人教版高二物理学案：课棠互动 第二章第五节多普勒效应 Word版含解析

课堂互动
三点剖析
1.多普勒效应的理解
(1)波源的频率等于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等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数.波源和观察者相对介质都不动时，观察者接收到的频率等于波源的频率.
(2)声波与观察者有相对运动时，若波源的频率没有发生变化，观察者接收到的频率却发生了变化.
①波源相对介质不动，而观察者向着波源运动：在单位时间内观察者向着波源移动一段距离，与观察者不动的情况比较，观察者单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大；同理，如果观察者远离波源，观察者单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小.
②观察者相对介质不动，而波源运动：波源接近观察者时，观察者接收到的频率增大；波源远离观察者时，接收到的频率减小.
2.多普勒效应的定量分析
波源相对介质不动，而观察者向波源运动：则波对观察者的速度为(V+v),波长仍为λ=f
V ,故f′=f V v v V )1(+
=+λ,即接收到的频率增加为波源频率的(1+V
v )倍.同理可知，观察者远离波源运动，观察者接收到的频率为(1-V v )f. 观察者相对介质不动，波源以速度u 向观察者运动：波速V 与波源的运动无关，但波
长被压缩为λ′=λ-uT,故观察者接收到的频率f′=
f u
V V uT VT V uT V -=-=-λ，即接收到的频率增大.反之，即波源远离观察者时，波长变长，接收到的频率减小为f u V V +. 各个击破
【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
【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′=
20340340'-=∙-=f u v v v λ×275 Hz=292 Hz.
(2)同上述分析，观察者观察到的频率为f′=20
340340'+=∙+=f u v v v
λ×275 Hz=260 Hz. 答案：(1)292 Hz (2)260 Hz
方法点拨：多普勒现象的本质在于，由于波源和观察者间的相对运动，使观察者接收到的频率不同于波源与观察者相对静止时接收到的频率.由该例可知，当二者相互接近时，观察者接收到的频率增大，当二者相互远离时，观察者接收到的频率减小.。