2018_2019学年高中物理第12章机械波12.5多普勒效应课件新人教版选修3_4

【补偿训练】如图所示,在公路的十字路口东侧路边,
甲以速度v1向东行走,在路口北侧,乙站在路边,一辆汽
车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛,已知汽车笛声的 频率为f0,车速v2>v1。甲听到的笛声的频率为f1,乙听到 的笛声的频率为f2,司机自己听到的笛声的频率为f3,则 此三人听到笛声的频率由高至低依次为______。
车与轿车在相互远离,而巡警车车速恒定又在后面,可
判断轿车车速比巡警车车速大,故轿车超速。
(3)若轿车以20m/s的速度行进,此时巡警车与轿车在相 互靠近,由多普勒效应知反射回的频率应变高。
答案:(1)C
(2)超速
(3)变高
【过关训练】
1.(多选)关于多普勒效应的应用,下列说法中正确的
是
(
)
A.星系谱线的“红移”现象 B.利用多普勒效应可以从火车的笛声中判断出运动方 向
甲发出的低,甲、乙两者向同一方向运动,它们之间的
距离可能增大,也可能减小,也可能不变,故乙收到的声
波频率相对于甲发出的声波频率的高低不确定,故B、C
错。
知识点一
探究导入:
波源频率、接收频率和音调的理解
由于波源匀速运动,产生的波的多普勒效应图样如图所
示。则观察者在A处接收到的波的频率等于波源振动的
频率吗?
机械波的频率增大
C.设观察者相对介质不动,波源接近观察者时,观察者 接收到的机械波的频率减小
D.设观察者相对介质不动,波源远离观察者时,观察者
接收到的机械波的频率增大
【解析】选A、B。产生多普勒效应的条件:观察者与波 源有相对运动,观察者接收到的波的频率发生变化,两
者靠近,接收到的波的频率增大,远离时,接收到的波的
f波源<f观察者, 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。
【典题过关】 【典例】公路巡警开车在高速公路上以100km/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
一个已知频率的电磁波,结果该电磁波被那辆轿车反射
回来时,巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。
率减小,故C对,D错。
【规律方法】多普勒效应的判断方法 (1)确定研究对象。(波源与观察者)
(2)确定波源与观察者是否有相对运动。若有相对运动 ,
能发生多普勒效应,否则不发生。
(3)判断:当两者远离时,观察者接收到的波的频率变小,
靠近时观察者接收到的波的频率变大,但波源的频率不
变。
【拓展例题】考查内容:生活中的多普勒效应 【典例】如图所示,由波源S发出的波某一时刻在介质
的电磁波,其频率发生变化,由多普勒效应可求出运动
物体的速度。
(5)×。多普勒效应的发生是波源与观察者有相对运动
时,观察者接收到波的频率发生变化,而波源的频率不
变。
2.(多选)关于多普勒效应,下列说法中正确的是( A.设波源相对介质不动,观察者远离波源,则接收到的
)
机械波的频率减小
B.设波源相对介质不动,观察者靠近波源,则接收到的
【解析】由于v2>v1,所以汽车和甲的相对距离减小,甲 听到的频率变大,即f1>f0。由于乙静止不动,汽车和乙
的相对距离增大,乙听到的频率变小,即f2<f0。由于司
机和声源相对静止,所以司机听到的频率不变,即f3=f0,
综上所述,三人听到笛声的频率由高至低依次为f1、f3、
f 2。
答案:f1、f3、f2
频率减小,但波源的频率不变,故A、B对,C、D错。
3.(多选)甲为声源,发出声波,乙为接收者,接收到甲发 出的声波,若甲、乙在沿着两者连线的方向运动(速度
都不超过声波),则下列说法中正确的是
(
)
A.若甲、乙两者相互靠近,则乙收到的声波频率一定比
甲发出的高
B.若甲、乙两者向同一方向运动,则乙收到的声波频率
提示:大于波源的频率。
【归纳总结】 1.波源频率:波源完成一次全振动,向外发出一个波长
的波,称为一个完全波。频率表示单位时间内完成的全
振动的次数。因此波源的频率又等于单位时间内波源
发出的完全波的个数。
2.接收频率: (1)波源和观察者相对静止。观察者接收到的频率等于
波源的频率。
(2)波源和观察者有相对运动。观察者在单位时间内接
察者从A运动到B的过程中,由题图可知所能接收到的完
全波的个数正好比不运动时少1个,即他只接收到19个
完全波。要想让观察者完全接收不到波,他必须随同所
在的波峰一起运动并远离波源。由s=vt得s=340×1m=
340 m,即观察者每秒要远离波源340 m。 答案:19个 340m
C.利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运 动速度
D.目前在技术上人们只能应用声波发生的多普勒效应
【解析】选A、B、C。A、B、C是多普勒效应的三个应 用,多普勒效应在光波、声波、电磁波等都有应用 ,故D
错。
2.(多选)(2018· 宁德高二检测)假如某一辆汽车在静止 时喇叭发出声音的频率为400Hz,在汽车向你驶来又擦
(2)当波源与观察者相向运动时,1s内通过观察者的波 增加 观察到的频率_____; 增加 反之,当 峰(或密部)的数目_____,
变小 。 波源与观察者互相远离时,观察到的频率_____
3.应用: (1)测车辆速度:交通警车向行进中的车辆发射频率已 反射波的频率 根据___________ 反射波频率 知的超声波,同时测量_____________, 变化的多少就能知道车辆的速度。 频 (2)测星球速度:测量星球上某些元素发出的光波的___ 率 。然后与地球上这些元素_____ 静止 时发光的频率对照, ___
知识点二 探究导入:
多普勒效应产生的原因分析
美国霍普金斯大学利用多普勒效应对苏联
第一颗人造卫星进行了跟踪试验。科学家
发现,当卫星向近地点运动时返回的信号频
率增加,卫星向远地点运动时返回的信号频率降低。
(1)波源的频率由谁决定?
(2)观察者接收到的频率与哪些因素有关?
提示:(1)由波源决定。
(2)观察者接收到的频率与波源的频率、波源与观察者 的相对运动有关。
一定比甲发出的低
C.若甲、乙两者向同一方向运动,则乙收到的声波频率 一定比甲发出的高
D.若甲静止,乙向甲运动,则乙收到的声波频率一定比
甲发出的高
【解析】选A、D。两者距离的变化是解决此题的关键。 若甲、乙靠近,则乙收到的声波频率一定比甲发出的高,
故A、D对;若甲、乙远离,则乙收到的声波频率一定比
观察者的位置,由图可以看出
A.波源正在向A运动
(
)
B.波源正在向C运动
C.处在B点的观察者接收到的波的频率最低
D.处在A点的观察者接收到的波的频率最高
【解析】选A、C、D。由图可知:波源正在向A运动,故 处在A点的观察者接收到的波的频率最高,处在B点的观
察者接收到的波的频率最低,故A、C、D对,B错。
可得星球的速度。
频率已知 的超声波,超 (3)测血流速度:向人体内发射_________
反射 后又被仪器接收,测出反射 声波被血管中的血流_____ 频率变化 就可得血流速度。 波的_________,
【预习诊断】 1.请判断下列说法的正误。
(1)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。 ( )
5
多普勒效应
多普勒效应及应用 1.多普勒效应:波源与观察者互相靠近或者互相远离时,
频率 都会发生变化的现象。 接收到的波的_____
2.多普勒效应产生的原因: (1)当波源与观察者相对静止时,1s内通过观察者的波
一定 的,观振动的频率。 _____
效应,C正确;多普勒效应产生的本质是观察者接收到的
频率不等于波源频率,波源的频率并没有发生变化,故A
错,B对;它是由奥地利物理学家多普勒首先发现的,故D
正确。
【过关训练】 1.关于多普勒效应,下列说法中正确的是 A.只有机械波才能发生多普勒效应 B.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率总是高于波 源的频率 C.产生多普勒效应的原因是波源的频率发生变化 D.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率可能高于波 源的频率,也可能低于波源的频率 ( )
【解析】选D。多普勒效应适用于一切波,故A错;产生 多普勒效应,此时观察者接收到的频率发生变化,但波
源的频率不变,若两者相互靠近,接收到的频率高于波
源的频率,若两者远离,接收到的频率低于波源的频率,
故B、C错,D正确。
2.(多选)如图所示是一个机械波的波源S做匀速运动的 情况,图中的圆表示机械波的波面,A、B、C、D是四个
身而过的过程中,下列说法中正确的是
(
)
A.当汽车向你驶来时,你听到喇叭声音的频率可能等于
300Hz
B.当汽车向你驶来时,你听到喇叭声音的频率可能等于
500Hz
C.当汽车与你擦身而过后,你听到喇叭声音的频率可能 等于300Hz
D.当汽车与你擦身而过后,你听到喇叭声音的频率可能
等于500Hz
【解析】选B、C。当汽车向你靠近,你听到声音的频率 增大,故A错,B对;当汽车与你远离时,你听到声音的频
收到的完全波的个数发生变化,即感觉到波的频率发生
变化。
波源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。
3.音调:音调由频率决定,频率高则音调高,频率低则音
调低。观察者听到的声音的音调,是由观察者接收到的
频率,即单位时间内接收到的完全波的个数决定的。
【典题过关】 【典例】(多选)关于多普勒效应,下列说法中正确的
(2)铁路工人用耳贴在铁轨上判断火车的运动情况是利
用多普勒效应。 ( )
(3)有经验的战士从炮弹飞行的声音判断飞行的炮弹是 接近还是远去。 ( ) (4)交警向行驶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时,根据接收到的波的频率发 生的变化,就可知汽车的速度,以便于交通管理。 ( 化。 ( ) ) (5)多普勒效应的发生是因为波源的振动频率发生了变
(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)若该路段限速为100km/h,则轿车是否超速?
(3)若轿车以20 m/s的速度行进,反射回的频率应怎样
变化?
【正确解答】(1)选C。巡警车接收到的电磁波频率比 发出时低,此现象为多普勒效应。
(2)因巡警车接收到的频率变低,由多普勒效应知巡警
提示:(1)√。凡是波都具有多普勒效应,因此利用光波 的多普勒效应便可以测定遥远天体相对于地球的运动
速度。
(2)×。铁路工人根据铁轨传导声音的速度大于空气的
传播速度而对火车的运动作出判断,不是利用多普勒效
应。
(3)√。炮弹飞行,与空气摩擦产生声波,人耳接收到的
波的频率与炮弹的相对运动方向有关。
(4)√。被反射的电磁波,相当于一个运动的物体发出
【归纳总结】 1.相对位置变化与频率的关系(规律): 相对位置 波源S和观察者A 相对静止,如图所 示 图 示 结 论
f波源=f观察者,音调不 变
相对位置
图
示
结
论
波源S不动,观察 者A运动,由A→B 或A→C,如图所示
观察者A不动,波 源S运动,由S→S2, 如图所示
若靠近波源,由A→B, 则f波源<f观察者,音调 变高;若远离波源,由 A→C,则f波源>f观察者, 音调变低
是
(
)
A.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率和波源的频
率都变化了
B.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化,
但波源的频率不变
C.多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产 生的
D.多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的,
它适用于一切波
【正确解答】选B、C、D。该题考查对多普勒效应的理 解。当声源和观察者之间有相对运动时,会发生多普勒
平面中的情形,实线为波峰,虚线为波谷,设波源频率为
20Hz,且不运动,而观察者在1s内由A运动到B,观察者接
收到多少个完全波?设波速为340m/s,则要让观察者完
全接收不到波,他每秒要运动多少米?
【正确解答】观察者在单位时间内接收到的完全波的 个数就等于观察者接收到的频率。如果观察者不动,则
1s内,观察者接收的完全波的个数应为20个,然而当观