多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用課件高二上學(xué)期物理選擇性

第三章

機(jī)械波第4節(jié)多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用1.了解多普勒效應(yīng)的現(xiàn)象；2.理解多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因；3.了解多普勒效應(yīng)的應(yīng)用。思考：當(dāng)車或飛機(jī)從你身邊疾馳而過的時(shí)候,

音調(diào)會(huì)由高變低。你知道這到底是怎么回事嗎？【視頻：火車、汽車的笛聲以及飛機(jī)的轟鳴聲】1.定義：由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。它是奧地利科學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)的。多普勒現(xiàn)象模擬圖2多普勒現(xiàn)象模擬圖1一、多普勒效應(yīng)演示：蜂鳴器音調(diào)的變化將蜂鳴器固定在一長(zhǎng)竹桿的一端，然后用竹桿將蜂鳴器舉起，并在頭上快速旋轉(zhuǎn)?！疽曨l：蜂鳴器音調(diào)的變化】為了進(jìn)一步理解多普勒效應(yīng)，可做這樣一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)：1.波源和觀察者相對(duì)靜止時(shí)，觀察者接收頻率與波源發(fā)出頻率的關(guān)系？2.波源和觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)？（1）相互靠近時(shí)？（2）相互遠(yuǎn)離時(shí)？多普勒效應(yīng)分析：

當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小結(jié)論：2.多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)注意：1.在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者感到頻率發(fā)生了變化2.多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因(1)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí),單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收到的完整波的個(gè)數(shù)是一定的,觀察者觀測(cè)到頻率等于波源振動(dòng)的頻率。(2)波源與觀察者相互靠近時(shí),單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收到的完整波的個(gè)數(shù)增加,觀察者觀測(cè)到的頻率大于波源的頻率,即觀察到的頻率增大。(3)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收到的完整波的個(gè)數(shù)減少,觀察者觀測(cè)到的頻率小于波源的頻率,即觀察到的頻率變小。說明：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的．只要觀察者與波源發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，觀測(cè)到的頻率就大于波源振動(dòng)的頻率，這種說法對(duì)嗎？為什么？多普勒效應(yīng)是觀察者與波源間的相對(duì)距離發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生的。不對(duì)，如果觀察者繞著波源做圓周運(yùn)動(dòng)，雖然兩者間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但觀察者接收的頻率與波源發(fā)出的頻率依然相等，并未發(fā)生多普勒效應(yīng)。相對(duì)位置圖示結(jié)論(頻率、音調(diào)、波面)波源S和觀察者A相對(duì)靜止

f觀察者＝f波源，音調(diào)不變波源S不動(dòng)，觀察者A運(yùn)動(dòng)，由A→B或A→C

由A→B，f觀察者>f波源，音調(diào)升高由A→C，f觀察者<f波源，音調(diào)降低觀察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S′，接近觀察者或遠(yuǎn)離觀察者

波源向哪運(yùn)動(dòng)，哪個(gè)方向波面被壓縮較密集接近觀察者，f觀察者>f波源，音調(diào)升高遠(yuǎn)離觀察者，f觀察者<f波源，音調(diào)降低1.測(cè)速度：交通警察使用多普勒測(cè)速儀向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的無線電波，同時(shí)測(cè)量

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。利用多普勒測(cè)速儀還可以測(cè)量水在海底的流速，為養(yǎng)殖場(chǎng)尋找適合貝類生長(zhǎng)的場(chǎng)所。反射波知識(shí)點(diǎn)二：多普勒效應(yīng)的應(yīng)用2.測(cè)血流速度：醫(yī)生使用彩色超聲多普勒診斷儀向人體內(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

，就可得血流速度。這種方法俗稱為“彩超”。頻率變化3.跟蹤目的物(如導(dǎo)彈、云層等)。1.關(guān)于多普勒效應(yīng)的敘述，下列說法正確的是（）A.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化B.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者和波源之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)且兩者間

距發(fā)生變化C.甲乙兩車相向行駛，兩車均鳴笛，且發(fā)出的笛聲頻率相同，乙車中的

某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率D.波源靜止時(shí)，不論觀察者是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的，觀察者聽到的笛聲頻

率都是相同的B2.(多選)如圖所示是一波源O做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)在均勻介質(zhì)中產(chǎn)生球面波的情況，則（）A.該波源正在移向a點(diǎn)B.該波源正在移向b點(diǎn)C.在a處觀察，波的頻率變低D.在b處觀察，波的頻率變低AD3.單音源發(fā)生器裝置在小車上，其發(fā)音頻率為f0。圖(a)中小車沿一圓形跑道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，觀察者甲靜止于圓心處，測(cè)得頻率為f1；圖(b)中小車沿直線向左勻速運(yùn)動(dòng)，觀察者乙、丙靜止于該直線上，丙在乙的右側(cè)，觀察者乙測(cè)得頻率為f2，觀察者丙測(cè)得頻率為f3，則（）A.f1>f0>f2>f3B.f1＝f0>f2>f3C.f1＝f0>f2＝f3D.f1時(shí)而大于f0時(shí)而小于f0，f2＝f3C4.如圖，安裝在公路旁的多普勒測(cè)速儀，它向行駛中的車輛發(fā)射已知頻率的超聲波，并接收被車輛反射回來的反射波，當(dāng)某汽車遠(yuǎn)離測(cè)速儀時(shí)，測(cè)速儀接收到的被該汽車反射回來的反射波與測(cè)速儀發(fā)出的超聲波相比（）A.頻率不變，波速不變B.頻率變小，波速不變C.頻率變小，波速變小D.頻率變大，波速變大B5.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，再通過因波的時(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