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3.5多普勒效应
第三章 机械波
仔细听汽车、飞机由远而近的鸣笛声，你会发现什么现象？
靠近时，鸣笛声越来越尖锐；远离时，鸣笛声越来低沉。
这到底是怎么回事？
一、多普勒效应
波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化。人们把这种现象叫作多普勒效应。
1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了类似上面描述的现象。
演示
蜂鸣器音调的变化
蜂鸣器靠近观察者时，音调变高（频率变大）蜂鸣器远离观察者时，音调变低（频率变小）
一、多普勒效应
一、多普勒效应
多普勒的模拟实验
（1）观察者静止不动，数经过的队伍中的人数，每分钟假设有30个人经过。f测=f源
（2）当观察者逆着队伍行走时，数经过的队伍中的人数，每分钟将大于30个人经过。f测>f源
（3）当观察者与队伍同向行走且速度比队伍的小时，数经过的队伍中的人数，每分钟将小于30个人经过。f测一、多普勒效应
多普勒成因分析
单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波，故观察者接收到的频率等于波源的频率。
1、波源和观察者没有相对运动时
2、观察者朝波源运动时
观察者在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。
3、观察者远离波源运动时
观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减少。
一、多普勒效应
多普勒成因分析
观察者感觉到波变得密集，即波长减小，接收到的频率增大。
观察者感觉到波变得稀疏，即波长增大，接收到的频率减少。
4、波源朝观察者运动时
5、波源远离观察者运动时
一、多普勒效应
多普勒成因分析
多普勒效应实质：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．
注意：
多普勒效应是观察者接收到的波的频率发生了变化，而波源发出的波的频率并没有改变。
一、多普勒效应
思考与讨论
由照片是否可知，振动片正在向哪个方向移动？单位时间内是水波槽左边接收完全波个数多还是右边接收完全波个数多？
答案：向左边移动，
左边接收完全波个数多
二、多普勒效应的应用
交通警察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。
1.测量汽车速度:
二、多普勒效应的应用
2.测血液流速(彩超):
向人体内发射频率已知的超声波,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。
经颅多普勒检查
彩超
二、多普勒效应的应用
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,就可以算出星球靠近或远离我们的速度。
3.测星球速度:
【典例1】(多选)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
BCD
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，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，选项B正确；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，选项D正确．
【典例2】(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星体发出的光波的频率来判断遥远星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，根据接收到反射的电磁波的频率变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C．铁路工人把耳朵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
ABD
解析：凡是波都具有多普勒效应，利用光波的多普勒效应便可以测定遥远星体相对于地球运动的速度，A正确；B选项是利用多普勒效应的计算公式求出运动物体的速度，B正确；铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运行情况，是利用声音在固体中传播得快的特点，C错；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正确．
【典例3】频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(uA．f增大，v增大 B．f增大，v不变
C．f不变，v增大 D．f减小，v不变
B
解析：本题考查对波速和多普勒效应的理解，机械波在介质中的速度由介质决定，与波的频率、波源的速度无关，因此不论u如何变化，v都不变，声源向着接收器运动，接收器单位时间接收到的完全波的个数增加，波源的速度越大，单位时间接收到的完全波的个数越多，因此u增大时，f增大，B正确．
【典例4】分析下列物理现象：
①“闻其声而不见其人”；②学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；③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．折射、干涉、多普勒效应 B．衍射、干涉、多普勒效应
C．折射、衍射、多普勒效应 D．衍射、多普勒效应、干涉
B
解析：“闻其声而不见其人”是声波的衍射现象；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象；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是多普勒效应，所以选项B正确．

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