第十二章第5、6节多普勒效应惠更斯原理
高中物理 第十二章 机械波 第5课时 多普勒效应 惠更斯原理课件4高二选修34物理课件
12/9/2021
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【例3】 在室内讲话(jiǎng huà)的声音比在室外空旷处讲话(jiǎng huà)的声音要洪亮，是因为(
)
A.室内空气不流动 B.室内声音多次反射
C.室内声音发生折射 D.室内物体会吸附声音
解析 在室内听到的声音洪亮是因为声波在室内墙壁上经过多次反射而得到加强。
故A正确；同样对波的衍射现象，惠更斯原理也可以解释，但不能解释衍射现象与孔或障碍 物大小的关系，故B、C正确，D错误。 答案 ABC
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4.如图3所示，1、2、3分别代表(dàibiǎo)入射波、反射波、折射波的波线，则( )
A.2与1的波长、频率相等 ，波速不等
第 课时 5
(kèshí)
多普勒效应
惠更斯原理
12/9/2021
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[研究(yánjiū)选考·把握考情]
知识内容
多普勒效应、惠更斯原理
考试要求 加试b
1.了解多普勒效应
2.了解多普勒效应的简单应用
3.初步理解多普勒效应产生的原因
4.了解波面、波线的概念，知道惠更斯原理 教学要求
5.理解球面波与平面波的传播特点
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知识点二 惠更斯原理(yuánlǐ)
[基 础 梳 理] 1.波面和波线
(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻___振__动__状_态都相同的介质质点(zhìdiǎn)所组成的面。 波面为球面的波叫球面波，波面是平面的波叫平面波。如图2所示。
图2 (2)波线：与波面垂直的那些线代表(dàibiǎo)了波的传播方向，叫做波线。
高中物理第十二章5+6多普勒效应惠更斯原理课件新人教版选修3_4
• 利用恵更斯原理解释波的传播的一般步骤 • (1)确定一列波某时刻一个波面的位置． • (2)在波面上取两点或多个点作为子波的波 源． • (3)选一段时间Δt. • (4)根据波速确定Δt时间后子波波面的位置． • (5)确定子波在波前进方向上的包络面，即为 新的波面．
• 第4步巧练——精选习题，落实强化 • 1．(多选)(2014·大连高二检测)下列说法中正 确的是( ) • A．只有平面波的波面才与波线垂直 • B．任何波的波线与波面都相互垂直 • C．任何波的波线都表示波的传播方向 • D．有些波的波面表示波的传播方向
• 【提示】 不能．能否发生多普勒效应取决 于波源和观察者之间的距离是否变化．
• 第2步结论——自我总结，素能培养
• 1．多普勒效应的成因
• 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．
• 2．相相对位对置位置变化与图频示率的关系(规结律论)：
波源S和观察者 A相对静止，如 图所示
• 【解析】 当汽车向你驶来时，两者距离减 小，你单位时间内接收的声波个数增多，频率升 高，将大于300 Hz，故A选项正确；当汽车和你 擦身而过后，两者距离变大，你单位时间内接收 的声波个数减少，频率降低，将小于300 Hz，故 D选项正确．
• 【答案】 AD
• 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．
[再思考]
• 将一颗石子投到池塘的中央，可以看到一圈 圈的水波由中央向外传播，其中这一圈圈的波峰 构成的是波面还是波线？
(新)高中物理第十二章机械波第5课时多普勒效应惠更斯原理教师用书新人教版选修3-4
第5课时多普勒效应惠更斯原理研究学考·把握考情]知识内容多普勒效应、惠更斯原理考试要求加试b 教学要求1.了解多普勒效应2．了解多普勒效应的简单应用3．初步理解多普勒效应产生的原因4．了解波面、波线的概念，知道惠更斯原理5．理解球面波与平面波的传播特点6．会用惠更斯原理解释波的反射7．会用惠更斯原理解释波的折射8．会用惠更斯原理分析简单的问题说明1.不要求推导接收频率与波源频率的关系式2．不要求用惠更斯原理证明波的反射定律和波的折射定律知识点一多普勒效应基础梳理]1．定义波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫做多普勒效应。
2．成因(1)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)的数目是一定的，观察到的频率等于波源振动的频率。
(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)的数目增加，观察到的频率增大；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。
3．应用(1)测车辆速度；(2)测星球速度；(3)测血流速度。
要点精讲]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，变化的是观察者接收到的频率。
3．当声源与观察者相互接近时，f观察者变大，音调变高。
如图1甲中波源S不动，观察者由A 向B运动和图乙中观察者A不动，波源由S1向S2运动。
当声源与观察者相互远离时，f观察者变小，音调变低。
如图甲中波源S不动，观察者由A向C运动。
图1【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，故选项C正确；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项A错误，B正确；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，故选项D正确。
5 第5节 多普勒效应 第6节 惠更斯原理
第5节多普勒效应第6节惠更斯原理1.了解多普勒效应，并能运用多普勒效应解释一些物理现象．2.知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理．3．知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射现象，并能用惠更斯原理进行解释．一、多普勒效应1．多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率发生变化的现象．2．多普勒效应产生的原因：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)的数目是一定的，观察者观察到的频率等于波源振动的频率．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)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小．二、惠更斯原理1．波面和波线：在波的传播过程中，任何振动状态都相同的介质质点所组成的面叫波面，而与波面垂直的那些线代表了波的传播方向，叫做波线．2．波的分类(1)球面波：波面是球面的波，如空气中的声波．(2)平面波：波面是平面的波，如水波．3．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面．三、波的反射和折射1．反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象．2．折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象．判一判(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．()(4)波面一定与波线垂直．()(5)波面一定是平面．()(6)波的传播方向与波面平行．()(7)用惠更斯原理能够解释波的衍射现象与障碍物大小的关系．()提示：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×想一想人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能力？提示：在耳廓原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射来提高耳朵的接收能力．多普勒效应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．命题视角1对多普勒效应的理解(多选)(2018·山西怀仁县第八中学高二月考)关于多普勒效应，以下说法正确的有()A．只有机械波才能产生多普勒效应B．机械波、电磁波、光波等均能产生多普勒效应C．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D．产生多普勒效应的原因是观察者接受的频率发生了变化[解析]多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，故A错误，B正确；产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致观察者接收的频率发生了变化，故C错误，D正确．[答案]BD命题视角2多普勒效应的应用(多选)(2018·牡丹江市一中高二期中)下列选项与多普勒效应有关的是()A．科学家用激光测量月球与地球间的距离B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度[解析]科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，故B正确；交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故C正确；科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是光的多普勒效应，故D正确．[答案]BCD(1)观测者向波源靠近时，波源频率不变，但观测者接收到的频率增高，即音调增高；反之，观测者与波源远离时，观测者接收到的频率降低、音调降低．(2)多普勒效应是波动过程共有的特征，电磁波和光波也会发生多普勒效应．1.(2018·山西怀仁县第八中学高二月考)有经验的铁路养护人员可以从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向．他所利用的应是()A．声波的干涉现象B．声波的衍射现象C．声波的多普勒效应D．声波的反射现象解析：选C.当听到的声音音调变低，说明接收到的声音的频率变小，表明火车离他远去，当听到的声音音调变高，说明接收到的声音的频率变大，则火车向着他驶来，利用声波的多普勒效应，故C正确.对惠更斯原理的理解1．惠更斯原理的实质：波面上的每一点(面源)都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络面就是该时刻总的波动的波面．其核心思想是介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的．2．惠更斯原理的局限性：光的直线传播、反射、折射等都能用此来进行较好的解释．但是，惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波显然是不存在的．(多选)关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是()A．同一波面上的各质点振动情况完全相同B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定不同C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直[解题探究] (1)同一波面上各点到波源的距离是否相等？这些点的振动情况有什么特点？(2)平面波和球面波有什么区别？[解析]按照惠更斯原理：波面是由振动情况完全相同的点构成的面，而不同波面上质点的振动情况可能相同，如相位相差2π整数倍的质点的振动情况相同，故A对，B错．由波面和波线的概念，不难判定C、D对．[答案]ACD2.(多选)下列说法中错误的是()A．只有平面波的波面才与波线垂直B．任何波的波线与波面都相互垂直C．任何波的波线都表示波的传播方向D．有些波的波面表示波的传播方向解析：选AD.不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A错误，选项B正确．只有波线才表示波的传播方向，选项C正确，选项D错误．波的反射和折射问题波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射和折射现象，一些物理量相应发生了变化，比较如下：(1)频率f同．(2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化．(3)据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播、频率相同，故波长相同．折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同．如图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()A．2与1的波长、频率相等，波速不等B ．2与1的波速、频率相等，波长不等C ．3与1的波速、频率、波长均相等D ．3与1的频率相等，波速、波长均不等[解析] 由于波的频率由波源决定，因此波在不同介质中传播时，频率保持不变．波在不同介质中传播时，波速发生变化，由v ＝λf 可知波长也发生变化．由此可知只有D 选项正确．[答案] D3.(多选)(2018·眉山高二检测)下列说法中正确的是( )A ．入射波的波长和反射波的波长相等B ．入射波的波长大于折射波的波长C ．入射波的波长小于折射波的波长D ．入射波和折射波频率相同解析：选AD.不论波反射还是折射，波的频率均不变，在反射现象中，由于介质相同，反射波与入射波波速相同，由λ＝v f知，波长相同，故A 、D 正确；在折射现象中，介质不同，则波长改变，由于未知两介质的情况，入射波与折射波的波长大小关系无法判断，故B 、C 错误．[随堂检测]1．对惠更斯原理的理解正确的是( )A ．惠更斯原理能够解释所有的波的现象B ．子波的波速与频率等于初级波的波速和频率C ．用惠更斯原理不能解释波的衍射现象D ．同一波面上的两个位置的质点振动步调也可能相反解析：选B.惠更斯原理不能够解释所有的波的现象，有一定的局限性，A 错误．波面上的每一点(面源)都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，B 正确．用惠更斯原理能够解释波的衍射现象，C 错误．同一波面上的两个位置的质点振动情况一定相同，D 错误．2．(多选)下列说法正确的是( )A ．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短B ．波发生反射时，频率、波长、波速均不变C ．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化D ．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化解析：选BC.波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率都不发生变化；波发生折射时，频率不变，波速和波长均发生变化，故B 、C 正确，A 、D 错误．3．(多选)对声波的各种现象，以下说法中正确的是()A．火车驶来，车站边的乘客感觉声音变尖，属于多普勒现象B．绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声波的干涉现象C．只有障碍物尺寸小于波长才能发生衍射现象D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象解析：选AB.火车靠近，乘客听到的声音变尖，说明频率变高，属于多普勒现象，A正确；绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，是由于路程差为半个波长的偶数倍的点为振动加强点，若为奇数倍则为振动减弱点，这是声波的干涉结果，故B正确；发生明显衍射的条件是波长比障碍物的尺寸小或差不多，不符合这个条件也能发生，只是衍射现象不明显，C错误；把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，是声音沿钢铁传播过来的，这属于声波在不同介质中传播速度与能量衰减规律的问题，故D错误．[课时作业] [学生用书P105(单独成册)]一、单项选择题1．下列说法中正确的是()A．水波是球面波B．声波是球面波C．只有横波才能形成球面波D．只有纵波才能形成球面波解析：选B.若波面是球面，则为球面波，与横波、纵波无关，由此可知B正确，C、D错误．由于水波不能在空间中传播，所以它是平面波，A错误．2．医院有一种先进的检测技术——彩超．向病人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收．测出反射波的频率变化，就可知道血液的流速．这一技术主要体现了哪一种物理现象()A．多普勒效应B．波的衍射C．波的干涉D．共振解析：选A.彩超是利用向人体发射的超声波，经人体内流动的血液反射后测出反射波频率的变化，确定血液的流速，是根据多普勒效应原理制造的仪器，所以A选项正确，B、C、D不正确．3．(2018·浙江诸暨中学检测)下列关于多普勒效应的说法正确的是()A．若声源向观察者靠近，则声源发出声波的频率变小B．若声源向观察者靠近，则观察者接收到的频率大于声源发出声波的频率C．若观察者远离波源，则波源发出声波的频率变小D．若波源与观察者相互靠近，则观察者接收到的频率小于声源发出声波的频率解析：选B.若声源向观察者靠近，声源发出声波的频率不变，观察者接收到声波的频率变大，A错误，B正确；观察者远离波源，波源发出声波的频率不变，C错误；若波源与观察者相互靠近，观察者接收到声波的频率变大，故D错误．4.如图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图象，从图象可知( )A ．B 侧波是衍射波B ．A 侧波速与B 侧波速相等C ．减小挡板间距离，衍射波的波长将减小D ．增大挡板间距离，衍射现象将更明显解析：选B.小孔是衍射波的波源，A 侧是衍射波，A 错误．在同一种介质中，波速相等，故B 正确；根据波速、波长和频率的关系式v ＝λf ，由于波速和频率不变，故波长不变，故C 错误；波长越长越容易发生衍射现象，与波的频率和振幅没有关系，在波长无法改变的情况下可以减小挡板间距，故D 错误．5．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距2a ，距离墙均为3a ，当甲开了一枪后，乙在时间t 后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为( )A ．听不到B ．甲开枪3t 后C ．甲开枪2t 后D ．甲开枪3＋72t 后 解析：选C.乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故t ＝2a v.甲、乙二人及墙的位置如图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如图中AC 和CB ，由几何关系可得：AC ＝CB ＝2a ，故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t ′＝AC ＋CB v ＝4a v＝2t .故C 正确．6．某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来；某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200 μs 后收到反射波；隔0.8 s 后再发出一个脉冲，经198 μs 收到反射波，已知无线电波传播的速度为c ＝3×108m/s ，远大于飞机的飞行速度v .则v 应为( )A ．1 500 m/sB ．750 m/sC ．375 m/sD ．以上数据都不对解析：选C.由于c ≫v ，故可不考虑电磁波传播过程中飞机的位移；设雷达两次发射电磁波时飞机分别位于x 1、x 2处，则第一次：2x 1＝ct 1，第二次：2x 2＝ct 2，飞机的飞行速度：v ＝x 1－x 2Δt且Δt ＝0.8 s ，代入数据解得：v ＝375 m/s.二、多项选择题7．(高考江苏卷)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比( )A ．波速变大B ．波速不变C ．频率变高D ．频率不变解析：选BC.渔船与鱼群发生相对运动，被鱼群反射回来的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高，故选项B 、C 正确．8.如图所示，为一波源O 做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况，则( )A ．该波源正在移向A 点B ．该波源正在移向B 点C ．在A 处观察波的频率变低D ．在B 处观察波的频率变低解析：选AD.波源在某一位置产生一列波面后，该波面以该位置为球心，以波速作为传播速度向外传播，反之，由波面可确定出该波面的产生位置，即波源．波面半径大，表示产生时间早，传播时间长．对照图示，可确定出波源由右向左移动，选项A 正确，选项B 错误．由于观察者不动，故波面经过观察者的速度等于波速，而在A 处观察时，相邻波面间距比波源不动时间距小，因而经过观察者时间间隔短，频率大，同理在B 处时间间隔长，频率小，选项C 错误，选项D 正确．9．下面哪些应用是利用了多普勒效应( )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 ．交通警察向行进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 ．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况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：选ABD.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测定遥远天体相对于地球运动的速度，故A 选项正确；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，故B 选项正确；对于C 选项，铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动情况做出判断的，故错误；炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，故D选项正确．10．以下关于波的认识，正确的是()A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的折射原理B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C．雷达的工作原理是利用波的反射D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象解析：选BCD.A、B、C选项中应用了波的反射现象；D选项是波的折射现象，深水区域和浅水区域视为不同介质，故波的传播方向发生改变，故选B、C、D.11．(2018·福建师大附中高二下期中)一雷达向飞机发出微波，若飞机正远离雷达，则被飞机反射回来的微波与发出的微波相比()A．波速变小B．波速不变C．频率变低D．频率变高解析：选BC.微波在空气里的传播速度不变，A错、B对；在远离的过程中由多普勒效应知频率在减小，故C对、D错．三、非选择题12．(2018·山西怀仁县第八中学高二月考)当波源与观察者相对静止时，观测到的频率______波源振动的频率，当波源与观察者相向运动时，观测到的频率______波源的频率；当波源与观察者相互远离时，观测到的频率________波源的频率．(选填“大于”“小于”或“等于”)解析：当波源与观察者相对静止时，观测到的频率等于波源振动频率；当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小．答案：等于大于小于13．(2018·江苏南通高三调研)我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机，刷新了下潜深度的世界纪录．悬停在深海中某处的滑翔机发出声呐信号(超声波)的频率为f，在该处海水中的传播速度为v，则声吶信号在该处海水中的波长为________；若停在海面上的监测船接收到的频率稍大于滑翔机发出声呐信号的频率，说明滑翔机正在________(选填“靠近”或“远离”)该监测船．解析：根据波速定义：v ＝f λ，λ＝v f.根据多普勒效应，当滑翔机靠近监测船时，监测船接收到的频率大于滑翔机发出声呐信号的频率．答案：v f靠近 14.一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m ．当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m ，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是340 m/s.(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度；(3)若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为1 400 m/s ，按图中的方向从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中，求它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比．解析：(1)声波在介质Ⅰ中传播时，由v ＝λf 得：f ＝v 1λ1＝3400.2Hz ＝1 700 Hz ，由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz.(2)由v ＝λf 得声波在介质Ⅱ中的传播速度为v 2＝λ2f ＝0.6×1 700 m/s ＝1 020 m/s.(3)波由介质Ⅰ到介质Ⅱ的过程中，只有频率不变，故当波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ时，其频率之比为1∶1.答案：(1)1 700 Hz (2)1 020 m/s (3)1∶1。
2015-2016学年高中物理 12.5 多普勒效应 惠更斯原理课件 新人教版选修3-4
二、对惠更斯原理的理解 1.惠更斯原理中，同一波面上的各点都可以看做子波的波源. 波源的频率与子波波源的频率相等. 2.波线的指向表示波的传播方向. 3.在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直.
4.球面波的波线是沿半径方向的直线，平面波的波线是垂 直于波面的平行直线. 5.利用惠更斯原理可以解释平面波和球面波的传播、波的 衍射、干涉和折射现象，但无法说明衍射现象与狭缝或障 碍物的大小关系.
C.当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定 比波源发出的频率高 D.当波源与观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定 比波源发出的频率低
第十二章——
第5讲 多普勒效应 惠更斯原理
目标定位 1.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象. 2.知道什么是波面和波线. 3.了解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释波的反射与折射现象.
1 预习导学 梳理·识记·点拨 2 课堂讲义 理解·深化·探究 3 对点练习 巩固·应用·反馈
一、多普勒效应 1.定义 波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的 波的 频率 都会发生变化，这种现象叫做多普勒效应.
(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道 波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个 波面 的位置， 从而确定波的传播方向.
一、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，变化的是观察 者接收到的频率.
解析 波发生反射时，波在同一种介质中传播，频率、波 长和波速均不变，选项A错误，B正确； 波发生折射时，是从一种介质传播到另一种介质，波速发 生变化，波的频率由波源决定，所以波的频率不变，由公 式v＝λf可知，波长发生变化，选项C正确，D错误. 答案 BC
第十二章 第5、6节 多普勒效应 惠更斯原理
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结
束
②当声源以速度 v 向静止的障碍物运动或障碍物以速度 v 向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为 t s＝(v 声＋v)2。 ③当声源以速度 v 远离静止的障碍物或障碍物以速度 v 远离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为 t s＝(v 声－v)2。 (2)超声波定位：蝙蝠、海豚能发出超声波。超声波遇到 障碍物或捕食目标时会被反射回来。蝙蝠、海豚就是根据接 收到的反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而 确定飞行或游动方向。
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答案：AD
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束
2．(多选)下列说法正确的是
(
)
A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短 B．波发生反射时，频率、波长、波速均不变 C．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化 D．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化 解析：波发生反射时是在同一介质中，频率、波长、波速均
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3．波的反射与折射 (1)反射现象：波遇到介质界面会 返回来 继续传播的 现象。 (2)折射现象：波从一种介质 射入 另一种介质时，波 的 传播 方向发生改变的现象。
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1．自主思考——判一判 (1)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化。 (√ )
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如图 1251 所示。
图 1251
(2)波的分类： ①球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以 波源 为 球心的一个个球面，波线就是这些球面的 半径 。 ②平面波：指波面是 平面 的波。
高二物理人教版选修3-4课件：12.5 多普勒效应 惠更斯原理(1)
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.
第5讲 多普勒效应
惠更斯原理
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例2
下面哪些应用是利用了多普勒效应(
)
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.交通警察向行进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
第十二章——
第5讲 多普勒效应
惠更斯原理
目标定位
1.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象. 2.知道什么是波面和波线. 3.了解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释波的反射与折射现象.
1 预习导学
梳理·识记·点拨
2 课堂讲义
理解·深化·探究
3 对点练习
巩固·应用·反馈
预习导学 记·点拨
梳理·识
的速度，以便于进行交通管理 C.铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况 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
第5讲 多普勒效应
惠更斯原理
16
解析
凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效
应便可测定遥远星体相对地球远离的速度，故A选项正确； 被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其
第5讲 多普勒效应
惠更斯原理
23
例4
下列说法正确的是(
)
A.波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短 B.波发生反射时，波的频率、波长、波速均不变 C.波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化 D.波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化
甲中波源 S 不动，观察者由 A向 B 运动和图乙中观察者 A 不动，
12.5-6_多普勒效应_惠更斯原理(精品)ppt课件
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单位时间内观 察者数得的人数 变少。
练习9
注意：
1. 在多普勒效应中，波源的频率是不改变 的，只是由于波源和观察者之间有相对 运动，观察者感到频率发生了变化．
2. 多普勒效应是波动过程共有的特征，不 仅机械波，电磁波和光波也会发生多普 勒效应．
多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对 运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它 是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的．
• 观察者在单位 时间内接收到 的完全波的个 数减少，即接 收到的频率减 小．
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• 总之：当波源与 观察者有相对运
动时，如果二者
相互接近，观察
者接收到的频率
增大；如果二者
远离，观察者接
收到的频率减
小．
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单位时间内观察者数得的 人数与实际通过的人数相同。
单位时间内观 察者数得的人数 变多。
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二、多普勒效应的成因
• 声源完成一次全振动，向外发出
一个波长的波，频率表示单位时
间内完成的全振动的次数，因此
波源的频率等于单位时间内波源
发出的完全波的个数，而观察者
听到的声音的音调，是由观察者
接收到的频率，即单位时间接收
到的完全波的个数决定的．
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4
1、当波源和观察者相对介质都静止不动 ．即二者没有相对运动时
的线叫做波线
波线
波面
波线
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波面 16
二 、惠更斯原理
惠更斯原理内容： 介质中任意波面上的各 点都可看作发射子波的 波源。其后任意时刻, 这些子波在波前进方向 的包络面就是新的波面
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荷兰物理学家 惠 更 斯 17
高中物理 第十二章 机械波 第5节 第6节 惠更斯原理课件4高二选修34物理课件
12/13/2021
学习目标
素养提炼
1.了解多普勒效应，并能运用多普勒效应解释一 些物理现象． 2.知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理． 3.知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、 折射现象，并能用惠更斯原理进行解释． 4.通过生活实例，了解多普勒效应及波的反射、 折射在生活中的应用.
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1．惠更斯原理的实质：波面上的每一点(面源)都是一个次级球面波的子波源，子波 的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络面就是该 时刻总的波动的波面．其核心思想是介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定 的．
12/13/2021
2．利用惠更斯原理解释波的传播 如图1所示，以O为球心的球面波在时刻t的波面为γ，按照惠更斯原理，γ面上每个点 都是子波的波源．设各个方向的波速都是v，在Δt时间之后各子波的波面如图中一个 个的小圆所示，它的半径是vΔt.γ′是这些子波波面的包络面，它就是原来球面波的 波面γ在时间Δt后的新位置．可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面的半 径之差为vΔt，表示波向前传播了vΔt的距离．
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3．(多选)下列说法正确的是( ) A．只有平面波的波面才与波线垂直 B．任何波的波线与波面都相互垂直 C．任何波的波线都表示波的传播方向 D．有些波的波面表示波的传播方向
解析：不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A错误，B正确．只 有波线才表示波的传播方向，选项C正确，D错误． 答案：BC
(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．
高中物理 第12章 机械波 12.5 多普勒效应 12.6 惠更斯原理学案新人教版选修3-4
多普勒效应惠更斯原理学习目标：1.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象.2.知道什么是波面和波线.3.了解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释波的反射与折射现象．学习重点：多普勒效应、惠更斯原理必须掌握的重要内容和规律：一、多普勒效应1．定义：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫做多普勒效应．2．成因(1)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)的数目是一定的，观察到的频率等于波源振动的频率．(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)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小．3．应用(1)测车辆速度；(2)测星球速度；(3)测血流速度．4.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，变化的是观察者接收到的频率．（3）当波源与观察者相互接近时，f观察者变大，音调变高．如图甲中波源S不动，观察者A向B运动和图乙中观察者A不动，波源由S1向S2运动；当波源与观察者相互远离时，f观察者变小，音调变低，如图甲中波源S不动，观察者A向C运动．二、惠更斯原理1．波面和波线(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻振动状态都相同的介质质点所组成的面．波面为球面的波叫球面波，波面是平面的波叫平面波．如图所示．(2)波线：与波面垂直的那些线代表了波的传播方向，叫做波线．2．惠更斯原理(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面．(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向．3.对惠更斯原理的理解(1)惠更斯原理中，同一波面上的各点都可以看做子波的波源．波源的频率与子波波源的频率相等．(2)波线的指向表示波的传播方向．(3)在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直．(4)球面波的波线是沿半径方向的直线，平面波的波线是垂直于波面的平行直线．(5)利用惠更斯原理可以解释平面波和球面波的传播、波的衍射、干涉和折射现象，但无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小关系．4.对波的反射与折射的理解(1)波的反射：反射波的波长、波速、频率跟入射波的相同．(2)波的折射：在波的折射中，波的频率不变，波速和波长发生改变．(3)波在两种介质的界面上发生折射的原因是波在不同的介质中的传播速度不同．目标一、多普勒效应的应用例1、下面哪些应用是利用了多普勒效应( )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．交通警察向行进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．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况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例2、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/h C．等于100 km/h D．无法确定目标二、惠更斯原理的理解例3、关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是( )A．同一波面上的各质点振动情况完全相同B．同一波面上的各质点振动情况可能不相同C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直例4、下列说法正确的是( )A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短B．波发生反射时，波的频率、波长、波速均不变C．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化D．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化。
12.5-6_多普勒效应_惠更斯原理导学方案
课题多普勒效应探究热身一、多普勒效应【观看图片及flash】提出问题：当一辆汽车鸣着喇叭从你身边疾驰而过的时候，你会听到声音有什么变化？现象：当汽车向你驶来时，你感觉声音__________；当汽车离你远去时，你感觉声音_______ 看课本P37什么是多普勒效应？学习交流探究：多普勒效应的成因声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的．总结：典例分析例1.某波源的频率是100Hz,波速是100m/s, 观察者以10m/s的速度快速靠近波源,那么观察者接收到的波的频率是高了还是低了?是多少Hz?若远离呢?例2.如下图由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷。
设波源频率为10Hz，且不运动，而观察者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受不到波，他要怎样运动？B自主检测1、关于多普勒效应，下列说法正确的是_________A．多普勒效应是由于波的干涉引起的B．多普勒效应说明波源的频率发生改变C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的D．只有声波才可以产生多普勒效应2.当火车进站鸣笛时，我们可听到的声调________A．变高B．不变高C．越来越沉D．不知声速和火车车速，不能判断3.关于多普勒效应下列说法中正确的是A、只有声波才有多普勒效应B、光波也有多普勒效应C、只有机械波才有多普勒效应D、电磁波不能发生多普勒效应4.频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动. u以表示声源的速度，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减少, V不变5.下面哪些应用是利用了多普勒效应？（）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、交通警察向行进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，根据接受到的频率发生的变化来知道汽车的速度C、铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况D、有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声确定飞行炮弹是接近还是远去课后练习教材P39 1 2。
高中物理 12.512.6 多普勒效应 惠更斯原理课件 新人教版选修34
典例精析 一、对多普勒效应(xiàoyìng)的理解
例1 关于多普勒效应，以下说法中正确的是( ) A.发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化 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.只有(zhǐyǒu)声波才能产生多普勒效应 解析 由于波源的频率(pínlǜ)只与波源本身在单位时间内 完成的全振动的次数有关，而与波源是否运动或观察者是 否运动的情况均无关系，故第十八A页，选共33页项。 不正确；
是相等的，故B、C选项都是正确的；
一切波都能发生多普勒效应，故D选项不正确.
答案 BC
第十九页，共33页。
典例精析 一、对多普勒效应(xiàoyìng)的理解
例2 如图1甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学 坐在秋千上来回摆动(bǎidòng)，下列关于女同学的感受的 说法正确的是( )
图1
第二十页，共33页。
普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间相发对生运动(xiānɡ duì y
了
.
第六页，共33页。
二、波面、波线、惠更斯原理(yuánlǐ)
问题(wèntí)设 把计一颗石子投到平静的池塘里，会激起一圈圈起伏不平的水
面波向周围传播，你知道向四面八方传播的波峰(波谷)为什 么会组成一个个圆吗？ 答案 因为水波由波源向四周(sìzhōu)传开，向各个方向的 波速都一样，所以向四面八方传播的波峰(波谷)组成一个个 圆.
第三十页，共33页。
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3.(波的折射)一列声波从空气传入水中，已知水中波长 较大(jiào dàB)，则( ) A.声波频率不变，波速变小 B.声波频率不变，波速变大 C.声波频率变小，波速变大 D.声波频率变大，波速不变
高中物理 12.5 多普勒效应 惠更斯原理课件 新人教版选
第5讲 多普勒效应 惠更斯原理
11
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
图2
第5讲 多普勒效应 惠更斯原理
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预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
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
第5讲 多普勒效应 惠更斯原理
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预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
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， 故选项C正确； 发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波 源的频率并没有改变，故选项A错误，B正确； 此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，故选项D正确. 答案 BCD
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.交通警察向行进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.铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况
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
第5讲 多普勒效应 惠更斯原理
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2.成因 (1)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 一定的，观察到的频率 等于波源振动的频率. (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 增加，观察到的频率 增大 ；反之，当波源与观 察者互相远离时，观察到的频率 变小 .
第12章 5 多普勒效应 6 惠更斯原理
5多普勒效应6惠更斯原理一、多普勒效应及其应用1．多普勒效应：由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感到频率改变的现象．2．多普勒效应产生的原因(1)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率变大．(2)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(1)测量汽车速度：交通警车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对照，可得星球的速度．(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．二、波面和波线惠更斯原理1．波面：在波的传播过程中，任一时刻振动状态都相同的介质质点所组成的面．2．波线：与波面垂直指向传播方向的直线，如图所示．3．波的分类(1)球面波：波面是球面的波．(2)平面波：波面是平面的波．4．惠更斯原理(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面．(2)现象解释：只能解释衍射现象中波的传播方向，不能解释波的强度．无法说明衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系．三、波的反射和折射1．反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象．2．折射现象：波从一种介质射入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定会发生多普勒效应．( )(2)火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者．( )(3)波面一定与波线垂直．( )(4)波的传播方向与波面平行．( )(5)入射波的波线与界面的夹角叫入射角．( )2．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E．多普勒效应是牛顿首先发现的3．下列说法中正确的是()A．惠更斯原理能解释波的衍射现象B．声波是球面波C．只有横波才能形成球面波D．只有纵波才能形成球面波E．横波和纵波都能形成球面波4．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________、________.多普勒效应及其应用1．多普勒效应的成因：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．2．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波源＝f观察者，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，音调变低观察者A不动，波源S运动，由S→S2，如图所示f波源＜f观察者，音调变高出一个已知频率的超声波，结果该超声波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的超声波频率比发出的低．(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)若该路段限速为100 km/h，则该轿车是否超速？(3)若该轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？【例2】如图所示，O是一个声波的波源，发出的一系列声波为如图所示的一组圆面，A、B是两个观察者的位置，则下列叙述正确的是()A．波源正向A点移动，A处听到的音调较高B．波源正向A点移动，B处听到的音调较高C．波源正向B点移动，A处听到的音调较高D．波源正向B点移动，B处听到的音调较高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．1 (多选)(2017·湖州市高二下学期期中)火车上有一个声源发出频率一定的音乐．当火车静止，观察者也静止时，观察者听到并记住了这个音乐的音调．以下情况中，观察者听到这个音乐的音调比原来降低的是()A．观察者静止，火车向他驶来B．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动C．观察者静止，火车离他远去D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动[变式训练2](多选)如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400 m/s。
第十二章 5 多普勒效应 6 惠更斯原理
5多普勒效应6惠更斯原理[学习目标] 1.了解多普勒效应，并能运用多普勒效应解释一些物理现象.2.知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理.3.知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射现象，并能用惠更斯原理进行解释．一、多普勒效应[导学探究]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？答案[知识梳理]对多普勒效应的理解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_____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，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是_____的，观察者观察到的频率____波源振动的频率．(2)当波源与观察者相向运动时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目____，观察到的频率_____；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率_____[即学即用]判断下列说法的正误．(1)只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应．()(2)只要观察者在运动，就一定能观察到多普勒效应．()(3)只要波源与观察者之间有相对运动，就一定能观察到多普勒效应．()(4)当发生多普勒效应时，观察者接收到的波的频率可能增大，也可能减小．()(5)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化．()(6)只有声波才能发生多普勒效应．()二、惠更斯原理[导学探究]把一颗石子投到平静的池塘里，会激起一圈圈起伏不平的水面波向周围传播，向四面八方传播的波峰(波谷)是否会组成一个个圆？与这些圆垂直的线能否表示波的传播方向？答案[知识梳理]对惠更斯原理的理解1．波面：在波的传播过程中，任一时刻介质中______的点组成的面叫做波面．2．波线：波线是指与波面垂直的那些线，它代表了波的_____，如图1所示．3．惠更斯原理介质中任一波面上的各点，都可以看做_______________，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的_________就是新的波面．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)在波的传播过程中，介质中所有参与振动的质点都可以看做是新的波源．()(2)子波是真实存在的波．()(3)同一波面上的各质点振动情况可能不相同．()(4)无论怎样的波，波线始终和波面垂直．()三、波的反射和折射[导学探究](1)对着山崖或高墙说话时，能听到回声；夏日的雷声在云层间轰鸣不绝，你知道这是怎么回事吗？(2)如图2所示为两波的示意图，波由介质1进入介质2时频率变化吗？波长变化吗？答案[知识梳理]对波的反射和折射的理解1．波的反射(1)波的反射：波传播过程中遇到介质界面会_____原介质继续传播的现象．(2)反射波的_____、_____、频率跟入射波的相同．(3)波的反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波线和入射波线分别位于法线两侧，反射角_____入射角．2．波的折射(1)波的折射：波从一种介质____另一种介质时，波的___________发生改变的现象．(2)波的折射中，波的_____不变，____和波长发生改变．(3)在波的折射现象中，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种介质中的传播速度跟波在第二种介质中的传播速度之比．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)波向前传播在两介质的界面上要么发生反射，要么发生折射，二者不会同时发生．()(2)波发生反射时波的频率不变，波速变小，波长变短．()(3)波发生折射时波的频率不变，但波长、波速发生变化．()(4)波的折射和反射现象都可以用惠更斯原理解释．()一、多普勒效应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．例1(多选)关于多普勒效应，以下说法中正确的是()A ．发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化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 ．只有声波才能产生多普勒效应针对训练1(多选)火车上有一个声源发出频率一定的音乐．当火车静止，观察者也静止时，观察者听到并记住了这个音乐的音调．以下情况中，观察者听到这个音乐的音调比原来降低的是()A ．观察者静止，火车向他驶来B ．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动C ．观察者静止，火车离他远去D ．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动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．二、惠更斯原理1．惠更斯原理的实质：波面上的每一点(面元)都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络面就是该时刻总的波动的波面．其核心思想是介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的．2．惠更斯原理的局限性波的直线传播、反射、折射等都能用此来进行较好的解释．但是，惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波显然是不存在的．例2(多选)对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是()A ．同一波面上的各质点振动情况完全相同B ．同一波面上的各质点振动情况可能不相同C ．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D ．无论怎样的波，波线始终和波面垂直针对训练2下列说法中正确的是()A ．根据惠更斯原理可知，介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源B ．惠更斯原理只能解释球面波的传播，不能解释平面波的传播C ．若知道某时刻一列波的某个波面的位置，由惠更斯原理可以确定波的传播方向D ．惠更斯原理不能解释波的直线传播，可以解释波的反射与折射等相关现象三、波的反射和折射及应用波的反射和折射问题中的规律(1)频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的．(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变．(3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝vf 可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝vf 可知波长变大；反之变小．例3图3中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()A ．2与1的波长、频率相等，波速不等B ．2与1的波速、频率相等，波长不等C ．3与1的波速、频率、波长均相等D ．3与1的频率相等，波速、波长均不等例4某测量员利用回声测距，他站在两平行墙壁间某一位置鸣枪，经过1s 第一次听到回声，又经过0.5s 再次听到回声，已知声速为340m/s ，则两墙壁间的距离为多少？答案回声测距的三种情况(1)当声源不动时，声波遇到了障碍物后会返回继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下用的时间相等，设经时间t 听到回声，则声源距障碍物的距离为s ＝v 声·t2.(2)当声源以速度v 向静止的障碍物运动或障碍物以速度v 向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为s ＝(v 声＋v )·t2.(3)当声源以速度v 远离静止的障碍物或障碍物以速度v 远离声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s ＝(v 声－v )·t2.1．(多选)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比()A ．波速变大B ．波速不变C ．频率变高D ．频率不变2．关于惠更斯原理，下列说法正确的是()A ．惠更斯原理能够解释所有波的现象B ．子波的波速与频率等于初级波的波速和频率C ．用惠更斯原理不能解释波的衍射现象D ．同一波面上的两个位置的质点振动步调也可能相反3．(多选)对于波的折射现象，下列说法中正确的是()A ．当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线B ．当波垂直界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变C ．在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变D ．波发生折射时一定不会发生反射现象4．某物体发出的声音在空气中的波长为1m ，波速为340m/s ，在海水中的波长为4.5m ．海面上发出的声音经0.4s 听到回声，则海水深为多少？。
山东省专用学年高中物理第十二章机械波第节多普勒效应惠更斯原理讲义含解析新人教版选修.doc
第5、6节多普勒效应惠更斯原理1.多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率都会发生变化的现象。
2．波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大，二者如果远离，观察者接收到的频率减小。
3．利用多普勒效应可以测车辆速度、星球速度、血流速度等。
4．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。
一、多普勒效应1．多普勒效应(1)音调：音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低。
(2)多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。
2．多普勒效应产生的原因(1)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)的数目是一定的，观察者观测到的频率等于波源振动的频率。
(2)当波源与观察者相互靠近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。
二、多普勒效应的应用1．测车辆速度：交警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对照，可得星球的速度。
3．测血流速度：向人体内发射已知频率的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就可得血流速度。
三、惠更斯原理1．波面与波线(1)波面和波线的概念：①波面：波源发出的波，向四周传开，波峰组成了一个个圆，波谷也组成一个个圆，振动状态相同的点都组成了一个个圆，这些圆叫作一个个波面。
②波线：指与波面垂直的那些线，代表了波的传播方向。
如图所示。
(2)波的分类：①球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以波源为球心的一个个球面，波线就是这些球面的半径。
②平面波：指波面是平面的波。
2．惠更斯原理(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。
高中物理 第十二章 机械波(第5课时)多普勒效应 惠更斯原理课件 新人教版选修3-4
• 2．根据多普勒效应，下列说法正确的是 •( )
• A．当波源与观察者有相对运动时，观察 者接收到的频率一定发生变化
• B．当波源与观察者同向运动时，观察者 接收到的频率一定比波源发出的频率低
• C．当波源与观察者相向运动时，观察者 接收到的频率一定比波源发出的频率高
• 2．惠更斯原理
• 波源(1)内容：介质中任一波面上的各点包，络都面可
以看作发射子波的
波面
•
，其后任意时刻，这些子波波在面波前
进方向的
就是新的波面。
• (2)应用：如果知道某时刻一列波的某个 的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以
• [要 点 精 讲] • 1．对惠更斯原理的理解 • (1)惠更斯原理中，同一波面上的各点都可
，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
，变化的是观察者接收到的频率。 • 3．当声源与观察者相互接近时，f观察者变大，
音调变高。如图1甲中波源S不动，观察者由A 向B运动和图乙中观察者A不动，波源由S1向
图1
• 【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
以看做子波的波源。波源的频率与子波波源 的频率相等。 • (2)波线的指向表示波的传播方向。 • (3)在各向同性均匀介质中，波线恒与波面 垂直。
• 2．对波的反射与折射的理解 • (1)波的反射：反射波的波长、波速、频率
跟入射波的相同。 • (2)波的折射：在波的折射中，波的频率不
变，波速和波长发生改变。 • (3)波在两种介质的界面上发生折射的原因
• 3．下列关于惠更斯原理的说法正确的是 ()
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狭缝的点也就是子波源。因此波可以到达挡板后的位置。 这就是波的衍射现象。
图 12-5-2
图 12-5-3
(2)应用惠更斯原理解释波的反射： 惠更斯原理对波的反射的解释如图 12-5-3 中 a、c、b 是 入射波的波线，a′、c′、b′是反射波的波线。过 a 的入射 点 A 作与波线垂直的波面 AB，在波面 AB 上找三点 A、C、 B 作为子波源，设波速为 v，取时间间隔 Δt＝BBv′；作 Δt 时间后子波源 A、C 发出的子波波面如图中小圆弧所示；画 出子波波面的包络面 A′B′，根据波线与波面的方位关系画 出反射波线 a′、c′、b′，代表了反射波的波线。
(3)应用惠更斯原理解释波的折射现象： 当波由一种介质进入另一种介质时发生偏折的现象叫做波的折射。 用惠更斯原理解释如下： 如图 12-5-4 所示，一束平面波中的波线 a 首先于时刻 t 由介质 1 到 达界面。波线 a 进入介质 2 后，又经过时间 Δt，波线 b 也到达界面。这 时 A、C′两点发出的子波的波面如图中两小段圆弧所示，它们的包络 面为图中的 A′B′，这是波进入介质 2 之后的新的波面。由于是两种 不同的介质，其中波的传播速度 v1、v2 不一定相同，在 Δt 这段时间内， 两条波线 a 和 b 前进的距离 AA′和 BB′也不一定相同。因此波进入第 二种介质后传播方向常常发生偏折。这是波的折射现象。
惠更斯原理及应用 1.波面和波线 (1)波面：从波源出发的波，经过同一 时间到达的各点所 组成的面，如图 12-5-1方向的线，波线与各个波面 总是垂直的。
说明：波面是球面的波为球面波，如空气中的声波。波 面是平面的波为平面波。
2．惠更斯原理 (1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子 波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面 就是新的波面。 (2)包络面：某时刻与子波波面相切的曲面。
②波源和观察者有相对运动。观察者在单位时间内接收到的 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)多普勒效应是波的特性，不只是机械波会产生多普勒效 应，后面所学的光波、电磁波也会产生这一现象。
[特别提醒] 发生多普勒效应是由于波源与观察者发生了相对运动，而与 波源到观察者的距离无关。
解析：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，A 选项正确； 被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其 频率发生变化，由多普勒效应可求出运动物体的速度，B 选项 正确；铁路工人根据振动的强弱而对列车的运动作出判断，C 选项错误；炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的 频率与炮弹的相对运动方向有关，D 选项正确。 答案：ABD
多普勒效应的应用
(1)测车辆速度：交警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对照，可得星球的速度。
(3)测血流速度：向人体内发射已知频率 的超声波，超声波 被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的 频率变化就 可得血流速度。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) (多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应( ) 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．交通警察向行进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，根据接收到的频率发生的 变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理 C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况 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
3．利用多普勒效应可以测车辆速度、星球速度、 血流速度等。
4．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都 可以看做发射子波的波源，其后任意时刻， 这些子波在波前进方向的包络面就是新的 波面。
多普勒效应及产生的原因 [自读教材·抓基础] 1．多普勒效应 (1)音调：音调由 频率决定，频率 高 则音调高，频率 低 则 音调低。 (2)多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离 时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。
[跟随名师·解疑难] 多普勒效应的产生 (1)声源完成一次全振动，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)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。 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。
第 十 二 章
第 5 、 6 节
理解·教材新知 把握·命题热点 应用·落实体验
知识点一 知识点二 知识点三
命题点一 命题点二
课堂双基落实 课下综合检测
第 5、6
多普勒效应 惠更斯原理
1．多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互 相远离时，观察者接收到的波的频率都会 发生变化的现象。
2．波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到 的频率增大，二者如果远离，观察者接收 到的频率减小。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) (多选)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．火车向你驶来时，音调变高，远离你而去时，音调变低 D．大风中，远处人的说话声时强时弱 解析：声波音调的高低由其频率决定，据多普勒效应，当声 源与观察者发生相对运动时，观察者听到的音调会变化，B、 C 正确；声音的强弱由声波的能量决定，声源越近，声波能 量越大，听起来越响亮，但音调不一定变化，A、D 项不是由 多普勒效应造成的，故选择 B、C。答案：BC
(3)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知 道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻波面的位置，从而 可确定波的 前进方向。
3．惠更斯原理的应用 (1)应用惠更斯原理解释波的衍射： 如图 12-5-2 所示，平面波到达挡板上的狭缝 AB，按照惠 更斯原理，波面上的每一点都可以看做子波的波源，位于
2．多普勒效应产生的原因 (1)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)的数目是一定的，观察者观测到的频率等于波源振动的 频率。 (2)当波源与观察者相互靠近时，1 s 内通过观察者的波峰 (或密部)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观 察者互相远离时，观察到的频率变小。