普勒效应为跟踪目标（如导弹、云层等）提供了一种简单的方法，目标从远处飞向地面监测站上空，或从地面监测站上空飞向远处时，在目标和监测站连线上的速度分量将发生变化。如果监测站不断发射恒定频率的电磁波，则由于多普勒效应，地面监测站接收到的反射波频率也会发生相应的变化，根据这种变化，就可以确定目标的距离、方位、速度等，这在军事、航天、气象预报等领域有着广泛的应用。下列相关说法正确的是(

@20@

)。A.如果目标从远处飞向监测站，则地面监测站接收到反射波的频率变大B.如果目标从远处飞向监测站，则地面监测站接收到反射波的频率变小C.如果目标从监测站上空飞向远处，则地面监测站接收到反射波的频率变大D.如果目标从监测站上空飞向远处，则地面监测站接收到反射波的频率变小AD

分析问题.如果目标以监测站为中心在上空做圆周运动，地面监测站接收到的频率会变化吗？【提示】不会。

A

2.（任务1）关于多普勒效应，下列说法中<zzd>不正确</zzd>的是(

@25@

)。A.发生多普勒效应时波源的频率保持不变B.要发生多普勒效应，波源和观察者间必须有相对运动C.只有声波会发生多普勒效应D.机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应C

3.（任务2）装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波，并接收被车辆反射回来的反射波。当某汽车向测速监视器靠近时，被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比(

@27@

)。A.频率不变，波速变小

B.波速不变，频率变小C.频率不变，波速变大

D.波速不变，频率变大D

4.（任务2）关于多普勒效应，下列说法正确的是(

@29@

)。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