高中物理第2章机械波第4节多普勒效应及其应用红移现象素材鲁科版3-4 精

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高中物理第2章机械波第3、4节波的干涉和衍射多普勒效应及其应用教学案鲁科版

第3、4节波的干涉和衍射__多普勒效应及其应用1．两列波相遇会发生叠加，当两列波频率和振动方向相同时，会发生波的干涉。

在干涉区域，振动加强的点总是加强的，振动减弱的点总是减弱的。

2．波的衍射是波绕过障碍物或通过孔隙继续向前传播的现象。

当障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多或比波长小时会发生明显的衍射。

3．干涉和衍射是波特有的现象，不仅机械波能衍射和干涉，电磁波也能衍射和干涉。

4．当波源与观察者互相靠近或互相远离时，接收到的波的频率发生变化的现象，这就是多普勒效应。

对应学生用书P241．波的叠加原理(1)波的独立传播特性：波在相遇时仍然能够保持各自的运动状态继续传播，相遇的波一旦脱离接触又会恢复原来的运动状态继续传播。

(2)波的叠加原理：波在相遇的区域里，介质内部的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独存在时到达该处引起的位移的叠加(矢量和)。

2．波的干涉(1)定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象。

(2)干涉图样：波的干涉中所形成的图样，如图231所示。

图231(3)干涉条件：频率和振动方向相同的波。

(4)一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。

[跟随名师·解疑难]1．干涉图样的特点(1)加强区和减弱区的位置固定不变。

(2)加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)。

(3)加强区与减弱区互相间隔。

2．振动加强点和减弱点的判断(1)从振幅判断：振幅为两列波的振幅之和的点为加强点，加强点连成的区域为加强区；振幅为两列波的振幅之差的点为减弱点，减弱点连成的区域为减弱区。

(2)从条件上判断：振动方向始终相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离之差为Δr ，那么当Δr ＝k λ(k ＝0,1,2…)时该点为加强点，当Δr ＝k λ＋λ2(k ＝0,1，2…)时为减弱点，若两波源振动方向始终相反，则上述结论正好相反。

第4节《多普勒效应及其应用》ppt-鲁科版选修(3-4)课件

第4节《多普勒效应及其应用》ppt-鲁科版选修(3-4)课件篇一：鲁科版选修3-424多普勒效应及其应用()第四节多普勒效应及其应用教案三维教学目标1、知识与技能（1）知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别；（2）知道什么是多普勒效应；（3）能运用多普勒效应解释一些物理现象。

2、过程与方法3、情感、态度与价值观教学重点：知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别；知道多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的。

教学难点：波源的频率与观察者接收到的频率的区别。

教学方法：读、讲、练与分析相结合（一）引入新课让学生叙述火车向你驶来时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？火车离你而去时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？同是汽笛发声为什么会产生两种不同的现象呢？多普勒效应。

（二）新课教学1、波源的频率与观察者接收到的频率问题：什么叫频率？声音的音调由什么因素决定？提示：波源的频率--单位时间内波源发出的完全波的个数。

观察者接收到的频率--单位时间内观察者接收到的完全波的个数。

如果波源和观察者相对于介质静止，则观察者接收到的频率与波源的频率相等，如果波源或观察者相对于介质运动时，则观察者接收到的频率与波源的频率不相等，这一现象就叫多普勒效应。

2、多普勒效应的成因例1：波速为V＝100m/s，波源的频率f＝100Hz.可算得：波的周期T＝0.01s，波长λ＝1m。

（1）波源相对于介质静止，观察者相对于介质静止在时间t＝1s里有100个波传到观察者所在的A处，观察者接收到的频率与波源的频率相等，音调不变。

（2）观察者相对于介质静止，波源以速度V源＝10m/s相对于介质运动，第一、波源向观察者运动则对观察者来说感觉到的波速为110m，他在1秒钟内接收到的完全波数为110个，所以观察者感受到的频率f'＝110Hz比波源的频率f＝100Hz要高，因而音调变高。

注意：波速实际并没有改变，但在相同的距离中却多了10个完整波，是由于波在介质中被均匀挤压，使之波长变短的缘故。

高中物理第2章机械波第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用教师用书-鲁科版选修

第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用[先填空]1．波的叠加原理波在相遇时仍然能够保持各自的运动状态继续传播，在相遇的区域里，介质内部的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列单独存在时到达该处引起的位移的叠加，相遇的波一旦脱离接触又会按照原来的运动状态继续传播．2．波的干涉(1)定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象．(2)干涉图样：波的干涉中所形成的图样，如图231所示．图231(3)干涉条件：频率和振动方向相同的波．(4)一切波都能发生干涉，干涉现象是波的重要特征之一．[再判断]1．振动加强区域，介质质点的振幅总比振动减弱区域介质质点的振幅大．(√)2．振动加强区域，介质质点的位移随时间做周期性变化．(√)3．振动加强区域，介质质点的振幅随时间做周期性变化．(×)[后思考]若绳两端持续上下抖动，两列绳波的振幅均为A，则在两绳波的叠加区内，加强点和减弱点的振幅各多大？【提示】两列绳波相遇时，加强点的振幅为两列绳波振幅之和，即为2A，减弱点的振幅为两列绳波振幅之差，即等于零，不再振动．[核心点击]1．波的干涉与波的叠加(1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加，但干涉必须是满足一定条件的两列波叠加后形成的现象．(2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．2．干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图232所示．图232(2)特征①加强区和减弱区的位置固定不变．②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)．③加强区与减弱区互相间隔．1．两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇．下列说法正确的是( )【导学号：78510023】A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅E．两列波的频率相同，能产生稳定的干涉图样【解析】波峰与波峰相遇处的质点振动加强，振幅为A1＋A2，而质点的位移大小在0～A1＋A2之间变化；波峰和波谷相遇处的质点，振动减弱，振幅为|A1－A2|，其位移大小在0～|A1－A2|之间变化，故B、C错，A、D对．由于两列波是相干波，故频率相同，能产生稳定的干涉图样，E正确．【答案】ADE2．如图233所示，两列简谐横波均沿x轴传播，传播速度的大小相等．其中一列沿x轴正方向传播(图中实线)，另一列沿x轴负方向传播(图中虚线)．这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴方向．则图中x＝1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是x＝________处的点，振幅最小的是x＝________处的点．图233【解析】由波的叠加原理x轴上任一点的位移都等于两列波单独引起的位移的矢量和．对x＝4,8两点两列波引起的两个分振动相位差为0，这两点加强，对x＝2,6两点两列波单独引起的分振动相位差为π，故这两点减弱．【答案】4,8 2,6确定振动加强点和减弱点的技巧1．波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加强点，波峰与波谷相遇的点为振动减弱点．2．在波的传播方向上，加强点的连线为加强区，减弱点的连线为减弱区．3．不管波如何叠加，介质中的各质点均在各自的平衡位置附近振动．[先填空]1．定义波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象，叫做波的衍射．2．发生明显衍射现象的条件障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小．3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．[再判断]1．“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象．(√)2．狭缝的宽度远大于水波的波长时，有明显的衍射现象．(×)3．当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，有明显的衍射现象．(√)[后思考]不同波长的波在传播中遇到相同大小的障碍物时，什么时候表现为直线传播，什么时候能绕过障碍物继续向前传播？【提示】取决于波长与障碍物的尺寸的关系，若波长比障碍物尺寸大或二者差不多，则表现为衍射；若波长比障碍物尺寸小很多，则表现为直线传播．[核心点击]1．关于衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件．2．波的衍射实质分析：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．3．衍射图样：图234(1)图234甲为水波遇到较宽的缝．(2)图234乙为水波遇到较窄的缝．3．关于衍射，下列说法正确的是( )A．发生衍射就是波传到障碍物或孔的后面B．发生衍射的同时把波源的能量传播到“衍射”区域C．衍射只有波才能发生D．只有孔才能发生衍射，一块挡板不可能发生波的衍射E．只有满足一定条件才能发生衍射现象【解析】波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象叫做波的衍射．波在发生衍射时，其衍射区域的质点振动，因此具有能量．衍射是波特有的现象之一．小孔或障碍物只要满足条件都能发生明显的衍射现象，A、B、C正确，D错误．衍射现象只有明显不明显之说．E 错误．【答案】ABC4．如图235所示，相邻实线间的距离等于一个波长，试大致画出波通过孔A和B以及遇到障碍物C和D之后的传播情况.【导学号：78510024】图235【解析】由题图可知，孔A和障碍物D跟波长相比相差不多，因此，从孔A传出的波和遇障碍物D之后的波均有明显的衍射现象；孔B和障碍物C跟波长相比相差较大，因此，从孔B传出的波和遇障碍物C之后的波无明显的衍射现象．在画通过孔A的衍射波时要强调画出的同心半圆都是以孔A为圆心的；遇障碍物D之后波的传播并没有受影响；而从孔B传出的波和遇障碍物C之后的波只沿直线传播．所以从孔A、B传出的波和遇障碍物C、D之后的波如图所示．【答案】见解析发生明显衍射的条件实验表明，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象．1．衍射是波所特有的现象．一切波都会产生衍射现象．2．衍射现象总是存在的，只有明显和不明显的差异．3．一般情况下，波长越大的波越容易产生明显的衍射现象．[先填空]1．多普勒效应由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的频率发生变化的现象．它是奥地利科学家多普勒发现的．2．多普勒效应产生的原因(1)波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的完全波的个数是一定的，观察者观测到频率等于波源振动的频率．(2)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的完全波的个数增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率增加．(3)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小．3．多普勒效应的应用测量车辆速度；测量天体运动情况；检查病变，跟踪目的物(如导弹、云层)等等．[再判断]1．发生多普勒效应时，波源的频率变大或变小了．(×)2．发生多普勒效应时，波源与观察者之间一定发生相对运动．(√)3．能否发生多普勒效应与观察者距波源的远近有关．(×)[后思考]有经验的铁路工人怎样从火车的汽笛声中判断出火车的运动方向？【提示】由于多普勒效应，火车驶向工人时，他听到的汽笛声声调较高，感觉到尖锐刺耳，而火车远离工人时，他听到的汽笛声声调较低，听起来较为低沉，所以工人可以根据汽笛声调的不同，确定火车的运动方向．[核心点击]1．发生多普勒效应时几种情况的比较2.当波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率f 观察者变大，反之观察者接收到的频率f 观察者变小．3．发生多普勒效应时，不论观察者接收到的频率发生了怎样的变化，波源的真实频率并不会发生任何变化．5．下列说法中正确的是( )A ．发生多普勒效应时，波源的频率变化了B ．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化C ．多普勒效应是在波源和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E ．当观察者向波源靠近时，观察到波的频率变小【解析】当波源与观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，选项C 正确．发生多普勒效应时是接收到的频率发生了变化，而波源的频率没有变化．故A 错，B 对，而D 项也是正确的．当观察者向波源靠近时，会观察到波的频率变大．【答案】 BCD6.如图236所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v 1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v 2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f 0，车速v 2>v 1.甲听到的笛声的频率为f 1，乙听到的笛声的频率为f 2，司机自己听到的笛声的频率为f 3，则此三人听到笛声的频率由高至低依次为____．图236【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、f2.【答案】f1、f3、f2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．学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是( )A．相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B．相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰E．两列波相遇叠加后，各波的周期和频率都发生变化【解析】两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故A选项错误，B、C选项正确．几个人在同一房间说话，声带振动发出的声波在空间中相互叠加后，不改变每列波的振幅、频率，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故D正确．两列波叠加周期和频率各自保持不变，E错误．【答案】BCD2．关于波的衍射现象，下列说法正确的是( )A．水波绕过障碍物而继续传播的现象，即为波的衍射现象B．衍射现象是波特有的现象C．一切波都能发生明显的衍射现象D．要发生明显的衍射现象，必须满足一定的条件E．当障碍物的尺寸远大于波长时，能发生明显的衍射现象【解析】水波绕过障碍物继续传播的现象，是波的衍射现象，衍射现象是波特有的现象，一切波都能发生衍射，但发生明显的衍射现象需满足一定的条件，故A、B、D对．当障碍物的尺寸小于或等于波长时能发生明显衍射现象，E错误．【答案】ABD3．关于两列波的稳定的干涉现象，下列说法正确的是( )【导学号：78510025】A．任意两列波都能产生稳定的干涉现象B．发生稳定的干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C．在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D．在振动加强的区域，有时质点的位移等于零E．波峰与波谷相遇的位置振动减弱【解析】两列波叠加产生的稳定干涉现象是有条件的，不是任意两列波都能产生稳定的干涉现象．一个必要条件是两列波的频率相同，所以选项A错误，选项B正确；在振动减弱的区域里，只是两列波引起质点振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差．如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零．也可能各质点不处于波谷，所以选项C错误；在振动加强的区域里，两列波引起质点的振动始终是加强的，质点振动得最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和．但这些点始终是振动着的，因而有时质点的位移等于零，所以选项D正确．波峰与波谷相遇的位置振动一定减弱，E正确．【答案】BDE4．下列哪些现象是多普勒效应( )A．远去的汽车声音越来越小B．炮弹迎面飞来，声音刺耳C．火车向你驶来，声调变高，离你驶去，声调变低D．大风中，远处的人说话声时强时弱E．当声源相对于观察者运动时，声调可能变高，也可能变低【解析】多普勒效应是观察者所接收到的波的频率发生变化的现象．炮弹迎面飞来时，炮弹和空气摩擦所发出声音，传到人耳中，频率不断升高，即声音刺耳，故B选项正确；同理C选项正确．声源靠近观察者时，声调会变高，声源远离观察者时，声调会变低，E正确．【答案】BCE5．如图237所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处)，P是振动减弱区域中的一点，从图中可看出( )图237A．P点到两波源的距离差等于1.5λB．P点始终不振动C．P点此时刻振动最弱，过半个周期后，振动变为最强D．当一列波的波峰传到P点时，另一列波的波谷也一定传到P点E．P点应是两列波波谷与波谷相遇的位置【解析】振动减弱点到两波源距离差等于半波长的奇数倍，根据P点所处虚线的位置可知，P点到S1、S2的距离之差为1.5λ，A对；两波源振动情况相同，故P点振幅为零，B 对、C错；在P点合位移为零，故其中一列波的波峰传播到P点时，另一列波的波谷传播到P点，D对；波谷与波谷相遇的位置振动加强，E错误．【答案】ABD6.如图238所示，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示，则下列说法中正确的是( )图238A．两列波在相遇区域内发生干涉B．两列波在相遇区域内发生叠加C．此时各点的位移是：x A＝0，x B＝－2A，x C＝2AD．A处振动始终减弱，B、C处振动始终加强E．两列波频率不同，不能形成稳定的干涉图样【解析】两列波发生干涉的条件是频率相同，相位差恒定，从图上可知λ1＝2λ2，则2f1＝f2，这两列波不是相干波，故不能发生干涉现象．A错误．两列机械波在相遇区域发生叠加，这是波的基本现象之一．其结果是：任何一个质点的总位移都等于这两列波分别引起的位移的矢量和，所以B、C两项都正确．由于频率不同，不能形成稳定的干涉图样，故D错误，E正确．【答案】BCE7．新型列车动车组速度可达300 km/h，与该车汽笛声的音调相比：【导学号：78510026】(1)站在车前方路旁的人听起来音调__________(选填“偏高”或“偏低”)．站在车后方路旁的人听起来音调________(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？此时列车汽笛发出的音调变化了吗？(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？【解析】(1)站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此音调偏低．(2)迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的音调不变．(3)坐在该列车上的乘客与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)偏高没变(3)音调不变8．如图239所示，S是水面波的波源，x，y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题．图239(1)若闭上S1，只打开S2，会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？【解析】(1)闭上S1，打开S2，由波的衍射条件可知，这时会发生明显衍射现象．(2)S1、S2都打开，由波的干涉条件可知，这时会发生干涉现象．(3)在题图中，波源S形成的波，通过S1、S2形成新波源，这两个新波源发出的波相遇时会发生干涉现象，波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点振幅最大，波峰与波谷相遇的点，振幅最小，则B、D是振动最强的点，A、C是振动最弱的点．【答案】(1)明显衍射(2)干涉(3)B、D A、C[能力提升]9．如图2310所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷，设两列波的振幅均为5 cm，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1 m/s和0.5 m．C点是BE连线的中点，下列说法正确的是( )图2310A．C、E两点都保持静止不动B．图示时刻A、B两点的竖直高度差为20 cmC．图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动D．从图示的时刻起经0.25 s后，B点通过的路程为20 cmE．A点为振动加强点，B点为振动减弱的点【解析】加强区是质点A 、B 、E 的连线处，减弱区是过D 、F 的连线处和过P 、Q 的连线处，C 、E 为振动加强点，不可能静止不动．图示时刻，A 在波峰，B 在波谷，它们的振动是加强的，故振幅均为两列波振幅之和，此时两点的高度差为20 cm.波是由E 向A 处传播的，在图示时刻，A 、B 、C 、E 等质点的波形图如图所示，由图可知，C 点向上运动，波的周期T ＝λv ＝0.5 s ，t ＝0.25 s ＝T 2，B 点通过的路程为s ＝2A ＝2×10 cm＝20 cm ，故B 、C 、D 正确．A 、B 均为振动加强的点，E 错误．【答案】 BCD10．如图2311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( )【导学号：78510027】图2311A ．女同学从A 向B 运动过程中，她感受哨声音调变高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E ．女同学摆动过程中，从A 向E 感到音调变高，从E 向A 感到音调变低【解析】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，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低．选项A 、D 、E 正确，B 、C 错误．【答案】 ADE11.两列波在x 轴上沿相反方向传播，如图2312所示．两列波的传播速度都是v ＝6 m/s ，频率都是f ＝30 Hz ，在t ＝0时，这两列波分别从左和右刚刚传到S 1和S 2处，使S 1和S 2都开始向上做简谐运动，S 1的振幅为2 cm ，S 2的振幅为1 cm ，已知质点A 与S 1、S 2的距离分别为S 1A ＝2.95 m 、S 2A ＝4.25 m ，当两列波都到达A 点后，A 点的振幅为多大？图2312【解析】两列波的波长均为λ＝v f ＝630 m ＝0.2 m ．S 1A ＝2.95 m ＝2.950.2λ＝1434λ，S 2A ＝4.25 m ＝4.250.2λ＝2114λ. 当振源S 2产生的波传到A 点时，A 点向上振动，这时振源S 1早已使A 振动，且使A 点已振动的时间为t ＝4.25－2.956 s ＝1360 s ＝1360130T ＝612T ，因此振源S 1此时使A 回到平衡位置且向下振动；根据波的叠加原理，知A 为振动减弱区，振幅为两列波的振幅之差，即A ＝A 1－A 2＝(2－1) cm ＝1 cm.【答案】 1 cm12.波源S 1和S 2的振动方向相同，频率均为4 Hz ，分别置于均匀介质x 轴上的O 、A 两点处，OA ＝2 m ，如图2313所示．两波源产生的简谐横波沿x 轴相向传播，波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：图2313(1)简谐横波的波长．(2)OA 间合振动振幅最小的点的位置．【解析】 (1)设简谐横波波长为λ，频率为f ，则v ＝λf ，代入已知数据，得λ＝1 m(2)以O 为坐标原点，设P 为OA 间的任意一点，其坐标为x ，则两波源到P 点的波程差Δl ＝x －(2－x )，0≤x ≤2.其中x 、Δl 以m 为单位．合振动振幅最小的点的位置满足Δl ＝(k ＋12)λ，k 为整数，所以x ＝12k ＋54，可得－52≤k ≤32，故k ＝－2、－1、0、1. 解得：x ＝0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m【答案】 (1)1 m (2)x ＝0.25 m,0.75 m ，1.25 m ，1.75 m。

高中物理第2章机械波第4节多普勒效应及其应用小制作叫蝉素材鲁科版选修3-4(new)

小制作叫蝉叫蝉是一种竹木制的民间玩具，由鸣蝉（发音体)、系线和甩棒构成，如图1所示。

转动甩棒,使系线带动鸣蝉做圆周运动,将听到一阵阵音调起伏的鸣叫声，类似蝉鸣.制作方法取一小筒，用烧红的细铁钉在竹筒的低部戳穿一小孔，让一细线穿孔系牢。

再取一根筷子，在粗端刻一凹槽，在槽中熔入少许松香，细绳的另一端在凹槽中，可以自由转动。

用万能胶粘一对透明薄绢作翅膀，稍加修饰，便成一叫蝉。

甩动筷子,即能出音调起伏的鸣叫声.甩棒使叫蝉作圆周运动时，系线被接紧，系线的一端在棒上的凹槽中转动，由于有松香细末的参与，加大了系线与棒的摩擦,从而通过系线使得竹筒底膜发生振动，膜的振动又推动竹制空腔的空气,产生共鸣，便听到了声音。

尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。

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This article is collected and compiled by my colleagues and I in our busy schedule. We proofread the content carefully before the release of this article, but it is inevitable that there will be someunsatisfactory points. If there are omissions, please correct them. I hope this article can solve your doubts and arouse your thinking. Partof the text by the user's care and support, thank you here! I hope to make progress and grow with you in the future.。

高中物理第2章机械波第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用学业分层测评鲁科版选修34

第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是( )A．相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B．相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰E．两列波相遇叠加后，各波的周期和频率都发生变化【解析】两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故A选项错误，B、C选项正确．几个人在同一房间说话，声带振动发出的声波在空间中相互叠加后，不改变每列波的振幅、频率，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故D正确．两列波叠加周期和频率各自保持不变，E错误．【答案】BCD2．关于波的衍射现象，下列说法正确的是( )A．水波绕过障碍物而继续传播的现象，即为波的衍射现象B．衍射现象是波特有的现象C．一切波都能发生明显的衍射现象D．要发生明显的衍射现象，必须满足一定的条件E．当障碍物的尺寸远大于波长时，能发生明显的衍射现象【解析】水波绕过障碍物继续传播的现象，是波的衍射现象，衍射现象是波特有的现象，一切波都能发生衍射，但发生明显的衍射现象需满足一定的条件，故A、B、D对．当障碍物的尺寸小于或等于波长时能发生明显衍射现象，E错误．【答案】ABD3．关于两列波的稳定的干涉现象，下列说法正确的是( )【导学号：78510025】A．任意两列波都能产生稳定的干涉现象B．发生稳定的干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C．在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D．在振动加强的区域，有时质点的位移等于零E．波峰与波谷相遇的位置振动减弱【解析】两列波叠加产生的稳定干涉现象是有条件的，不是任意两列波都能产生稳定的干涉现象．一个必要条件是两列波的频率相同，所以选项A错误，选项B正确；在振动减弱的区域里，只是两列波引起质点振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差．如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零．也可能各质点不处于波谷，所以选项C错误；在振动加强的区域里，两列波引起质点的振动始终是加强的，质点振动得最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和．但这些点始终是振动着的，因而有时质点的位移等于零，所以选项D正确．波峰与波谷相遇的位置振动一定减弱，E正确．【答案】BDE4．下列哪些现象是多普勒效应( )A．远去的汽车声音越来越小B．炮弹迎面飞来，声音刺耳C．火车向你驶来，声调变高，离你驶去，声调变低D．大风中，远处的人说话声时强时弱E．当声源相对于观察者运动时，声调可能变高，也可能变低【解析】多普勒效应是观察者所接收到的波的频率发生变化的现象．炮弹迎面飞来时，炮弹和空气摩擦所发出声音，传到人耳中，频率不断升高，即声音刺耳，故B选项正确；同理C选项正确．声源靠近观察者时，声调会变高，声源远离观察者时，声调会变低，E正确．【答案】BCE5．如图237所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处)，P是振动减弱区域中的一点，从图中可看出( )图237A．P点到两波源的距离差等于1.5λB．P点始终不振动C．P点此时刻振动最弱，过半个周期后，振动变为最强D．当一列波的波峰传到P点时，另一列波的波谷也一定传到P点E．P点应是两列波波谷与波谷相遇的位置【解析】振动减弱点到两波源距离差等于半波长的奇数倍，根据P点所处虚线的位置可知，P点到S1、S2的距离之差为1.5λ，A对；两波源振动情况相同，故P点振幅为零，B 对、C错；在P点合位移为零，故其中一列波的波峰传播到P点时，另一列波的波谷传播到P点，D对；波谷与波谷相遇的位置振动加强，E错误．【答案】ABD6.如图238所示，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示，则下列说法中正确的是( )图238A．两列波在相遇区域内发生干涉B．两列波在相遇区域内发生叠加C．此时各点的位移是：x A＝0，x B＝－2A，x C＝2AD．A处振动始终减弱，B、C处振动始终加强E．两列波频率不同，不能形成稳定的干涉图样【解析】两列波发生干涉的条件是频率相同，相位差恒定，从图上可知λ1＝2λ2，则2f1＝f2，这两列波不是相干波，故不能发生干涉现象．A错误．两列机械波在相遇区域发生叠加，这是波的基本现象之一．其结果是：任何一个质点的总位移都等于这两列波分别引起的位移的矢量和，所以B、C两项都正确．由于频率不同，不能形成稳定的干涉图样，故D错误，E正确．【答案】BCE7．新型列车动车组速度可达300 km/h，与该车汽笛声的音调相比：【导学号：78510026】(1)站在车前方路旁的人听起来音调__________(选填“偏高”或“偏低”)．站在车后方路旁的人听起来音调________(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？此时列车汽笛发出的音调变化了吗？(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？【解析】(1)站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此音调偏低．(2)迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的音调不变．(3)坐在该列车上的乘客与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)偏高没变(3)音调不变8．如图239所示，S是水面波的波源，x，y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题．图239(1)若闭上S1，只打开S2，会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A 、B 、C 、D 各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？【解析】 (1)闭上S 1，打开S 2，由波的衍射条件可知，这时会发生明显衍射现象．(2)S 1、S 2都打开，由波的干涉条件可知，这时会发生干涉现象．(3)在题图中，波源S 形成的波，通过S 1、S 2形成新波源，这两个新波源发出的波相遇时会发生干涉现象，波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点振幅最大，波峰与波谷相遇的点，振幅最小，则B 、D 是振动最强的点，A 、C 是振动最弱的点．【答案】 (1)明显衍射 (2)干涉 (3)B 、D A 、C[能力提升]9．如图2310所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷，设两列波的振幅均为5 cm ，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1 m/s 和0.5 m ．C 点是BE 连线的中点，下列说法正确的是( )图2310A ．C 、E 两点都保持静止不动B ．图示时刻A 、B 两点的竖直高度差为20 cmC ．图示时刻C 点正处在平衡位置且向上运动D ．从图示的时刻起经0.25 s 后，B 点通过的路程为20 cmE ．A 点为振动加强点，B 点为振动减弱的点【解析】加强区是质点A 、B 、E 的连线处，减弱区是过D 、F 的连线处和过P 、Q 的连线处，C 、E 为振动加强点，不可能静止不动．图示时刻，A 在波峰，B 在波谷，它们的振动是加强的，故振幅均为两列波振幅之和，此时两点的高度差为20 cm.波是由E 向A 处传播的，在图示时刻，A 、B 、C 、E 等质点的波形图如图所示，由图可知，C 点向上运动，波的周期T ＝λv ＝0.5 s ，t ＝0.25 s ＝T 2，B 点通过的路程为s ＝2A ＝2×10 cm＝20 cm ，故B 、C 、D 正确．A 、B 均为振动加强的点，E 错误．【答案】 BCD10．如图2311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( )【导学号：78510027】图2311A ．女同学从A 向B 运动过程中，她感受哨声音调变高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E ．女同学摆动过程中，从A 向E 感到音调变高，从E 向A 感到音调变低【解析】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，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低．选项A 、D 、E 正确，B 、C 错误．【答案】 ADE11.两列波在x 轴上沿相反方向传播，如图2312所示．两列波的传播速度都是v ＝6 m/s ，频率都是f ＝30 Hz ，在t ＝0时，这两列波分别从左和右刚刚传到S 1和S 2处，使S 1和S 2都开始向上做简谐运动，S 1的振幅为2 cm ，S 2的振幅为1 cm ，已知质点A 与S 1、S 2的距离分别为S 1A ＝2.95 m 、S 2A ＝4.25 m ，当两列波都到达A 点后，A 点的振幅为多大？图2312【解析】两列波的波长均为λ＝v f ＝630 m ＝0.2 m ．S 1A ＝2.95 m ＝2.950.2λ＝1434λ，S 2A ＝4.25 m ＝4.250.2λ＝2114λ. 当振源S 2产生的波传到A 点时，A 点向上振动，这时振源S 1早已使A 振动，且使A 点已振动的时间为t ＝4.25－2.956 s ＝1360 s ＝1360130T ＝612T ，因此振源S 1此时使A 回到平衡位置且向下振动；根据波的叠加原理，知A 为振动减弱区，振幅为两列波的振幅之差，即A ＝A 1－A 2＝(2－1) cm ＝1 cm.【答案】 1 cm12.波源S 1和S 2的振动方向相同，频率均为4 Hz ，分别置于均匀介质x 轴上的O 、A 两点处，OA ＝2 m ，如图2313所示．两波源产生的简谐横波沿x 轴相向传播，波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：图2313(1)简谐横波的波长．(2)OA 间合振动振幅最小的点的位置．【解析】 (1)设简谐横波波长为λ，频率为f ，则v ＝λf ，代入已知数据，得λ＝1 m(2)以O 为坐标原点，设P 为OA 间的任意一点，其坐标为x ，则两波源到P 点的波程差Δl ＝x －(2－x )，0≤x ≤2.其中x 、Δl 以m 为单位．合振动振幅最小的点的位置满足Δl ＝(k ＋12)λ，k 为整数，所以x ＝12k ＋54，可得－52≤k ≤32，故k ＝－2、－1、0、1. 解得：x ＝0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m【答案】 (1)1 m (2)x ＝0.25 m,0.75 m ，1.25 m ，1.75 m。

高中物理第2章机械波第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用课件鲁科版选修3-4

[再判断] 1．“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象．( √ ) 2．狭缝的宽度远大于水波的波长时，有明显的衍射现象．( × ) 3．当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，有明显的衍射现象．( √ )
[核心点击] 1．关于衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件． 2．波的衍射实质分析：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．
1．两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇．下列说法正确的是( )
【导学号：78510023】 A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2| B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2 C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移 D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 E．两列波的频率相同，能产生稳定的干涉图样
确定振动加强点和减弱点的技巧 1．波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加强点，波峰与波谷相遇的点为振动减弱点． 2．在波的传播方向上，加强点的连线为加强区，减弱点的连线为减弱区． 3．不管波如何叠加，介质中的各质点均在各自的平衡位置附近振动．
波的衍射现象
[先填空] 1．定义波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象，叫做波的衍射． 2．发生明显衍射现象的条件障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小． 3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．
知
知
识
识
点

高中物理第2章机械波第4节多普勒效应及其应用为什么导弹靠近目标才引爆素材鲁科版选修3-4

为什么导弹靠近目标才引爆导弹的杀伤力是人人都知道的。

它在靠近目标时就会自动引爆，去摧毁某个地方。

导弹是怎样判断是不是接近目标了呢？因为，导弹上装有一个与大脑功能相似的无线电引信，用它来判断目标的方位并且控制引爆。

当导弹飞向目标时，弹上的无线电引信就会解锁进入工作状态。

它通过微型天线向弹道四周的空间发射出强烈的电磁波。

电磁波遇上飞机、导弹，以及军舰等目标后，反射的回波就会被引信接收器接收。

因为导弹在飞行过程中和目标之间的距离以及相对速度发生变化，所以，接收的回波频率也随着发生了巨大变化，从而产生了多普勒频移。

这就像两列相向行驶的火车，它们随着相对距离的缩小以及相对速度的增大，听到的呼叫声就会变尖。

导弹距离目标相当近，两者相对运动越快，引信接收回波的频率就会变高，多普勒频移也就会变大。

弹上的无线电引信也是依照多普勒频移的各种变化情况，从而不断确定导弹与目标之间的方位。

而当导弹进入有效杀伤范围之内，无线电引信就会发出指令，从而引爆战斗部，密集的碎片开始飞向目标，从而形成相当有效的杀伤面，把目标击毁。

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2。

高中物理第2章机械波第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用鲁科34鲁科高二34物理

12/10/2021
第八页，共四十五页。
③当狭缝的宽度更接近水波的波长时，水波通过狭缝后成为近似于点波源发出的球面波，衍射现象更加．明显(míngxiǎn) 3．发生明显衍射的条件：障碍物、狭缝或小孔的尺寸跟波长 ___相__差__不__多______，或者比波长更小． 4．一切波都能发生衍射，衍射是波特有(tè yǒu)的现象．
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第十一页，共四十五页。
3．多普勒效应的应用 (1)多普勒测速仪． (2)彩色超声多普勒心动图仪． (3)用电磁波的多普勒效应可以确定目的物的距离、方位、速度等，这在军事、航天、气象预报等领域有着广泛的应用．
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3．(1)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)只有横波才能发生多普勒效应．( ) (3)只有声波才能发生多普勒效应．( )
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正确理解波的衍射 1．衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象，当波碰到障碍物时，衍射现象总是存在的，只是有的明显有的不明显而已．平常见到的某些波，用肉眼直接观察，几乎看不到衍射现象，并不是没发生衍射现象，只是不太明显，这是由于障碍物太大的缘故．实验事实表明，对同一列波而言，障碍物或孔的尺寸越小衍射越明显． 2．发生明显衍射的条件障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多．
提示：(1)× (2)× (3)×
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第十三页，共四十五页。
对波的干涉的理解 1．波的干涉的理解 (1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加，但干涉必须是满足一定条件的两列波叠加后形成的现象． (2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的干涉12/图10/20样21 ，只能是一般的振动叠加现象．

鲁科版高中物理选修3-4课件多普勒效应及其应用课件1

借题发挥判断观察者接收的频率是怎么样变化的，就是看波源与观察者间的相对运动情况.
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第2章机械波
再见
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(1)当声源和观察者相对介质都不动时，观察者接收到的声音频率等于声源的频率．
预习导学课堂讲义
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第2章机械波
(2)当观察者靠近声源时，观察者在1 s内接收到完全波的个数就会增多，也就是接收到的声音频率增大，听到的音调变高． (3)当观察者远离声源时，在单位时间里接收到完全波的个数就会减少，也就是接收到的声音频率减小，听到的声音音调变低．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图2－3－4
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第2章机械波
【例1】下面说法中正确的是 ()
A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 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
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第2章机械波
4．应用： (1)多普勒测速仪；(2)彩色超声多普勒心动图仪；(3)跟踪目的物．想一想当汽车远离观察者时，听到的汽车的声音越来越小，这种现象就是多普勒效应吗？
答案不是．多普勒效应指的是接收到的频率的变化情况，即音调的变化情况；而声音大小指的是响度.
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第2章机械波
二、对多普勒效应的理解 1．多普勒效应是波共有的特征，不仅机械波，光波和电磁
波也都会发生多普勒效应． 2．发生多普勒效应时，波源发出的频率不变，变化的是观

鲁科版高中物理选修3-4课件第2章第3节~第4节

【答案】
衍射现象,衍射现象也就很难观察得到.
三、多普勒效应 1.多普勒效应观察者之间有相对运动而使波源和________ 由于______ 频率发生变化的现象称为观察者接收到的______ 多普勒效应. 2.多普勒效应产生的原因
(1)波源与观察者相对静止时,观察者观测到的
等于波源振动的频率. 频率_____
C.图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动 D.从图示的时刻起经0.25 s后,B点通过的路程为20 cm
【思路点拨】
解答本题应把握以下两点:
(1)根据波的干涉判断C、E两点的运动情况.
(2)根据简谐运动的知识判断C点的运动方向
及0.25 s内通过的路程.
【精讲精析】
A、 B、 C、 E 四点在振动加
频率和振动方向相同的波. ③干涉条件:________ 特有的 ④一切波都能发生干涉,干涉是波_________ 现象.
想一想 1.两列波发生干涉时,振动加强的点始终处于最大位移处,而振动减弱的点始终处于平衡位置,这种观点正确吗? 提示:不正确.振动加强点与振动减弱点都是在各自的平衡位置附近振动,只是振动加强点
(2)现象 ①狭缝宽度远大于水波波长时:______ 没有明显的衍射现象. ②当狭缝的宽度接近水波的波长时 ,水波在狭弯曲缝的边缘发生了_______. ③当狭缝的宽度更接近水波的波长时 ,水波通
过狭缝后成为近似于点波源发出的球面波 ,衍明显射现象更加______.
3.发生明显衍射的条件障碍物、狭缝或小孔的尺寸跟波长相差不多 ________,
【思路点拨】
观察图中孔的尺寸和波长的
关系,应用衍射的特点解答本题.
【精讲精析】
选项 A B C D

物理鲁科版选修3-4学案：课前预习第2章第4节多普勒效应及其应用含解析

学必求其心得，业必贵于专精
第4节多普勒效应及其应用
课前预习
情境导入
根据火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢；有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去；交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的超声波，被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示出汽车的速度，以便进行交通管理;根据光的多普勒效应，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对地球的运动速度等.你知道这是为什么吗?
简答:这是多普勒效应的实际应用.
知识预览
1。

由于波源和观察者之间有_____________而使观察者接收到的_____________的现象称为多普勒效应.它是_____________科学家多普勒发现的。

答案:相对运动频率发生变化奥地利
2.当波源与接收者没有发生相对运动时,接收者接收到波的频率__________,__________波源的频率；当波源与接收者相互接近时,接收者接收到的频率__________;当波源与接收者相互远离时，接收者接收到的频率__________.
答案：不变等于增大减小
3.多普勒效应是波_____________.
答案：共有的特征。

高中物理第2章机械波第节波的干涉和衍射多普勒效应及其应用教学案鲁科版选修35

第3、4节波的干涉和衍射__多普勒效应及其应用1．两列波相遇会发生叠加，当两列波频率和振动方向相同时，会发生波的干涉。

在干涉区域，振动加强的点总是加强的，振动减弱的点总是减弱的。

2．波的衍射是波绕过障碍物或通过孔隙继续向前传播的现象。

当障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多或比波长小时会发生明显的衍射。

3．干涉和衍射是波特有的现象，不仅机械波能衍射和干涉，电磁波也能衍射和干涉。

4．当波源与观察者互相靠近或互相远离时，接收到的波的频率发生变化的现象，这就是多普勒效应。

2．波的干涉(1)定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象。

(2)干涉图样：波的干涉中所形成的图样，如图231所示。

图231(3)干涉条件：频率和振动方向相同的波。

(4)一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。

[跟随名师·解疑难]1．干涉图样的特点(1)加强区和减弱区的位置固定不变。

(2)加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)。

(3)加强区与减弱区互相间隔。

高中物理第2章机械波第4节多普勒效应及其应用鲁科版3-4!

第4节多普勒效应及其应用课堂互动三点剖析一、多普勒效应如图2-4-1所示，波源和观察者都不动，设波源频率为20 Hz ，则波源每秒发出20个完全波，波速v=λf ，所以每秒经过观察者20个完全波，这时观察者接收到的频率等于波源的频率.图2-4-1图2-4-1中B 所示，波源不动，观察者向波源运动，人耳在1 s 内由位置A 移到位置B ，虽然波源每秒仍发出20个完全波，但观察者每秒却接收到21个完全波，即二者相互接近时，观察者接收到的频率大于波源的频率，反之，观察者远离波源运动，观察者接收到的频率小于波源的频率.如图2-4-1中C 所示，波源向右运动，观察者不动，波源由S 1运动到S 2，波源右方的波面变得密集，因波速不变，波长变短，右方观察者接收到的频率大于波源的频率；左方的波面变得稀疏，波长变长，左方观察者接收到的频率小于波源的频率.【例1】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解析：多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应，选项A 错.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，选项B 错.当波源和观察者以相同的速度运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应，选项C 正确.火车离站时与站台上的旅客相对远离，旅客听到的音调降低，选项D 正确.正确选项是C 、D.答案：CD二、多普勒效应的定量分析v 1表示波源对介质的速度，v 表示波的传播速度，f 和f′分别表示波源频率和观察者接收到的频率.1.若观察者R 静止，波源S 以速度v 1向观察者靠近，波速v 与波源的运动无关，而波源S 每发出一个完全波就向R 移近了v 1T ，故对R 来说，波长缩短了v 1T ，即λ′=λ-v 1T=v/f-v 1/f=（v-v 1）/f ，观察者接收（感觉）到的频率为f′=1'v v v v-=λf ，当波源S 以速度v 1远离观察者时，f′=1v v v + f. 2.若波源S 不动，观察者R 以速度v 2向S 运动，经时间t 向S 运动了v 2t 的距离，同时波背离波源S 传播了vt ，观察者R 感觉到的频率（即通过他的波的个数）为f′=fv v v t t v vt /22+=+λ=（1+v v 2）f ；观察者以速度v 2远离波源S 时，f′=（1-v v 2）f. 【例2】以速度u=20 m/s 奔驰的火车，鸣笛声频率为275 Hz ，已知常温下空气中的声速v=340 m/s.（1）当火车驶来时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？（2）当火车驶去时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？解析：（1）观察者相对介质静止，波源以速度u 向观察者运动，以介质为参考系，波长将缩短为λ′=vT -uT=（v-u ）T,则观察者观察到的频率为 f′=u v v v-='λ·f=20340340-×275 Hz=292 Hz. （2）同上述分析，观察者观察到的频率为 f′=u v v v +='λ·f=30340340+×275 Hz=260 Hz. 答案：（1）292 Hz （2）260 Hz各个击破类题演练1当你站在车站里时，听到进站火车的汽笛声与出站火车的汽笛声有何不同？解答：听到进站火车的汽笛声越来越高；而出站的火车汽笛声越来越低.变式提升1音叉发出的声音逐渐变弱的过程中，下列说法不正确的是（）A.声速逐渐变小B.频率逐渐变低C.波长逐渐变小D.周期逐渐变短解析：本题的四个选项都不正确，声音逐渐变弱是因为振幅逐渐减小.因为把音调高低与声音的强弱混淆了，所以容易少选了B.答案：ABCD类题演练2警车上的警笛每隔0.5 s 响一次，一个人坐在以60 km/h 的速度向警车行驶的汽车上，求此人在5 min 内听到声音的次数是多少.声音在空气中的传播速度为320 m/s.解析：响声在空气中的间隔类似于一个波长为λ=320×0.5 m=160 m 的波，人与声音的相对速度v=（320+350）m/s=31010m/s ，由f=16031010⨯=λv Hz=4801010Hz ，所以n=f·t=4801010×300=48030300=631（次）. 答案：631次变式提升2一个观察者在铁路旁，当火车迎面驶来时，他听到的汽笛声频率为f 1=440 Hz ；当火车驶过他身旁后，他听到的汽笛声的频率f 2=392 Hz.若大气中声速约为330 m/s ，求火车的速度和火车汽笛发声的频率f 0.解析：设火车的速度为u ，声速为v.当火车靠近时，声波的波长被压缩为λ′=vT -uT=0f u v -，观察者听到的频率f 1=u v vv -='λf 0即 440=u -330330f 0①同理，当火车远离时，有 392=u +330330f 0②联立①②解得：u=19.0 m/s ，f 0=415 Hz. 答案：19.0 m/s 415 Hz。

高中物理第2章机械波第4节多普勒效应及其应用红移现象素材鲁科版选修3-4

红移现象所谓红移，最初是针对机械波而言的，即一个相对于观察者运动着的物体离的越远发出的声音越浑厚（波长比较长），相反离的越近发出的声音越尖细（波长比较短）。

后来，美国天文学家哈勃把一个天体的光谱向长波（红）端的位移叫做多普勒红移。

通常认为它是多普勒效应所致，即当一个波源（光波或射电波）和一个观测者互相快速运动时所造成的波长变化。

美国天文学家哈勃于1929年确认，遥远的星系均远离我们地球所在的银河系而去，同时，它们的红移随着它们的距离增大而成正比地增加。

这一普遍规律称为哈勃定律，它成为星系退行速度及其和地球的距离之间的相关的基础。

这就是说，一个天体发射的光所显示的红移越大，该天体的距离越远，它的退行速度也越大。

红移定律已为后来的研究证实，并为认为宇宙膨胀的现代相对论宇宙学理论提供了基石。

上个世纪60年代初以来，天文学家发现了类星体，它们的红移比以前观测到的最遥远的星系的红移都更大。

各种各样的类星体的极大的红移使我们认为，它们均以极大的速度（即接近光速的90%）远离地球而去；还使我们设想，它们是宇宙中距离最遥远的天体。

换句话说，由于多普勒红移现象的存在，从这个意义上来讲，宇宙不是无限的，而是有界的，即天体红移的速度等于光速的地带就是宇宙的边缘和界限了，超过了这个界限，也就超过了光速，光线也就因此永远无法达到我们的视界，那就不是我们这个世界了，到底是怎样只有上帝才知道。

现在，根据科学测定，宇宙的年龄大约是150亿年，这个既是它的年龄（时间），其实也是它的空间长度，即150亿光年是我们观察太空理论上能达到的最远距离了，我们现在看到的距离地球150亿光年的地方恰恰就是宇宙诞生时的镜像。

150亿年前，在大爆炸的奇点，时间和空间获得的最完美的统一，那一点（或那一刻）即是我们整个宇宙的开端。

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高中物理第2章机械波第4节多普勒效应及其应用自我小测鲁科版选修3-4(2021年最新整理)

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多普勒效应及其应用1．下列说法中正确的是( ）A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了B．发生多普勒效应时,观察者接收的频率发生了变化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2．下列关于多普勒效应的说法中,正确的是（)A．只要波源在运动,就一定能观察到多普勒效应B．当声源静止、观察者运动时,也可以观察到多普勒效应C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高,也可能变低3．火车上有一个声源发出频率一定的乐音.当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。

以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是（）A．观察者静止，火车向他驶来B．观察者静止,火车离他驶去C．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动4．公路巡警车在高速公路上以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电磁波，如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,说明那辆轿车的车速（)A．高于100 km/h B．低于100 km/hC．等于100 km/h D．无法确定5．分析下列物理现象：(1）夏天，在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝(2）“闻其声而不见其人"(3）学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音（4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高这些物理现象分别属于波的（）A．反射、衍射、干涉、多普勒效应B．折射、衍射、多普勒效应、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效应D．衍射、折射、干涉、多普勒效应6．频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。

高中物理第2章机械波第4节多普勒效应及其应用知识导航素材鲁科版选修3-4

第4节多普勒效应及其应用思维激活2-4-1所示,交通警察用测速仪可以测出车辆行驶速度,这是利用了什么原理多普勒测速仪图2-4-1提示:由于波源和测量者相对运动,产生了多普勒效应.2.医院里用“彩超〞是怎样检查出人身体中病变(如图2-4-2所示)图2-4-2提示:医生向人体内发射频率超声波,超声波被血管中血流反射后又被仪器接收.测出反射波频率变化,就能知道血流速度.就可以检查心脏、大脑和眼底血管病变.自主整理一、多普勒效应由于波源与观察者互相___________或者互相___________时,接收到波________就会发生变化,这种现象叫做___________.它是___________科学家多普勒发现.二、多普勒效应应用多普勒效应在实际中应用,例如警察使用__________测定汽车行驶速度;医学上用___________来诊断人体心脏、人体血管疾病;在军事、航天、气象预报等领域可用电磁波___________跟踪目物.高手笔记波源频率和观察者接收到频率关系波源频率:(1)波源单位时间内完成全振动次数. (2)波源频率还等于单位时间内波源发出完全波个数.观察者接收到波频率:观察者在单位时间内接收到完全波个数.二者间关系:(1)波源和观察者无相对运动时,观察者接收到频率等于波源频率;(2)当波源与观察者靠近时,观察者接收到波频率大于波源频率;(3)当波源与观察者远离时,观察者接收到波频率小于波源频率.名师解惑多普勒效应产生原因是什么剖析：假设波源和观察者均相对于介质不动,设波速为v 0,波长为λ0,那么观察者在单位时间内接收到完全波个数为f 0=00λv ,即观察者接收到波频率和波源频率一样.假设波源相对于介质静止,而观察者以一定速度相对于介质运动,这时波波长和波速不变,仍分别为λ0和v 0，波源频率为f 0=00λv .当观察者以速度v 1向波源靠近时，他单位时间内接收到完全波个数为f 1=×00λv =>f 0,即观察者接收到波频率大于波源频率.假设观察者以速度v 1(v 1<v 0)远离波源运动,他单位时间内接收到完全波个数为f 1′==×00λv =f 0<f 0,即观察者接收到波频率小于波源频率.假设观察者相对于介质静止,而波源相对于介质以速度v 2(v 2<v 0)运动,波传播速度由介质决定,仍为v 0,波源频率仍为f 0=00λv (λ0为波源静止时波长),那么在波源前方,波面变得密集,波长变短,波源正前方波长为λ2=λ0<λ0,静止在波源正前方观察者单位时间内接收到完全波个数为f 2=00λv =f 0>f 0,即观察者接收到波频率大于波源频率.在波源前方,波面变得稀疏,波长变长,在波源正前方波长为λ2′=λ0>λ0,静止在波源正前方观察者单位时间内接收到完全波个数为f 2′=f 0<f 0,即观察者接收到波频率小于波源频率.讲练互动【例题1】站在火车站台上旅客听到路过火车鸣笛声音调(注:音调由频率决定,频率大时音调高,频率小时音调低)变化情况,以下说法正确是〔〕A.当火车进站时,鸣笛声音调变低B.当火车进站时,鸣笛声音调变高C.当火车离站时,鸣笛声音调变低D.当火车离站时,鸣笛声音调变高解析：根据多普勒效应,火车进站时,波源向观察者靠近,旅客听到鸣笛声音调变高;当火车离站时,旅客听到鸣笛声音调变低,故B 、C 正确.答案：BC绿色通道知道多普勒现象或结合生活实际就能作出正确选择.变式训练1.下面说法中正确是〔〕A.发生多普勒效应时,波源频率变化了B.发生多普勒效应时,观察者接收频率发生了变化解析:多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒发现,它是因波源与观察者之间有相对运动,使观察者接收频率发生变化而发生一种现象,故B 、C 、D 正确.答案:BCD2.关于多普勒效应,以下说法中正确是〔〕解析:一些学生认为只有声波才产生多普勒效应,因此错选A 、D.实际上,对于任何一种波,都会发生多普勒效应.答案:B【例题2】如图2-4-3所示,S 为振源,P 点有一观察者,振源发声频率为20 Hz,那么关于人听到声音频率为〔〕图2-4-317 m/s 速度远离观察者运动时,频率为19 Hz17 m/s 速度靠近观察者运动时,频率为21 Hz17 m/s 速度靠近波源S 运动时,频率为21 Hz解析：当波源以17 m/s 速度远离观察者运动时,观察者接收频率f′=,f′=17 m17 m/s 速度靠近波源S 运动时,观察者接收频率f′=,f′=Hz=21 Hz,故C 正确. 答案：ABC绿色通道多普勒效应中观察者与波源间相对运动有两种:一种是波源不动,观察者以速度v 1(v 1<v 0)靠近或远离波源,设波速为v 0,波源频率为f 0,那么观察者接收到频率为f 1=f 0;一种是观察者不动,波源以速度v 2(v 2<v 0)靠近或远离观察者,那么观察者接收到频率为f 2=f 0.变式训练3.一固定超声波源发出频率为100 kHz 超声波,一辆汽车从远处向超声波源迎面驶来,在超声波源处接收器接收到从汽车反射回来超声波,并测出接收到超声波频率为110 kHz,设空气中声音传播速度是340 m/s,计算汽车行驶速度.解析:设声源发射超声波频率为f 0,汽车接收到频率为f 1,并把它反射回去,固定接收站接收到频率为f 2,超声波在空气里传播速度为v,汽车行驶速度为u,超声波在空气中波长为λ0,那么f 0=0λv +0λv ,汽车每秒钟接收到超声波波数,即频率f 1=0λv +0λv =f 0,汽车反射回超声波在空气中波长λ′==，固定接收器接收到频率f 2=·f 0，由此可以解得u=·v=16.2 m/s=58.3 km/h.答案:见解析4.以速度u=20 m/s 奔驰火车,鸣笛声频率为275 Hz,常温下空气中声速v=340 m/s.(1)当火车驶来时,站在铁道旁观察者听到笛声频率是多少(2)当火车驶去时,站在铁道旁观察者听到笛声频率是多少解析:(1)观察者相对介质静止时,当火车以速度u 向观察者运动,以介质为参考系,波长将缩短为λ′=vT -uT=(v-u)T,那么观察者观察到频率为f′=·f=×275 Hz=292 Hz.(2)同上述分析,当火车驶去时观察者观察到频率为f′=·f=×275 Hz=260 Hz.答案：〔1〕292 Hz 〔2〕260 Hz体验探究【问题】多普勒效应可解释宇宙仍在扩大吗？导思:光现象里也同样存在多普勒效应.探究:在光现象里也同样存在多普勒效应,当光源向你快速运动时,光频率也会增加,表现为光颜色向蓝光方向偏移(因为在可见光里,蓝光频率高),即光谱出现蓝移;而当光源快速离你而去时,光频率会减小,表现为光颜色会向红光方向偏移(因为在可见光里,红光频率低),即光谱出现红移.例如:如图2-4-4所示,假设有个光源每隔时间T 发出一个波列,即光源周期为T,当它静止时相邻两个波列时间间隔为T,距离间隔为λ=cT.当光源以速度v 离开观察者时,在T 时间里光源移动距离为vT,于是下一个波列到达观察者所需时间就增加了cvT ,所以相邻两个波列到达观察者所需时间就为:图2-4-4 T′=T+cvT 即这时相对观察者来说,光波周期长了,频率低了,那么光颜色会向红光偏移,这就是红移现象.根据这一现象,由观察宇宙中各星球光谱都有红移现象,可推断目前宇宙仍然在继续扩大之中.教材链接【讨论与交流】(课本44页)(1)假设听到汽车鸣笛声音调变高,说明汽车与你距离减小,假设听到汽车鸣笛声音调变低,说明汽车与你距离增大.(2)假设以波传播速度远离波振源,接收到频率由f=()f 0可知f=0(其中v 为波传播速度,v 0为远离波速度,f 0为波源频率).。

高中物理 第2章 机械波 第4节 多普勒效应及其应用 红移现象素材 鲁科版3-4 精

最新精选鲁科版物理选修3-4第2章 机械波第4节 多普勒效应及其应用复习特训第五十六篇