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第三章 机械波
第5节 多普勒效应
人教版（2019）选择性必修一
目录
一、多普勒效应
二、多普勒效应的模拟实验
三、多普勒效应的运用
听飞机声音的变化
听列车声音的变化
听汽车声音的变化
总结：靠近时音调变高，远离时音调变低.
音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低.
飞机飞近时，轰鸣声越来越尖锐；
飞机飞远时，轰鸣声越来越低沉。
列车靠近时，鸣笛声越来越尖锐； 列车远离时，鸣笛声越来越低沉。
汽车靠近时，鸣笛声越来越尖锐； 汽车远离时，鸣笛声越来越低沉。
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课堂提问
问题1、是由于波源振动的真实频率发生变化而导致的吗？
波源振动的真实频率是保持不变
问题2、生活中的感受：如果一辆静止的汽车停在身边，你 听到的声音音调会有不同吗？
不会
问题3、所以是什么改变了我们听到的声音的频率？
物体的相对运动
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定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫做多普勒效应。
奥地利物理学家
多普勒（1803—1853）
这种现象是奥地利物理学家多普勒在1842年最先发现的。
一、多普勒效应
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（1）波源振动频率f：波源单位时间内的振动次数
（2）接收器的接收频率f ′ :接收器单位时间接收到的完整波的个数
究竟运动和频率的关系如何？
观察者接收到的频率
波源振动的频率
当波源和观察者之间有相对运动时
二、多普勒效应的模拟实验
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观察者在相同时间里接收到波的个数等于波源发出的波的个数，即接受到的频率等于发出的频率。
S
波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
1、当波源和观察者都相对介质静止时
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2、当波源不动，观察者靠近波源时
观察者在相同时间里接收到波的个数大于波源发出的波的个数，即接受到的频率大于发出的频率。
S
波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
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3、当波源不动，观察者远离波源时
观察者在相同时间里接收到波的个数小于波源发出的波的个数，即接受到的频率小于发出的频率。
波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
S
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1.当波源和观察者相对不动时，观察者接收到的频率不变，即“原声原调”。
2.当波源和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；
如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小.
归纳总结
3. 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。
4.多普勒效应是波特有的现象。不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。
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三、多普勒效应的应用
“眼见为实耳听为虚”耳朵有时会欺骗我们，眼睛也不例外!
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20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究旋涡星云发出的光谱时，首先发现了红移现象:在可见光波段，星云与地球的同种元素光谱相比，总朝着频率更低的红光端移动。
应用1、研究天体的运动（电磁波）
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应用2.利用多普勒效应测速
雷达测速仪：交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波（通常是红外线），波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度。
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应用3.医用“彩超”
医生向人体内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。这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。
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应用4.测量其它星系向着还是远离地球运动的速率
理论和实验都证明，光波或电磁波都有多普勒效应，多普勒效应在科学技术中也有着广泛的应用。宇宙中的星球都在不停地运动。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。
哈勃望远镜
拍摄星系
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【学以致用1】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
答案：B
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【学以致用2】(多选)关于多普勒效应,下列说法中正确的是(　 )
A.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率和波源的频率都变化了
B.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化,但波源的频率不变
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,它适用于一切波
答案：BCD
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【学以致用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,且uA. v增大　f 增大 B. v增大　f 不变
C. v不变　f 增大 D. v减小　f 不变
解析:在发生多普勒效应时,声源发出声音在介质中的传播速度是不变的,声源的频率也是不变的,只有接收者收到声音的频率发生变化,故选项C正确。
答案：C
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【学以致用4】(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，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
答案：ABD
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【学以致用5】(多选)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
答案：CD
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【学以致用6】以下关于多普勒效应的说法正确的是(　　)
A.产生多普勒效应时,波源的振动频率发生变化
B.产生多普勒效应时,波源的振动频率并没有发生变化
C.多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化
D.人与波源有相对运动时,接收到的频率一定发生变化
答案：B
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【学以致用7】(多选)上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端后迅速水平旋转，蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化，下列判断正确的是(　 　)
A．旋转时蜂鸣器发出的频率变化了
B．由于旋转，改变了同学们听到的声音频率
C．蜂鸣器音调变高时，一定是向靠近观察者的方向运动
D．音调的忽高忽低是由波的干涉造成的
解析：由多普勒效应知蜂鸣器的频率并没有发生变化，只是同学们感受到的频率发生了变化，当二者靠近时，听到的音调变高，故A错，B、C对．当发生波的干涉时，是声音的强弱发生变化，而不是频率发生变化，故D错．
答案：BC
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【学以致用8】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,结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。
(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,则轿车是否超速
(3)若轿车以20 m/s的速度行进,反射回的频率应怎样变化
C
频率增大
超速
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一、多普勒效应
三、多普勒效应的应用
二、多普勒效应的模拟实验
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