2025版新教材高中物理第3章機械波5多普勒效應(yīng)課內(nèi)探究新人教版選擇性必修第一冊

5．多普勒效應(yīng)探究對多普勒效應(yīng)的理解要點提煉1.波源頻率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．視察者接收到的頻率發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率并沒有變更，是接收者接收的頻率(單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù))發(fā)生變更(大于或小于波源頻率)，緣由是存在相對運動。3．發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種狀況相對位置圖示結(jié)論波源S和視察者A相對靜止不動，如圖所示f視察者＝f波源，音調(diào)不變波源S不動，視察者A運動，由A→B或A→C，如圖所示若靠近波源，由A→B，則f視察者>f波源，音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f視察者<f波源，音調(diào)變低視察者A不動，波源S運動，由S→S2，如圖所示f視察者>f波源，音調(diào)變高(1)無論什么狀況，發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源與視察者確定有相對運動，二者相互靠近時，視察者接收到的頻率變高，相互遠(yuǎn)離時，接收到的頻率變低。(2)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于視察者距波源多遠(yuǎn)，而是取決于視察者相對于波源的運動速度的大小和方向。典例剖析1．如圖表示產(chǎn)朝氣械波的波源O做勻速運動的狀況下，某一時刻在介質(zhì)平面中的情形，圖中的圓表示波峰。(1)該圖表示的是(D)A．干涉現(xiàn)象 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．A點 B．B點C．C點 D．D點(3)視察到波的頻率最低的點是(B)A．A點 B．B點C．C點 D．D點解析：(1)該圖表示的是多普勒效應(yīng)，正確的選項為D。(2)從波長變更狀況來看，波源正在移向A點。(3)由于波源遠(yuǎn)離B點的速率最大，所以，視察到波的頻率最低的點是B點。對點訓(xùn)練?如圖所示為波源S發(fā)出的波，實線為波峰，虛線為波谷，設(shè)波源頻率為20Hz且不運動，而視察者在1s內(nèi)由A運動到B，此時間內(nèi)視察者接收到多少個完全波？設(shè)波速為340m/s，要讓視察者完全接收不到波，他每秒要運動多少米？解析：假如視察者不動，則1s內(nèi)，視察者接收到的完全波的個數(shù)應(yīng)為20個。當(dāng)視察者從A運動到B的過程中，由圖可知，接收到的完全波的個數(shù)正好比不運動時少1個，即他只接收到19個完全波。要想讓視察者完全接收不到波，他必需隨其所在的波峰一起運動并遠(yuǎn)離波源。由x＝vt得x＝340×1m＝340m，即視察者每秒要遠(yuǎn)離波源340m。答案：19340m探究多普勒效應(yīng)及超聲波的應(yīng)用要點提煉1.多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(1)多普勒效應(yīng)測車速。(2)醫(yī)用彩色超聲波測定心臟跳動，了解血管血流等狀況。(3)電磁波的多普勒效應(yīng)為跟蹤目標(biāo)物(如導(dǎo)彈、云層等)供應(yīng)了一種簡潔的方法。在軍事、航天、氣象預(yù)報等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。(4)用多普勒效應(yīng)測量其他星系向著或遠(yuǎn)離地球運動的速率。2．超聲波及其應(yīng)用(1)定義：頻率高于2×104Hz的聲波。(2)特點：大功率的超聲波幾乎沿直線傳播。(3)應(yīng)用：超聲波洗滌，超聲波碎石，超聲波探測儀，醫(yī)用彩超等。典例剖析2．蝙蝠在洞窟中飛來飛去時，利用超聲脈沖導(dǎo)航。這種超聲脈沖持續(xù)1ms或不到1ms，且每秒重復(fù)放射幾次。假定蝙蝠發(fā)出的超聲脈沖頻率為39000Hz，在它朝著表面平直的墻壁飛行期間，下列推斷正確的是(C)A．墻壁接收到的超聲脈沖頻率等于39000HzB．蝙蝠接收到的從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于墻壁接收到的超聲脈沖頻率C．蝙蝠接收到的從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率大于墻壁接收到的超聲脈沖頻率D．蝙蝠接收到的從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于39000Hz解析：由于蝙蝠向墻壁靠近，墻壁接收到的超聲脈沖頻率大于39000Hz，蝙蝠接收到的從墻壁反射回來的超聲脈沖的頻率也大于墻壁接收到的超聲脈沖頻率。故選項C正確。對點訓(xùn)練?如圖所示，在公路的十字路口東側(cè)路邊，甲以速度v1向東行走，在路口北側(cè)，乙站在路邊，一輛汽車以速度v2通過路口向東行駛并鳴笛，已知汽車笛聲的頻率為f0，速度v2>v1。甲聽到的笛聲的頻率為f1，乙聽到的笛聲的頻率為f2，司機自己聽到的笛聲的頻率為f3，則此三人聽到笛聲的頻率由高至低依次為(A)A．f1，f3，f2 B．f3，f1，f2C．f2，f3，f1 D．f3，f2，f1解析：由于v2>v1，所以汽車和甲的相對距離減小，甲聽到的笛聲的頻率變大，即f1>f0。由于乙靜止不動，汽車和乙的相對距離增大，乙聽到的笛聲的頻率變小，即f2<f0。由于司機和聲源相對靜止，所以司機聽到的笛聲的頻率不變，即f3＝f0。綜上所述，三人聽到笛聲的頻率由高至低依次為f1、f3、f2因此選項A正確。多普勒效應(yīng)的推斷方法(1)確定探討對象(波源與視察者)。(2)確定波源與視察者是否有相對運動。若有相對運動，能發(fā)生多普勒效應(yīng)，否則不發(fā)生。(3)推斷：當(dāng)兩者遠(yuǎn)離時，視察者接收到的波的頻率變小，靠近時視察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變。案例某人站在地面上某處，一架飛機由遠(yuǎn)而近從人的頭頂上方勻速飛過，則人聽到飛機發(fā)出聲音的頻率(A)A．越來越低 B．越來越高C．先變高后變低 D．先變低后變高易錯分析：飛機從人頭頂勻速飛過，勻速是指飛機相對地面，但相對視察者的速度是先減小后增大，這須要將速度分解。一些同學(xué)思維簡潔，只考慮到起初是飛機(聲源)相對視察者靠近，飛機過了人的正頭頂后，變成了聲源相對視察者遠(yuǎn)離，因此認(rèn)為接收的頻領(lǐng)先變高后變低，錯選了C項。解析：當(dāng)飛機飛近人時，將飛機的速度分解，如圖甲所示，飛機相對人的速度為v1＝vcosα，α越來越大，則v1越來越小，即人聽到飛機聲音的頻率越來越低，但總是f聽>f源。當(dāng)飛機遠(yuǎn)離人時，將飛機的速度分解如圖乙所示，飛機相對人的速度v3＝vcosα，α越來越小，則v3越