高二12.5《多普勒效应》

12.5《多普勒效应》
课题多普勒效应年级高二
知识点来源人教版高中物理选修3-4第十二章第五节《多普勒效应》
学习目标
物理观念：了解多普勒效应.
科学思维：能运用多普勒效应解释一些物理现象
科学探究：进行演示实验“蜂鸣器音调的变化”，让学生实际感受一下音
调随波源与观察者距离的变化而发生的变化．
科学态度与责任：在实验过程中很好地保持交流与合作，敢于发表自己对
探究过程与实验结论的理解或想法，并且能正确表达自己的观点．
学习重难点多普勒效应
【自主预习】
1．多普勒效应
波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的都会发生变化的现象．2．多普勒效应产生的原因
(1)当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是的，观察到的频率波源振动的频率．
(2)当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目(填“增加”或“减小”)，观察到的频率(填“增加”或“减小”)；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率.(填“增加”或“减小”)
3．应用
(1)测车辆速度．
(2)测星球速度．
(3)测血流速度．
1．判断下列说法的正误．
(1)发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化．()
(2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应．()
2．如图1表示产生机械波的波源S做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰．该图表示____________现象，观察到波的频率最高和最低的位置分别是________、________.
图1
【重点探究】
警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化．思考下列问题：(1)你听到警笛的音调有何不同？(2)实际上警笛的音调会变化吗？(3)听到音调发生变化的原因是什么？
多普勒效应产生的原因分析
1．相对位置变化与频率的关系(规律)
相对位置图示结论
波源S和观察者A相对静止，
如图所示
f观察者＝f波源
音调不变
波源S不动，观察者A运动，
由A→B或A→C，如图所示
若靠近波源，由A→B，则f观察者>f波源，
音调变高；若远离波源，由A→C，
则f观察者<f波源，音调变低观察者A不动，波源S运动，
由S→S′，如图所示
f观察者>f波源
音调变高
2.成因归纳
根据以上分析可以知道，发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动，且两者间距发生变化．
例1关于多普勒效应，下列说法中正确的是()
A．发生多普勒效应时，波源频率发生了变化
图1
A．振针向右移动
B．振针向左移动
C．在A处的观察者，接收到的水波频率比振针的振动频率小
D．在A处的观察者，接收到的水波频率比振针的振动频率大
4．平直公路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波，被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图象，正确的是()
5．(多选)如图2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()
图2
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
6．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(u＜v)，f表示接收器接收到的频率．若u增大，则()
A．f增大，v增大B．f增大，v不变
C．f不变，v增大D．f减小，v不变
二、非选择题
7．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的
一辆轿车发出一个已知频率的波，如果该波被轿车反射回来时，巡警车接收到的波的频率比发出时低．
(1)此现象属于()
A．波的衍射B．波的干涉
C．多普勒效应D．波的反射
(2)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应________．(填“偏高”或“偏低”)
【参考答案】
【自主预习】
1频率一定等于增加减小
(×) (×)
多普勒效应A B
【重点探究】
(1)警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低．(2)实际上警笛的音调不会变化．(3)警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小，因此会感觉警笛音调变化．
例1B解析发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，波源和观察者必须有相对运动，且两者间距发生变化才能发生多普勒效应，故A错误，B正确；根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高，听到的声音音调变高，当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，听到的声音音调变低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误．
针对训练D解析波速由介质决定，所以被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比波速不变，根据声音的多普勒效应，声源和观察者靠近时接收频率变高，所以被该汽车反射回来的反射波与发出的超声波相比频率变大，故D正确，A、B、C错误．
【巩固练习】
1．BC解析A项和D项中所说的现象是能量传递的问题，不是多普勒效应．B、C两项所发生的现象是多普勒效应．
2．CD解析根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距离变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高．当波源和观察者间距离变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低．观察者听到这个音乐的音调比原来降低，即接收到的声波频率降低，说明观察者和火车之间的距离在变大．所以A、B错误，C、D正确．
3．AC解析振针(波源)前进方向上的水波变得密集，在其反方向的水波变得稀疏，因此振针向右移动；由于波源远离观察者时，水波波长变长，观察者接收到的频率比振针的振动频。