资源简介

(共34张PPT)
5　多普勒效应
素养 目标定位
目标素养
1.知道什么是多普勒效应,知道它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象,形成正确的物理观念
2.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别,培养科学思维能力
3.了解多普勒效应的一些应用,培养学生观察生活,掌握知识,运用知识的能力
知识概览
课前 基础认知
一、多普勒效应
1.定义: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。这种现象叫作多普勒效应。
2.多普勒效应产生的原因。
(1)当波源与观察者相互接近时,单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目　增加　,观测到的频率　大于　波源的频率,即观察到的频率　增加　。
(2)当波源与观察者相互远离时,观察到的频率　变小　。
微思考1 火车进站和出站时,坐在火车上的乘客能感受到汽笛的音调发生变化吗,为什么 路旁的人呢
提示:坐在火车上的乘客不能感受到汽笛音调的变化,因为声源相对听者是静止的,路旁的人能感受到汽笛音调发生变化,是因为声源相对听者是运动的。
二、多普勒效应的应用
1.测量汽车速度: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。
2.测血液流速: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。
3.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,就可以算出星球靠近或远离我们的速度。
微思考2 有经验的铁路工人为什么可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢
提示:若火车靠近工人,工人感觉汽笛声的音调升高,速度越快,音调越高,反之相反。铁路工人通过判断火车汽笛声音调的高低从而判断火车的运行方向和快慢。
课堂 重难突破
一 多普勒效应的理解
问题探究
新型列车动车组速度可达487.3 km/h,对于该车汽笛声的音调,不同观察者听到的音调不同。
探究1:站在车运动前方路旁的观察者听起来音调偏高还是偏低 站在车运动后方路旁的观察者听起来音调偏高还是偏低
提示:偏高;偏低。
探究2:迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样 此时列车汽笛声的音调变化了吗
提示:偏高;不变。
探究3:坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样
提示:不变。
归纳总结
1.波源频率。
波源完成一次全振动,向外发出一个波长的波,称为一个完全波。频率表示完成的全振动的次数与所用时间的比值。因此波源的频率又等于波源发出的完全波的个数与所用时间的比值。
2.接收频率。
(1)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。
(2)波源和观察者有相对运动。观察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变化,即感觉到波的频率发生变化。
波源与观察者如果相互靠近,观察者接收到的频率增大;二者如果相互远离,观察者接收到的频率减小。
3.音调。
音调由频率决定,频率高则音调高,频率低则音调低。观察者听到的声音的音调,是由观察者接收到的频率,即单位时间内接收到的完全波的个数决定的。
4.成因。
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。
5.相对位置变化与频率的关系(规律)。
典型例题
【例1】 (多选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz,在汽车向你驶来又擦身而过的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率大于300 Hz
B.当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率小于300 Hz
C.当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率大于300 Hz
D.当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率小于300 Hz
答案:AD
解析:当汽车向你驶来时,两者距离减小,你单位时间内接收的完全波个数增多,频率升高,将大于300 Hz,故选项A正确;当汽车和你擦身而过后,两者距离变大,你单位时间内接收的完全波个数减少,频率降低,将小于300 Hz,故选项D正确。
二 多普勒效应的应用
问题探究
警车鸣笛从你身边飞速驶过,对于警车向你靠近和警车远离的过程,你会听到警笛的声音在变化。
探究1:你听到警笛的音调有何不同
提示:警车驶来时,音调变高;警车远离时音调变低。
探究2:实际上警笛的音调会变化吗
提示:实际上警笛的音调不会变化。
探究3:听到音调发生变化的原因是什么
提示:警车与观察者如果相互靠近,观察者接收到的频率增大;两者如果相互远离,观察者接收到的频率减小,因此会感觉警笛音调变化。
归纳总结
多普勒效应的判断方法。
(1)确定研究对象(波源与观察者)。
(2)确定波源与观察者是否有相对运动。若有相对运动,能发生多普勒效应,否则不发生。
(3)判断:当两者远离时,观察者接收到的波的频率变小;靠近时,观察者接收到的波的频率变大,但波源的频率不变。
典型例题
【例2】 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超声波,结果该超声波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到的超声波频率比发出的低。
(1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低属于　 。
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,则该轿车是否超速
答案:超速
C
解析:(1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低,此现象为多普勒效应,选项C正确。
(2)因巡警车接收到的频率变低,由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离,而巡警车车速恒定且在轿车后面,所以轿车车速比巡警车车速大,故该轿车超速。
成 果 验 收 站
1.(多选)下列哪些现象是多普勒效应(　　)
A.远去的汽车声音越来越小
B.飞机迎面飞来,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
答案:BC
解析:A项和D项中所说的现象是能量传播的问题,不是多普勒效应,B、C两项所发生的现象是多普勒效应。
2.如图所示,向右匀速运动的小车发出频率为f的声波,静止在车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1,静止在车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2,则(　　)
A.f1>f B.f>f2
C.f1答案:C
解析:根据多普勒效应,因A相对声源远离,可知接收到声波的频率减小,即f1f,综上分析可得f13.在火车站台上,许多乘客在等候列车,此时一列火车鸣笛进站。火车向人驶近时,人耳听到的火车喇叭声的频率与原来的频率相比,会(　　)
A.变低 B.变高
C.先变高后变低 D.先变低后变高
答案:B
解析:根据多普勒效应,当波源(火车)向观察者(乘客)靠近时,观察者接收到的频率会高于波源原始频率,当波源远离时,接收频率会低于原始频率。火车向人驶近时,人耳听到的火车喇叭声的频率与原来的频率相比会变高,选项B正确。
4.一辆救护车在道路上匀速行驶时,用软件拟合其产生的声波的图样如图所示,图中的圆表示波峰。下列说法正确的是
(　　)
A.该图表示的是干涉现象
B.左侧波的频率小于右侧波的频率
C.前侧波的频率大于后侧波的频率
D.单位时间内前侧接收的完全波个数与后侧的相同
答案:C
解析:题图表示的是多普勒效应,选项A错误;根据波的图样可知,前侧形成的波纹比较密,后侧形成的波纹比较稀,由多普勒效应可知,前侧波的频率大于后侧波的频率,左侧波的频率等于右侧波的频率,救护车向前运动,单位时间内前侧接收的完全波个数比后侧的多,选项C正确,B、D错误。
5.(多选)在下列现象中,可以用多普勒效应解释的有(　　)
A.雷雨天看到闪电后,稍过一会儿才能听到雷声
B.超声波被血管中的血流反射后,探测器接收到的超声波频率发生变化
C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声,音调会变低
D.同一声源发出的声波,在空气和水中传播的速度不同
答案:BC
解析:不能同时看到闪电和听到雷声是因为声音的传播速度比光的传播速度慢,所以选项A错误;超声波遇到血液中的血小板等细胞并发生反射时,由于血小板等细胞的运动会使得反射声波的频率发生变化,选项B正确;列车和人的相对位置变化了,所以听到的声音频率发生了变化,所以选项C正确;波的传播速度不一样是由于介质不一样,选项D错误。
6.如图分别反映了飞机以三种速度在空中(不考虑空气的流动)水平飞行时,产生声波的情况。图中一系列圆表示声波的传播情况,A表示飞机的位置。请你利用给出的图,确定飞机飞行速度最大的是　　　　　　(选填“甲”“乙”或“丙”)。
答案:丙
解析:飞行速度最大的是丙图中飞机,对于丙图,飞机飞行速度大于声波的速度。

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