2022-2023年魯科版(2019)新教材高中物理選擇性必修1 第3章機械波第4節(jié)多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用課件

多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用新課引入

當(dāng)奔馳的列車向你駛來，并經(jīng)過你的身旁，而后又離開你駛向遠方，在這一過程中，你有沒有注意到你耳朵中聽到的列車的鳴笛聲有什么特殊的現(xiàn)象？多普勒效應(yīng)(Dopplereffect)1、現(xiàn)象(1842年發(fā)現(xiàn))：當(dāng)火車向你駛來時，感覺音調(diào)變高；當(dāng)火車離你遠去時，感覺音調(diào)變低。3、多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。2、音調(diào)：由頻率決定，頻率越高音調(diào)越高，頻率越低音調(diào)越低。注意：頻率由聲源決定，實際頻率并沒有變化。多普勒效應(yīng)模擬1、觀察者靜止不動，數(shù)經(jīng)過的隊伍中的人數(shù)，每分鐘假設(shè)有30個人經(jīng)過。v測2、當(dāng)觀察者逆著隊伍行走時，數(shù)經(jīng)過的隊伍中的人數(shù)，每分鐘將大于30個人。v測v測=03、當(dāng)觀察者與隊伍同向行走且速度比隊伍的小時，數(shù)經(jīng)過的隊伍中的人數(shù)，每分鐘將小于30個人。多普勒效應(yīng)的成因1、聲源完成一次全振動，向外發(fā)出一個波長的波，頻率表示單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)。2、觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是觀察者接收到的頻率，即單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。3、由于相對運動，聲源的頻率沒有變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化。

單位時間內(nèi)波源發(fā)出幾個完全波，觀察者在單位時間內(nèi)就接收到幾個完全波，故觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。1、波源和觀察者沒有相對運動時多普勒效應(yīng)的成因2、觀察者朝波源運動時

觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)增多，即接收到的頻率增大。3、觀察者遠離波源運動時

觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)減少，即接收到的頻率減小。

觀察者感覺到波變得密集，即波長減小，接收到的頻率增大。

觀察者感到波變得稀疏，即波長增大，接收到的頻率減小。4、波源朝觀察者運動時5、波源遠離觀察者運動時多普勒效應(yīng)的成因1、當(dāng)波源與觀察者有相對運動時，如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者相互遠離，觀察者接收到的頻率減小。2、在觀察者運動的情況下，引起觀察者接收頻率的改變，是由于觀測到的波的速度發(fā)生改變。3、在波源運動的情況下，引起觀察者接收頻率的改變，是由于觀測到的波的波長發(fā)生改變。多普勒效應(yīng)【例1】(多選)下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法中正確的是(

)A.發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源的頻率變化了B.發(fā)生多普勒效應(yīng)時,觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C.多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的D.多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的解析:當(dāng)波源與觀察者之間有相對運動時會發(fā)生多普勒效應(yīng),選項C正確;發(fā)生多普勒效應(yīng)時,觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化,而波源的頻率并沒有改變,故選項A錯誤,B正確;此現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的,選項D正確。答案:BCD多普勒效應(yīng)中觀測頻率的計算1）觀察者朝波源運動2）觀察者離波源運動1、波源不動，觀察者相對波源運動多普勒效應(yīng)中觀測頻率的計算2、觀察者不動，波源相對觀察者運動1）波源朝觀察者運動2）波源離觀察者運動【例2】如圖所示,波源S不動,每秒發(fā)出30個完全波,相鄰圓間的距離為一個波長,若觀察者在1s內(nèi)由位置A移動到位置B,則觀察者每秒將接收到（）個完全波。

答案:31解析:觀察者向波源運動,頻率增大,每秒觀察到的完全波增多。

多普勒效應(yīng)是波動過程共有的特征，一切波（如電磁波和光波）都能發(fā)生多普勒效應(yīng)。應(yīng)用1、雷達測速儀：交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波（通常是紅外線），波被運動的汽車反射回來時，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車的速度。多普勒效應(yīng)的應(yīng)用應(yīng)用2、有經(jīng)驗的鐵路工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運動方向和快慢；有經(jīng)驗的戰(zhàn)士可以從炮彈飛行時的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還是遠去。應(yīng)用3、用多普勒效應(yīng)測量其它星系向著還是遠離地球運動的速率。

宇宙中的星球都在不停地運動．測量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后跟地球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照，就可以算出星球靠近或遠離我們的速度。應(yīng)用4、臨床上應(yīng)用：彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)

醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度．這種方法俗稱“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。多普勒效應(yīng)的應(yīng)用應(yīng)用5、軍事應(yīng)用(E-3“望樓”預(yù)警機)脈沖多普勒雷達，多譜勒導(dǎo)航儀多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(多選)下列哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)(

)A.利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度B.交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波,波被運動的汽車反射回來時,根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化,就可知汽車的速度,以便于交通管理C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況D.有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去答案:ABD解析:凡是波都具有多普勒效應(yīng),因此利用光波的多普勒效應(yīng)便可以測定遙遠天體相對于地球的運動速度,A選項正確。被反射的電磁波,相當(dāng)于一個運動的物體發(fā)出的電磁波,其頻率發(fā)生變化,由多普勒效應(yīng)可求出運動物體的速度,B選項正確。鐵路工人根據(jù)振動的強弱而對列車的運動作出判斷,C選項錯誤。炮彈飛行,與空氣摩擦產(chǎn)生聲波,人耳接收到的頻率與炮彈運動方向有關(guān),D選項正確。選A、B、D?！纠?】

公路巡警開車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查,在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的電磁波,結(jié)果該電磁波被那輛轎車反射回來時,巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低。(1)此現(xiàn)象屬于(

)A.波的衍射 B.波的干涉C.多普勒效應(yīng) D.波的反射(2)若該路段限速為100km/h,則該轎車是否超速?(3)若該轎車以20m/s的速度行駛,反射回的頻率應(yīng)怎樣變化?思路分析：觀察者與波源相互遠離,接收到的頻率低于波源的頻率,所以若接收到的頻率低于波源的頻率,可以推斷觀察者與波源相互遠離;觀察者與波源相互靠近,接收到的頻率高于波源的頻率,所以若接收到的頻率高于波源的頻率,可以推斷觀察者與波源相互靠近。解析:(1)巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低,此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng),選項C正確。(2)因巡警車接收到的頻率低,由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠離,而巡警車車速恒定且在后面,可判斷轎車車速比巡警車車速大,即大于100km/h,故該轎車超速。(3)若該轎車以20m/s的速度行駛,由20m/