人教版高中物理选修3-4精品课件 第十二章 5 多普勒效应

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对多普勒效应的理解 问题导引 如图所示,男同学站立不动吹口哨,一位女同学坐在秋千上来回 摆动,当女同学靠近或远离男同学时,她感觉的哨音有变化吗?
要点提示:在女同学荡秋千的过程中,只要她有向右的速度,她都 有靠近声源的趋势,根据多普勒效应,她都感觉哨声音调变高;反之, 女同学向左运动时,她都感觉音调变低。
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典例剖析
例题新型列车动车组速度可达487.3 km/h,与该车汽笛声的音调
相比。
(1)站在车运动前方路旁的观察者听起来音调
(选填“偏
高”或“偏低”)。
站在车运动后方路旁的观察者听起来音调
(选填“偏高”
或“偏低”)。
(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样?此时列车汽笛
声的音调变化了吗?
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4.(考查对多普勒效应的理解)如图所示,男同学站立不动吹口哨,一
位女同学坐在秋千上来回摆动,下列关于女同学的感受的说法正确
的是( )
A.女同学从A向B运动过程中,她感觉哨声音调变高 B.女同学从E向D运动过程中,她感觉哨声音调变高 C.女同学在C点向右运动时,她感觉哨声音调不变 D.女同学在C点向左运动时,她感觉哨声音调变低
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名师精讲 1.多普勒效应是指观察者所接收到的波的频率与波源频率不同 的现象,并不是接收到的波的强度发生变化的现象。 2.发生多普勒效应时,波源的频率并没有变化,是接收者接收到的 频率(单位时间内接收到的完整波的个数)发生变化(大于或小于波 源频率)。 3.多普勒效应的产生不是取决于波源与观察者之间的距离,而是 取决于二者相对速度的大小和方向。
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归纳总结对多普勒效应的理解 观察者听到的音调的高、低取决于他接收到的声波频率的大小。 在声源发声频率不变的情况下,观察者接收到的频率的变化情况取 决于两者之间是否有相对运动以及相对运动速度的方向和大小。
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变式训练下列关于多普勒效应的说法正确的是 ( ) A.只有声波才能发生多普勒效应 B.当观察者靠近声源时,听到声音的音调升高,说明声源的频率升 高了 C.当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时,不会发 生多普勒效应 D.火车离站时,站台上的旅客听到火车的汽笛声音调降低
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2.(考查多普勒效应的概念)以下关于多普勒效应的说法正确的是
() A.产生多普勒效应时,波源的振动频率发生变化 B.产生多普勒效应时,波源的振动频率并没有发生变化 C.多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化 D.人与波源有相对运动时,接收到的频率一定发生变化 解析:当观察者与波源有相对运动(接近或远离)时,观察者测得的频 率有变化,但波源的频率不变。尽管观察者与波源有相对运动,但 只要两者距离不变,此时就不会出现多普勒效应。 答案:B
答案:×
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2.探究讨论。 (1)教材第36页中用蜂鸣器做演示实验时,几米之外的人听到的声 音有什么特征? 答案:蜂鸣器音调忽高忽低。 (2)波源与观察者距离变化时接收到的波的频率发生变化的现象, 是谁发现的? 答案:奥地利物理学家、数学家和天文学家多普勒。 (3)发生多普勒现象时,波源的频率是否变化? 答案:波源的频率是不变的,只是观察者接收到的频率与原先相 对静止时不同。
(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样?
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【思考问题】 音调的变化是如何体现频率变化的? 提示:频率变高音调就变高;频率变低音调就变低。 解析:(1)站在车运动前方的观察者与列车在靠近,因此听起来音 调偏高;站在车运动后方的观察者与列车在远离,因此听起来音调 偏低。 (2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调偏高,此时列车汽笛声 的音调不变。 (3)坐在新型列车动车组上的乘客与该列车的相对位置不变,故听 起来音调不变。 答案:(1)偏高 偏低 (2)偏高 不变 (3)不变
5 多普勒效应
-1-
学习目标
1.通过实验感受多 普勒效应 2.初步定性解释多 普勒效应产生的原 因 3.了解生活中常见 的多普勒效应现象 及其应用
思维导图
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阅读教材第36~38页,知道多普勒效应,会解释多普勒效应产生的原 因。
1.什么是多普勒效应? 答案:由于波源与观察者之间有相对运动,使观察者感到接收到 的波的频率发生了变化的现象称为多普勒效应。 2.多普勒效应产生的原因是什么? 答案:波源与观察者之间的相对运动。
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解析:多普勒效应是波的共有特征,不仅是声波等机械波,电磁波 和光波也会发生多普勒效应,故选项A错误;发生多普勒效应时,声 源的频率并没有发生变化,而是观察者接收到的频率发生了变化, 故选项B错误;当波源和观察者以相同的速度同向运动时,两者之间 无相对运动,不会发生多普勒效应,故选项C正确;火车离站时,站台 上的旅客和火车相互远离,听到火车的汽笛声音调降低,故选项D正 确。
若靠近波源,由 A 向 B,则 f 波源<f 观察者,音调变高; 若远离波源,由 A 向 C,则 f 波源>f 观察者,音调变低
f 波源<f 观察者,音调变高
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波源频率大于观察者接收到的频率时,两者距离在增 大;波源频率小于观察者接收到的频率时,两者距离在减小。
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答案:CD
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1.(考查对多普勒效应的判断)下列应用中没有应用多普勒效应的是
() A.利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体 相对于地球的运动速度 B.交通警察向进行中的汽车发射一个已知频率的电磁波,波被运动 的汽车反射回来,根据接收到的频率发生的变化,就知道汽车的速 度,以便于进行交通管理 C.铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车运动情况 D.有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远 去 解析:铁路工人将耳朵贴在铁轨上来判断火车的运动情况,是利用 声音在铁轨中传播速度大于在空气中的传播速度这一规律,故选项 C没有应用。 答案:C
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解析:女同学荡秋千的过程中,只要她有向右的速度,她就有靠近声 源的趋势,根据多普勒效应,她就会感到哨声音调变高;反之,女同学 向左运动时,她感到音调变低。故选项A、D正确,B、C错误。 答案:AD
不积跬步，无以至 千里； 不积小流，无以成 江海！
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3.(考查声波的多普勒效应)频率一定的声源在空气中向着静止的接 收器匀速运动,以u表示声源的速度,v表示声波的速度,且u<v,f表示 接收器接收到的频率。若u增大,则( ) A.v增大 f增大 B.v增大 f不变 C.v不变 f增大 D.v减小 f不变 解析:在发生多普勒效应时,声源发出声音在介质中的传播速度是 不变的,声源的频率也是不变的,只有接收者收到声音的频率发生 变化,故选项C正确。 答案:C
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4.波源与观察者相对位置变化与频率的关系。
相对位置
图示
结论
波源 S 和观察者 A 相 对静止不动,如图所示
f 波源=f 观察者,音调不变
波源 S 不动,观察者 A 运动,由 A 向 B 或 A 向 C,如图所示
观察者 A 不动,波源 S 运动,由 S 向 S1,如图所 示
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1.思考辨析。 (1)产生多普勒效应时,波源的振动频率并没有发生 变化。 ( ) 答案:√ (2)我们在剧场听演唱会时,听到的声音频率与声源的频率是不一 致的。 ( ) 解析:因为波源和观察者的距离不变,听到的声音频率与声源的 频率是一致的。
答案:×
(3)人与波源有相对运动时,接收到的频率一定发生变化。 ( ) 解析:尽管观察者与波源有相对运动,但只要两者距离不变,此时 就不会出现多普勒效应。
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3.多普勒效应的应用有哪些? 答案:(1)测量汽车速度:交通警察向行进中的车辆发射频率已知 的超声波,同时测量反射波的频率,根据反射波频率变化的多少就 能知道车辆的速度。 (2)测星球速度:测量星球上某些元素发出的光波的频率,然后与 地球上这些元素静止时发光的频率相对照,就可以算出星球靠近或 远离我们的速度。 (3)测血液流速:向人体内发射已知频率的超声波,超声波被血管 中的血液反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变化,就能知道 血流的速度。