高中物理《多普勒效应》

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②波源和观察者有相对运动时，观察者在单位时间内接收到的完全波的 个数发生变化，即接收到的波的频率发生变化。
波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的波的频率增大；二者如果 相互远离，观察者接收到的波的频率减小。
(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声波的频率，即单位时间内接收到 的声波的完全波个数决定的。
的速度。
3．测血流速度：医生向人体内发射 □06 频率已知 的超声波，超声波被血 管中的血流 □07 反射 后又被仪器接收，测出反射波的 □08 频率变化 ，就能
知道血流的速度。
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判一判 (1)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化。( √ ) (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。( × ) (3)只有横波才能发生多普勒效应。( × ) (4)只有声波才能发生多普勒效应。( × ) (5)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。( √ )
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想一想 炮弹由远处飞来从头顶呼啸而过的整个过程中，我们所听到的音调会发 生怎样的变化？为什么？
提示：波源与观察者距离的变化会引起接收频率的变化，声波频率的变 化会引起音调的变化，由于炮弹离我们先变近后变远，所以音调先变高后变 低。
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多普勒效应
1．了解多普勒效应，初步理解多普勒效应的产生原因。 2．能运用多普勒效应解释一些物理现象，了解多普勒效应的应用。
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一、多普勒效应
当波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的 □01 波的频率 都会
发生变化的现象。
二、多普勒效应产生的原因
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例 公路巡警车在高速公路上以 100 km/h 的恒定速度巡查，巡警车向前
方在同一车道上的一辆轿车发出一束已知频率的电磁波，结果该电磁波被此
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。
(1)此现象属于( )
A．波的衍射
B．波的干涉
C．多普勒效应
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提示
(2)发生多普勒效应时，若接收频率变小，说明波源和观察者距离如何变 化？
提示：若接收频率变小，说明波源和观察者距离增大。
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提示
[规范解答] (1)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，故选 C。
(2)因巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，由多普勒效应知巡警车与 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。
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 □01 一定 的，观察者观测到的频率 □02 等于 波源振动的频率。
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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 □03 增加 ，观测到的频率 □04 增加 ；反之，当波源与观察者互相远离时， 观测到的频率 □05 变小 。
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2．多普勒效应成因分析
(1)相对位置变化与频率的关系(规律)
相对位置
图示
波源 S 和观 察者 A 相对 静止
结论 f 波源＝f 观察者
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相对位置
波源 S 不动，观 察者 A 运动，由 A→B 或 A→C
D．波的反射
(2)若该路段限速为 100 km/h，则轿车是否超速？
(3)若轿车以 20 m/s 的速度行进，反射回的电磁波频率应怎样变化？
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(1)多普勒效应的产生原因是什么？ 提示：波源与观察者之间发生了相对运动，导致二者间距改变。
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(3)医用“彩超”：医生向人体发射频率已知的超声波，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，就能知道血流的速度， 据此诊断疾病。
(4)听音辨向：可根据火车汽笛的音调的变化判断火车是进站还是出站； 根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹飞行的方向等。
观察者 A 不动， 波源 S 运动，由 S→S2
图示
结论 若靠近波源，由 A→B，则 f 波源＜f 观察者；若远离波源，由 A→C，则 f 波源＞f 观察者
f 波源＜f 观察者
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(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。
三、多普勒效应的应用
1．测车辆速度：交通警察向行进中的车辆发射 □01 频率已知 的超声波， 同时测量 □02 反射波 的频率，根据反射波频率 □03 变化的多少 就能知道车辆的
速度。
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2．测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的 □04 频率 ，然后与地 球上这些元素 □05 静止 时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们
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提示
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提升训练
对点训练
课堂任务 多普勒效应的理解及应用
1．波源频率、接收频率和音调 (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时，观察者接收到的波的频率等于波源的频率。
3．多普勒效应的应用 (1)测车辆速度：交通警察向行进中的车辆发射一个已知频率的超声波， 波被运动的车辆反射回来时，交通警察根据反射波频率变化的多少可知车辆 的速度。 (2)测天体速度：根据光波的多普勒效应，在地球上接收到的遥远天体上 某些元素发出的光波频率，与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可以 判断遥远天体相对地球的运动速度。