资源简介

第5节　多普勒效应
1. 了解多普勒效应及产生原因．
2. 能应用多普勒效应解释一些物理现象．
1. 我们知道音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低．
(1)有经验的铁路工人可以从火车汽笛声判断火车的运行方向和快慢，请你说一说他们是根据什么作出的判断．
(2)演示实验：将小型蜂鸣器安装在长杆的一端，手持长杆的另一端．打开开关，听蜂鸣器发出的声音，将长杆挥动起来，即让蜂鸣器相对于观察者运动起来，再听声音，与刚才的声音进行对比，说说有何不同．
2. 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．他经过认真的研究，发现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．
(1)多普勒效应产生的原因分析：
阅读教材中“多普勒效应的模拟实验”部分，理解多普勒效应产生的原因，完成相对位置变化与频率的关系(规律)的表格：
相对位置 图示 结论
波源S和观察者A相对静止，如图所示 f观察者________(选填“>”“<”或“＝”)f波源，音调________(选填“变高”“变低”或“不变”)
波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图所示 ①若靠近波源，由A→B，则f观察者________(选填“>”“<”或“＝”)f波源，音调________(选填“变高”“变低”或“不变”) ②若远离波源，由A→C，则f观察者________(选填“>”“<”或“＝”)f波源，音调________(选填“变高”“变低”或“不变”)
续表
相对位置 图示 结论
观察者A不动，波源S运动，由S→S′，如图所示 f观察者________(选填“>”“<”或“＝”)f波源，音调________(选填“变高”“变低”或“不变”)
(2)多普勒效应产生的成因归纳：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(距离变化).二者互相靠近时，观察者接收到的频率________，互相远离时，观察者接收到的频率________．
3. 关于多普勒效应，以下说法中正确的是(　　)
A. 发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化
B. 发生多普勒效应时，观察者接收到的频率没有变化
C. 多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动(距离变化)时产生的
D. 只有声波才能产生多普勒效应
阅读教材，说一说如何利用多普勒效应“测车辆速度”“测星球速度”和“测血流速度”的．
1. 下列应用不属于利用了多普勒效应的是(　　)
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波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C. 铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况
D. 有经验的战士利用炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去
2. 关于多普勒效应，下列说法中正确的是(　　)
A. 当波源与观察者有相对运动(距离变化)时，才会发生多普勒效应
B. 当波源与观察者运动的速度相同时，也可能发生多普勒效应
C. 只有机械波才能发生多普勒效应
D. 只要波源运动，就一定会发生多普勒效应
3. 下列情形中，一定导致人听到声音的频率越来越低的是(　　)
A. 声源和人都是静止的，声源振动的频率越来越低
B. 人静止，声源远离人做匀速直线运动，声源振动的频率不变
C. 人静止，声源远离人做匀加速直线运动，声源振动的频率变高
D. 人静止，声源远离人做匀减速直线运动，声源振动的频率变低
4. 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
5. 如图所示，光滑水平细杆两端固定，小滑块与轻弹簧相连，并套在细杆上，轻弹簧左端固定；在小滑块上固定一个能持续发出单一频率声音的蜂鸣器．滑块与蜂鸣器静止时处于O点，现将其拉到N点由静止释放，滑块与蜂鸣器就沿着细杆在M、N之间振动起来．某同学站在右侧，耳朵正好在MN延长线上，滑块与蜂鸣器整体视为质点，则(　　)
A. 该同学听到的蜂鸣器的声音是断断续续的
B. 该同学听到的蜂鸣器振动时的声音总是比静止时音调高
C. 如果增大滑块与蜂鸣器振动的振幅，其振动周期一定增大
D. 滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动
6. 如图所示，中国空间站持续发出频率为f的监测电波，地面监测站先后接收到空间站通过A、B位置时的信号频率分别为fA、fB，则(　　)
A. fA>f>fB
B. fAC. fA＝fBD. fA＝fB＝f
7. 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
第5节　多普勒效应
【活动方案】
活动一：
1. (1)火车靠近时，音调变高；火车远离时，音调变低；由音调的变化可判断火车运行的方向和快慢．
(2)蜂鸣器相对于观察者运动起来后音调发生变化，则接收到的频率发生了变化．
2. (1)＝　不变　>　变高　<　变低　>　变高
(2)增加　变小
3. C　由于波源的频率只与波源本身在单位时间内完成的全振动的次数有关，而与波源是否运动或观察者是否运动的情况均无关系，故A错误；当发生多普勒效应时，由于观察者与波源的相对位置发生了变化，当距离增大时，观察者在单位时间内接收到完全波的个数减少，反之，接收到完全波的个数就增加，可见观察者接收到的频率与波源发出的频率并不一定是相等的，只有当波源与观察者相对静止时二者才是相等的，故B错误，C正确；一切波都能发生多普勒效应，故D错误．
活动二：
测车辆速度：交警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．
测星球速度：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，可得星球的速度．
测血流速度：向人体内发射已知频率的超声波，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可得血流速度．
【检测反馈】
1. C　凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远星体相对地球运动的速度，A正确．被反射的波，相当于一个运动的物体发出的波，其频率发生变化，由多普勒效应的知识可以求出运动物体的速度，B正确．铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动作出判断的，C错误．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运动方向有关，D正确．故选C.
2. A　3. A
4. A　因为巡警车(观察者)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，可判定轿车车速比巡警车车速大，故A正确，B、C、D错误．
5. D　滑块与蜂鸣器沿着细杆在M、N之间振动时，该同学听到的蜂鸣器声音的音调忽高忽低，这是多普勒现象，故A、B错误；滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动，其周期与振幅无关，故C错误，D正确．
6. A　根据多普勒效应，空间站先后经过A、B位置，先靠近地面监测站后逐渐远离监测站，所以接收的信号频率在靠近过程增大，在远离过程频率减小，因此fA>f>fB，故A正确．
7. A　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，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，C、D错误．(共23张PPT)
第三章　
机械波
第5节　多普勒效应
内容索引
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1. 了解多普勒效应及产生原因．
2. 能应用多普勒效应解释一些物理现象．
活 动 方 案
活动一：了解多普勒效应及产生原因
1. 我们知道音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低．
(1)有经验的铁路工人可以从火车汽笛声判断火车的运行方向和快慢，请你说一说他们是根据什么作出的判断．
(2)演示实验：将小型蜂鸣器安装在长杆的一端，手持长杆的另一端．打开开关，听蜂鸣器发出的声音，将长杆挥动起来，即让蜂鸣器相对于观察者运动起来，再听声音，与刚才的声音进行对比，说说有何不同．
【答案】(1)火车靠近时，音调变高；火车远离时，音调变低；由音调的变化可判断火车运行的方向和快慢．
(2)蜂鸣器相对于观察者运动起来后音调发生变化，则接收到的频率发生了变化．
2. 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．他经过认真的研究，发现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．
(1)多普勒效应产生的原因分析：
阅读教材中“多普勒效应的模拟实验”部分，理解多普勒效应产生的原因，完成相对位置变化与频率的关系(规律)的表格：
相对位置 图示 结论
波源S和观察者A相对静止，如图所示 f观察者____________(选填“>”“<”或“＝”)f波源，音调____________(选填“变高”“变低”或“不变”)
波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图所示 ①若靠近波源，由A→B，则f观察者________(选填“>”“<”或“＝”)f波源，音调_________(选填“变高”“变低”或“不变”)
②若远离波源，由A→C，则f观察者________(选填“>”“<”或“＝”)f波源，音调_________(选填“变高”“变低”或“不变”)
＝
不变
>
变高
<
变低
相对位置 图示 结论
观察者A不动，波源S运动，由S→S′，如图所示 f观察者____(选填“>”“<”或“＝”)
f波源，音调______(选填“变高” “变低”或“不变”)
(2)多普勒效应产生的成因归纳：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(距离变化).二者互相靠近时，观察者接收到的频率____________，互相远离时，观察者接收到的频率____________．
>
变高
增加
变小
3. 关于多普勒效应，以下说法中正确的是(　　)
A. 发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化
B. 发生多普勒效应时，观察者接收到的频率没有变化
C. 多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动(距离变化)时产生的
D. 只有声波才能产生多普勒效应
【解析】由于波源的频率只与波源本身在单位时间内完成的全振动的次数有关，而与波源是否运动或观察者是否运动的情况均无关系，故A错误；当发生多普勒效应时，由于观察者与波源的相对位置发生了变化，当距离增大时，观察者在单位时间内接收到完全波的个数减少，反之，接收到完全波的个数就增加，可见观察者接收到的频率与波源发出的频率并不一定是相等的，只有当波源与观察者相对静止时二者才是相等的，故B错误，C正确；一切波都能发生多普勒效应，故D错误．
【答案】C
活动二：了解多普勒效应的一些应用
阅读教材，说一说如何利用多普勒效应“测车辆速度”“测星球速度”和“测血流速度”的．
【答案】测车辆速度：交警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．
测星球速度：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，可得星球的速度．
测血流速度：向人体内发射已知频率的超声波，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可得血流速度．
检 测 反 馈
1
1. 下列应用不属于利用了多普勒效应的是(　　)
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波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C. 铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况
D. 有经验的战士利用炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去
【解析】凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远星体相对地球运动的速度，A正确．被反射的波，相当于一个运动的物体发出的波，其频率发生变化，由多普勒效应的知识可以求出运动物体的速度，B正确．铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动作出判断的，C错误．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运动方向有关，D正确．故选C.
【答案】C
1
2
2. 关于多普勒效应，下列说法中正确的是(　　)
A. 当波源与观察者有相对运动(距离变化)时，才会发生多普勒效应
B. 当波源与观察者运动的速度相同时，也可能发生多普勒效应
C. 只有机械波才能发生多普勒效应
D. 只要波源运动，就一定会发生多普勒效应
【答案】A
3
3. 下列情形中，一定导致人听到声音的频率越来越低的是(　　)
A. 声源和人都是静止的，声源振动的频率越来越低
B. 人静止，声源远离人做匀速直线运动，声源振动的频率不变
C. 人静止，声源远离人做匀加速直线运动，声源振动的频率变高
D. 人静止，声源远离人做匀减速直线运动，声源振动的频率变低
【答案】A
4
4. 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
【解析】因为巡警车(观察者)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，可判定轿车车速比巡警车车速大，故A正确，B、C、D错误．
【答案】A
5
5. 如图所示，光滑水平细杆两端固定，小滑块与轻弹簧相连，并套在细杆上，轻弹簧左端固定；在小滑块上固定一个能持续发出单一频率声音的蜂鸣器．滑块与蜂鸣器静止时处于O点，现将其拉到N点由静止释放，滑块与蜂鸣器就沿着细杆在M、N之间振动起来．某同学站在右侧，耳朵正好在MN延长线上，滑块与蜂鸣器整体视为质点，则(　　)
A. 该同学听到的蜂鸣器的声音是断断续续的
B. 该同学听到的蜂鸣器振动时的声音总是比静止时音调高
C. 如果增大滑块与蜂鸣器振动的振幅，其振动周期一定增大
D. 滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动
【解析】滑块与蜂鸣器沿着细杆在M、N之间振动时，该同学听到的蜂鸣器声音的音调忽高忽低，这是多普勒现象，故A、B错误；滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动，其周期与振幅无关，故C错误，D正确．
【答案】D
5
6
6. 如图所示，中国空间站持续发出频率为f的监测电波，地面监测站先后接收到空间站通过A、B位置时的信号频率分别为fA、fB，则(　　)
A. fA>f>fB
B. fAC. fA＝fBD. fA＝fB＝f
【解析】根据多普勒效应，空间站先后经过A、B位置，先靠近地面监测站后逐渐远离监测站，所以接收的信号频率在靠近过程增大，在远离过程频率减小，因此fA>f>fB，故A正确．
【答案】A
7. 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
【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，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，C、D错误．
【答案】A
7
谢谢观看
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