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(共28张PPT)
3.5多普勒效应
选择性必修第一册&第三章 机械波
仔细听,注意除音量大小以外声音还有什么变化
课堂引入
现象：当火车向你驶来时，感觉音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低。（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）．
多普勒效应：当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率发生变化的现象，叫多普勒效应.
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上面描述的现象。
问题：为何有这样的现象？
一、多普勒效应—定义
①波源振动频率f：
②观测者接收的频率f ′ :
1.几个基本概念
究竟波源的频率和观测者接收到的频率关系如何？
波源每进行一次全振动，就向外发出一个波，称为一个完全波，波源的频率就等于单位时间内发出的波的个数。
单位时间内观测者接收的完整波的个数。它决定了观察者听到的声音的音调。
知识讲解
二、多普勒效应的解释—基本概念
二、多普勒效应的解释—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 ′ = f
（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 ′ > f
（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 ′ < f
二、多普勒效应的解释—模拟实验
在模拟实验中，人不表示介质中的质点，只代表传播中的波峰或者波谷，于是“过人频率”就代表波的频率。
二、多普勒效应的解释—模拟实验
多普勒效应的解释
二、多普勒效应的解释—理解
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波源发出
观察者接收
结论一
波源的频率一定时，若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.
1.当波源和观察者相对静止时
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注意观看静等10s
知识讲解
二、多普勒效应的解释—理解
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靠近波源
远离波源
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波源发出
观察者接收
观察者接收
波源的频率一定时，若波源静止，当观察者靠近波源时，观察者接收到的频率增大，当观察者远离波源时，观察者接收到的频率减小.
结论二
2.波源静止，观察者运动
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注意观看静等10s
二、多普勒效应的解释—理解
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靠近观察者
远离观察者
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波源发出
观察者接收
观察者接收
波源的频率一定时，若观察者静止，当波源接近观察者时，观察者接收到的频率增大，当波源远离观察者时，观察者接收到的频率减小.
结论三
3
3.观察者静止，波源运动
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注意观看静等10s
二、多普勒效应的解释—理解
运动和频率的关系
波源的运动情况 观察者运动情况 频率的关系 波源静止 观察者静止 观察者接收频率 波源的频率
波源静止 观察者朝着波源运动 波源静止 观察者远离波源运动 波源朝着观察者运动 观察者静止 波源远离观察者运动 观察者静止 等于
大于
大于
小于
小于
二、多普勒效应的解释—理解
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。
①波源朝观察者运动时
②波源远离观察者运动时
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。
多普勒效应成因总结
二、多普勒效应的解释—理解
实验演示
思考：多普勒效应在生活中有什么应用？
一、多普勒效应—实验
多普勒测速
1.雷达测速仪：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。
知识讲解
二、多普勒效应的应用
2.测血液流速(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。这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。
经颅多普勒检查
彩超
二、多普勒效应的应用
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。
天眼利用多普勒效应观察其他星系
3.观察星球的运动
二、多普勒效应的应用
距离不变
相互远离
相互靠近
观测的频率小于静止时发光频率
观测的频率大于静止时发光频率
观测的频率等于静止时发光频率
“蓝移”
“红移”
二、多普勒效应的应用
3.观察星球的运动
4.军事应用：脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪
中国的歼20第五代隐身战机
中国的武直19武装直升机
二、多普勒效应的应用
多普勒效应
①定义：当波源和观察者之间有相对运动时，使观察者接收到的频率发生变化的现象。
②成因：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。
③应用：多普勒测速、彩超等。
课堂总结
【典例1】（多选）下列哪些现象属于多普勒效应(　　)
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;驶离你而去时, 音调变低
D.大风中, 远处人的说话声时强时弱
【正确答案】BC
课堂练习
【典例2】（多选）下列哪些现象属于多普勒效应(　　)
A．利用地球上接收到的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，根据接收到的电磁波频率发生的变化，就能知道汽车的速度，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就能判断飞行的炮弹是接近还是远去
【正确答案】ABD
课堂练习
【典例3】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
【正确答案】A
课堂练习
【典例4】超声波是一种频率高于20000Hz的声波，波长很短，广泛应用于生活与生产实践．关于超声波及应用，下列说法中正确的是（　　）
A．在同种介质中，超声波的速度大于次声波的速度
B．超声波的频率越高衍射本领越强
C．高速公路上的测速仪发出超声波波长大于所接收波的波长，说明此时车正在靠近测速仪
D．“彩超”检查身体时，超声波迎着血液流动方向发射，仪器接收到的反射回波的频率低于其发射的超声波的频率
【正确答案】C
课堂练习
【典例5】单音源发生器装置在小车上，其发音频率为f0。图1中小车沿一圆形跑道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为f1；图2中小车沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上，丙在乙的右侧，观察者乙测得频率为f2，观察者丙测得频率为f3，则（　　）
A．
B．
C．
D．f1时而大于f0时而小于f0，
【正确答案】C
课堂练习
【典例6】如图所示，静止的雷达测速仪a发射频率为f0的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车b反射后，又被a接收到。则（　　）
A．a接收到b的反射波频率等于f0
B．a的发射波与b的反射波相遇会发生干涉
C．反射波在空气中的传播速度与b运动速度有关
D．a根据接收到的反射波的频率可确定b的速度
【正确答案】D
课堂练习
【典例7】（多选）如图甲所示，女同学站立不动吹口哨，一位小女孩坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于小女孩的感受的说法正确的是（　　）
A．小女孩从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．小女孩从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
C．小女孩在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变
D．小女孩在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低
【正确答案】AD
课堂练习
【典例8】（多选）如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x=0处是它初始位置。图示为恰经10个周期时观察到的水面波。下列说法正确的是（　　）
A．位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz
B．位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz
C．水面波的传播速度是0.2m/s，小球匀速移动的速度是0.1m/s
D．水面波的传播速度是0.4m/s，小球匀速移动的速度是0.2m/s
【正确答案】AC
课堂练习

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