第4节多普勒效应及其应用.ppt

1、2.4多普勒效应及应用,鲁科版物理选修3-4,一.问题导入：,问题： 1.波在传播过程中，有那个物理量是不变的？,频率f不变,振动发声,发现：音调的高低与振动的快慢有关 振动快 频率高 音调高 振动慢 频率低 音调低,2.声波是如何产生的？,看下面录像，注意仔细听声音的变化。,看下面录像，注意仔细听声音的变化。,看下面录像，注意仔细听声音的变化。,思考与讨论1,当飞驰的列车向你驶来，并经过你的身旁，而后又离开你驶向远方，在这一过程中，列车的声音有什么特殊的现象？,列车靠近时，鸣笛声越来越尖锐；列车远离时，鸣笛声越来越低沉。是不是列车运行时声音的频率发生了变化？,思考与讨论2,多普勒效应(Dop

2、pler effect),现象(1842年发现)：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，感觉音调变低。,多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。,如何理解：相对运动？,多普勒效应模拟,1、观察者静止不动，数经过的队伍中的人数，每分钟假设有20个人经过。,2、当观察者逆着队伍行走时，数经过身边的队伍中的人数，每分钟将大于20人。,v=0,3、当观察者与队伍同向行走且速度比队伍的小时，数经过身边的人数，每分钟将小于20人。,二、多普勒效应的成因,波源的发射频率f： 单位时间内波源发出完全波的个数。 观察者接收频率f ： 观察者在单位时间内接

3、收到完全波的个数。,1、当波源和观察者相对介质都静止不动即二者没有相对运动时,2、波源相对介质不动，观察者朝波源运动,观察者不动，波源朝观察者运动时呢？,3、波源相对介质不动，观察者远离波源运动,观察者不动，波源远离观察者运动呢？,等于,大于,大于,小于,小于,总之：当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大； 如果二者远离，观察者接收到的频率减小,在多普勒效应中，波源的频率不改变，只是因为波源和观察者之间有相对运动，观察者接收的频率发生了变化 多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应,课后小制作,将蜂鸣器固定在一段绳子的一端，然后在

4、头上快速旋转，即可感受多普勒效应。,多普勒效应是波动过程共有的特征，一切波（如电磁波和光波）都能发生多普勒效应。,应用1、雷达测速仪：交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波（通常是红外线），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。,三.多普勒效应的应用,应用2、有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢； 有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去。,应用3、用多普勒效应测量其它星系向着还是远离地球运动的速率。,宇宙中的星球都在不停地运动测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可

5、以算出星球靠近或远离我们的速度。,应用4、临床上应用：彩色多普勒超声诊断系统,医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。,应用5、军事应用(E-3“望楼” 预警机) 脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪,超声波,1、超声波的能量很大：理论研究表明，在振幅相同的情况下，一个物体的振动能量跟振动频率的二次方成正比。超声波的频率很高，因而能量很大。,2、超声波沿直线传播：因为超声波的波长很短，不易绕过障碍物发生明显的衍射现象，故超声波基本上沿直线传播。,应用1、 超声波加湿器的基

6、本原理：利用超声波的剧烈振动可以把普通水“打碎”成直径仅为几微米的小水珠，变成雾气喷散到房间的空气中，增大房间中空气的湿度,超声波,应用2、超声波雾化器：超声波还可以把药物击碎成微粒和空气混合形成“药雾”，病人吸入后，可以治疗肺部和气管类疾病，如咽喉炎和气管炎。,应用3、治疗各种结石疾病：利用超声波的巨大能量还可以把人体内的结石击碎。,应用4、按摩疗效：利用超声波作用于人体时。机体细胞受到振荡和刺激，可起按摩作用，治疗神经痛等疾患。,应用5、用超声波消毒灭菌也是有效的。例如用超声波来给牛奶消毒，效果良好，而且能避免煮沸法对营养成分的破坏,超声波,应用6、超声波探伤：由于超声波的穿透能力很强，可

7、以制成超声波探伤仪，用来探查金属、陶瓷、混凝土制品，甚至水库大坝，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹等缺陷。,应用7、B超：就是利用超声波的发射，来探查人体内部的各种器官、组织等有无异常，还可以确定肿瘤的有无、位置和大小等等,超声波,应用8、利用超声波清洗污垢：金属零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事，但如果在放有这些物品的清洗液中通入超声波，清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢，能够很快清洗干净。,应用9、声呐：超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多。水声测位仪就是根据超声波的这种特性制成的装置，这种装置既能发出短促的超声波脉冲又能接收被潜艇、鱼群或海底反射回来的超声波，根据反射波滞后的时间

8、和波速，就可以确定潜艇、鱼群的位置或海水深度,仿生学,1、很多动物都有完善的发射和接收超声波的器官。以昆虫为食的蝙蝠，视觉很差，飞行中不断发出超声波的脉冲，依靠昆虫身体的反射波来发现食物。海豚也有完善的“声呐”系统，使它能在混浊的水中准确地确定远处小鱼的位置。,2、现代的无线电定位器雷达，质量有几十、几百、几千千克，蝙蝠的超声定位系统只有几分之一克，而在一些重要性能上，如确定目标方位的精确度、抗干扰的能力等都远优于现代的无线电定位器。深入研究动物身上各种器官的功能和构造，将获得的知识用来改进现有的设备和创制新的设备，这就是近几十年来发展起来的一门新学科仿生学。,1、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多普勒效应说明波源的频率发生改变 C多普勒效应是由于波源与观察者之间 有相对运动而产生的 D只有声波才可以产生多普勒效应,2、当火车进站鸣笛时，我们可听到的声调（ ） A变高 B不变高 C越来