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新人教版 选择性必修一
第三章 机械波
第5节 多普勒效应
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。这到底是怎么回事？
新课引入
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，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。的现象。（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）．
奥地利物理学家多普勒（1803——1853）
学习任务一：多普勒效应
1.实验演示
学习任务一：多普勒效应
听到的声音的音调在变化
频率
1.实验演示
学习任务一：多普勒效应
2.模拟实验
当波源和观察者都相对介质静止时。
1.如图，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。
观测者每分钟观察人数等于“过人频率”
S
A
设波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
学习任务一：多普勒效应
当波源相对介质静止，观察者朝波源运动时
2.如图，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。
观测者每分钟观察人数大于“过人频率”
设波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
B
A
S
学习任务一：多普勒效应
当波源相对介质静止，观察者远离波源运动时
3.如图，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。
观测者每分钟观察人数小于“过人频率”
设波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
B
A
S
学习任务一：多普勒效应
学习任务一：多普勒效应
3.思考和讨论
单位时间内，那边接收到的完全波的个数多？
波源的频率：单位时间内波源发出完全波的个数
接收到的频率：单位时间内观察者接收到完全波的个数
总之：当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率增大；相互远离时，观察者接收到的频率减小，距离不变时，观察者接收到的频率也不变（例：二者同速同向运动、波源绕观察者做圆周运动接收到的频率都不变）
4.对多普勒效应的理解：
注意：
①在多普勒效应中，波源的频率是不变的，只是观察者接收到的频率发生了变化
②多普勒效应也是波特有的现象，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应
学习任务一：多普勒效应
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
典例分析
AC
例题1
典例分析
例题2
小明同学将一个以电池为电源的蜂鸣器固定在长竹竿的一端，闭合开关后听到它发出声音。现用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速做圆周转动，蜂鸣器从A转动到B的过程中的某位置，小明及甲、乙三位同学听到蜂鸣器发出声音的频率分别为f1,f2,f3。则（　　）
A．f3 >f1 >f2 B．f1 =f2 =f3 C．f2 >f1 =f3 D．f1 >f2=f3
【答案】A
【详解】多普勒效应是指波源或观察者发生移动而使两者间的位置发生变化，使观察者接收到的频率发生了变化，当蜂鸣器靠近观察者时，听到的蜂鸣器的音调变高，当蜂鸣器远离观察者时，听到的蜂鸣器的音调变低。所以f3 >f1 >f2，故选A。
1.多普勒测速仪
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。
学习任务二：多普勒效应的应用
2.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。
学习任务二：多普勒效应的应用
3.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。
天眼利用多普勒效应观察其他星系
学习任务二：多普勒效应的应用
当堂达标训练
1.(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
BCD
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
ABD
当堂达标训练
3.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，
典例分析
C
当堂达标训练
4. 如图所示为由波源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20 Hz,且不运动,而观察者在1 s内由A运动到B,
观察者接收到多少个完整波 设波速为340 m/s,则要让观察者完
全接收不到波,他每秒要运动多少米
当堂达标训练
[解析] 观察者在单位时间内接收到完整波的个数就等于观察者接收到的频率.如果观察者不动,则1 s内观察者接收的完整波的个数应为20个,然而当观察者从A运动到B的过程中,所能接收到的完整波的个数正好比不运动时少1个,即他只接收到19个完整波.
要想让观察者完全接收不到波,他必须随同所在的波峰一起运动并远离波源.由x=vt得x=340×1 m=340 m,即观察者每秒要远离波源340 m.
5.如图所示,将上下振动的振针水平移动,移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形,下列说法正确的是 ( )
A.振针在向右移动
B.振针在向左移动
C.在A处的观察者,接收到的水波频率不变
D.在A处的观察者,接收到的水波频率变大
A
当堂达标训练
[解析] 振针前进方向上的水波变得密集,在其移动反方向的水波变得稀疏,因此振针在向右移动,选项A正确,B错误;
波源远离观察者时,观察者接收到的频率变小,即在A处的观察者,接收到的水波频率变小,选项C、D错误.

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