3.5多普勒效應(yīng)（導(dǎo)學(xué)案）（教師版）高二物理（人教版2019選擇性）

第3節(jié)波的反射、折射和衍射導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過實(shí)驗(yàn)了解多普勒效應(yīng)及其產(chǎn)生的原因，知道多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象。2.知道多普勒效應(yīng)的簡(jiǎn)單應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1.教學(xué)重點(diǎn)：知道波的疊加原理，了解波的干涉條件及干涉現(xiàn)象，并學(xué)會(huì)利用干涉定律解釋生活中的的相關(guān)現(xiàn)象。2.教學(xué)難點(diǎn)：波的疊加現(xiàn)象，波的干涉規(guī)律?！局R(shí)回顧】1．波長(zhǎng)λ(1)定義：在波的傳播方向上，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離．(2)特征①在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰或兩個(gè)相鄰波谷之間的距離等于波長(zhǎng)．②在縱波中，兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相鄰疏部之間的距離等于波長(zhǎng)．2．周期T、頻率f(1)周期(頻率)：在波動(dòng)中，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期(或頻率)也叫波的周期(或頻率)．(2)周期T和頻率f的關(guān)系：f＝eq\f(1,T).(3)波長(zhǎng)與周期的關(guān)系：經(jīng)過一個(gè)周期T，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)．【自主預(yù)習(xí)】1．定義：波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的波的頻率都會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。2．產(chǎn)生原因(1)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的，觀察者觀測(cè)到的頻率等于波源振動(dòng)的頻率。(2)波源與觀察者相互靠近時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加，觀察者觀測(cè)到的頻率大于波源的頻率，即觀察到的頻率變大。(3)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目減少，觀察者觀測(cè)到的頻率小于波源的頻率，觀察到的頻率變小。3．應(yīng)用(1)測(cè)車輛速度：交警向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時(shí)測(cè)量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。(2)測(cè)血流速度：向人體內(nèi)發(fā)射已知頻率的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化就可得血流速度。(3)測(cè)星球速度：測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，可得星球的速度?！菊n堂探究】【新課導(dǎo)入】觀看視頻，然后思考：從你身邊疾馳而過的車輛鳴笛的音調(diào)會(huì)由高變低。這到底是怎么回事？思考以下問題：1.觀察者靜止不動(dòng)，數(shù)經(jīng)過的隊(duì)伍中的人數(shù)，每分鐘假設(shè)有30個(gè)人經(jīng)過。觀測(cè)者觀察人數(shù)等于“過人頻率”2.當(dāng)觀察者逆著隊(duì)伍行走時(shí)，數(shù)經(jīng)過的隊(duì)伍中的人數(shù)，每分鐘將大于30個(gè)人經(jīng)過。觀測(cè)者觀察人數(shù)大于“過人頻率”3.當(dāng)觀察者與隊(duì)伍同向行走且速度比隊(duì)伍的小時(shí)，數(shù)經(jīng)過的隊(duì)伍中的人數(shù)，每分鐘將小于30個(gè)人經(jīng)過。觀測(cè)者觀察人數(shù)小于“過人頻率”【新課教學(xué)】任務(wù)一、多普勒效應(yīng)（一）多普勒效應(yīng)1.定義：當(dāng)火車向你駛來時(shí)，感覺音調(diào)變高；當(dāng)火車離你遠(yuǎn)去時(shí)，感覺音調(diào)變低。（音調(diào)由頻率決定，頻率高音調(diào)高；頻率低音調(diào)低）．2.多普勒效應(yīng)成因分析：(1)當(dāng)波源和觀察者都相對(duì)介質(zhì)靜止時(shí)觀察者在相同時(shí)間里接收到波的個(gè)數(shù)等于波源發(fā)出的波的個(gè)數(shù)，即接受到的頻率等于發(fā)出的頻率。(2)當(dāng)波源不動(dòng)，觀察者靠近波源時(shí)觀察者在相同時(shí)間里接收到波的個(gè)數(shù)大于波源發(fā)出的波的個(gè)數(shù)，即接受到的頻率大于發(fā)出的頻率。(3)當(dāng)波源不動(dòng)，觀察者遠(yuǎn)離波源時(shí)觀察者在相同時(shí)間里接收到波的個(gè)數(shù)小于波源發(fā)出的波的個(gè)數(shù)，即接受到的頻率小于發(fā)出的頻率。運(yùn)動(dòng)和頻率的關(guān)系（三）多普勒效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生觀看演示實(shí)驗(yàn)的視頻。（四）多普勒效應(yīng)成因當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)：(1)如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；(2)如果二者相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小。任務(wù)二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用你知道多普勒效應(yīng)在生活中有什么應(yīng)用嗎？在學(xué)生總結(jié)分享的基礎(chǔ)上總計(jì)多普勒效應(yīng)在生活中的應(yīng)用。（一）測(cè)速儀雷達(dá)測(cè)速儀向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波（通常是紅外線），波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來時(shí)，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車的速度。（二）軍事應(yīng)用醫(yī)用“彩超”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(cè)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。（四）觀察天體的運(yùn)動(dòng)理論和實(shí)驗(yàn)都證明，光波或電磁波都有多普勒效應(yīng)，多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用。宇宙中的星球都在不停地運(yùn)動(dòng)。測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，就可以算出星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度?！咀晕覝y(cè)評(píng)】1．關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說法正確的有()A．只有機(jī)械波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)B．電磁波、光波等不能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)C．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化D．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化【答案】D【詳解】多普勒效應(yīng)不僅僅適用于機(jī)械波，它也適用于所有類型的波，包括電磁波，故A、B錯(cuò)誤；產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者與波源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致觀察者接收的頻率發(fā)生了變化，故C錯(cuò)誤，D正確。2．汽車無人駕駛技術(shù)已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，它可以控制無人車在前車減速時(shí)自動(dòng)減速、前車加速時(shí)自動(dòng)跟上去。其使用的傳感器主要是毫米波雷達(dá)，該雷達(dá)會(huì)發(fā)射和接收調(diào)制過的無線電波，再通過兩波的時(shí)間差和多普勒效應(yīng)造成的頻率變化來測(cè)量目標(biāo)的相對(duì)距離和相對(duì)速度。若該雷達(dá)發(fā)射的無線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為f′，則()A．當(dāng)f＝f′時(shí)，表明前車與無人車速度相同B．當(dāng)f＝f′時(shí)，表明前車一定處于靜止?fàn)顟B(tài)C．當(dāng)f′>f時(shí)，表明前車在加速行駛D．當(dāng)f′<f時(shí)，表明前車在減速行駛【答案】A【解析】當(dāng)波源和觀察者之間的距離不變化時(shí)，觀察者接收到的頻率和波源發(fā)出的頻率相等，故當(dāng)f＝f′時(shí)，說明兩者之間的距離不變，表明前車與無人車的速度相同，但不一定靜止，故A正確，B錯(cuò)誤