高中物理機(jī)械波5多普勒效應(yīng)互動(dòng)課堂學(xué)案新人教版選修

1、5 多普勒效應(yīng)互動(dòng)課堂疏導(dǎo)引導(dǎo)1.多普勒效應(yīng)及其成因（1）多普勒效應(yīng) 由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象.實(shí)質(zhì)：波源的頻率沒(méi)有變化，而觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化.（2）相對(duì)運(yùn)動(dòng)與接收頻率的關(guān)系波源與觀察者相對(duì)靜止：觀察者接收到的頻率等于波源的頻率.波源與觀察者相互接近：觀察者接收到的頻率增大.波源與觀察者相互遠(yuǎn)離：觀察者接收到的頻率減小.（3）多普勒效應(yīng)的成因如圖12-7-1A所示，波源和觀察者都不動(dòng)，設(shè)波源頻率為20 Hz，則波源每秒發(fā)出20個(gè)完全波，所以每秒經(jīng)過(guò)觀察者20個(gè)完全波，這時(shí)觀察者接收到的頻率等于波源的頻率.如圖12-7-1B所示，波源不動(dòng)，觀察者向

2、波源運(yùn)動(dòng)，人耳在1 s內(nèi)由位置A移到位置B，雖然波源每秒仍發(fā)出20個(gè)完全波，但觀察者每秒?yún)s接收到21個(gè)完全波，即二者相互接近時(shí)，觀察者接收到的頻率大于波源的頻率，反之，觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)，觀察者接收到的頻率小于波源的頻率.圖12-7-1如圖12-7-1C所示，波源向右運(yùn)動(dòng)，觀察者不動(dòng)，波源由S1運(yùn)動(dòng)到S2，波源右方的波面變得密集，因波速不變，波長(zhǎng)變短，右方觀察者接收到的頻率大于波源的頻率；左方的波面變得稀疏，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，左方觀察者接收到的頻率小于波源的頻率.2.如何計(jì)算波源頻率和觀察者接收到的頻率 v1表示波源對(duì)介質(zhì)的速度，v表示波的傳播速度，f與f分別表示波源頻率和觀察者接收到的頻率.(1)若

3、觀察者R靜止，波源S以速度v1向觀察者靠近，波速v與波源的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，而波源S每發(fā)出一個(gè)完全波就向R移近了v1T,故對(duì)R來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)縮短了v1T，即=-v1T=，觀察者接收（感覺(jué)）到的頻率為;當(dāng)波源S以速度v1遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，.（2）若波源S不動(dòng)，觀察者R以速度v2向S運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t向S運(yùn)動(dòng)了v2t的距離，同時(shí)波背離波源S傳播了vt，觀察者R感覺(jué)到的頻率（即通過(guò)它的波的個(gè)數(shù)）為；觀察者以速度v2遠(yuǎn)離波源S時(shí)， 注意：有關(guān)多普勒問(wèn)題的計(jì)算較難，學(xué)習(xí)中應(yīng)側(cè)重于現(xiàn)象分析.活學(xué)巧用1.如圖12-7-2表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，圖中的圓表示波峰.圖12-7-2（1）該圖表示的是（ ）A.干涉現(xiàn)象

4、 B.衍射現(xiàn)象 C.反射現(xiàn)象 D.多普勒效應(yīng)（2）波源正在移向（ ）A.A點(diǎn) B.B點(diǎn) C.C點(diǎn) D.D點(diǎn)（3）觀察到波的頻率是低的點(diǎn)是（ ）A.A點(diǎn) B.B點(diǎn) C.C點(diǎn) D.D點(diǎn)思路解析：（1）圖示波源左方的波面密集，右方的波面稀疏，可知該圖表示的是多普勒效應(yīng)中波源運(yùn)動(dòng)的情況.選項(xiàng)D正確.（2）由于波源左方的波長(zhǎng)被壓縮，右方的波長(zhǎng)被拉長(zhǎng)，可知波源正在移向A點(diǎn)，選項(xiàng)A正確.（3）由于波源遠(yuǎn)離B點(diǎn)，所以在B點(diǎn)觀察到波的頻率最低，選項(xiàng)B正確.答案：（1）D （2）A （3）B2.警車上的警笛，每隔0.5 s響一次，一個(gè)人坐在以60 km/h的速度向警車行駛的汽車上，求此人在5 min內(nèi)聽(tīng)到聲音的次數(shù)是多少？（聲音在空氣中的傳播速度為320 m/s）思路解析：響聲在空氣中的間隔類似于一個(gè)波長(zhǎng)為=320×0.5 m=160 m的波，人與聲音的相對(duì)速度v=320 m/s+，由,所以n=f·t=631次.答案：631次3.一個(gè)觀察者在鐵路旁，當(dāng)火車迎面駛來(lái)時(shí)，他聽(tīng)到的汽笛聲頻率為f1=440 Hz；當(dāng)火車駛過(guò)他身旁后，他聽(tīng)到的汽笛聲的頻率f2=392 Hz.若大氣中聲速約為330 m/s，求火車的速度和火車汽笛發(fā)聲的頻率f0.思路解析：設(shè)火車的速度為V，聲速為v.當(dāng)火車靠近時(shí)，聲波的波長(zhǎng)被壓縮為=vT-VT=,觀察者聽(tīng)到的頻率