《2018-2019高中物理 第12章 機(jī)械波 12.5 多普勒效應(yīng)課件 新人教版選修3-4.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第12章 機(jī)械波 12.5 多普勒效應(yīng)課件 新人教版選修3-4.ppt（54頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、5多普勒效應(yīng),【自主預(yù)習(xí)】1.多普勒效應(yīng)(1)定義:波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí),接收到的波的_____發(fā)生變化的現(xiàn)象。,頻率,(2)產(chǎn)生的原因:①波源與觀察者相對靜止時(shí),1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是_____的,觀察到的頻率等于波源振動(dòng)的頻率。②當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí),1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目_____,觀察到的頻率_____;反之,當(dāng)波源與觀察者互相遠(yuǎn)離時(shí),1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目_____,觀察到的頻率_____。,一定,增加,增加,減少,變小,,2.多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(1)測車輛速度:交通警向行進(jìn)中的車輛發(fā)射_____已知的超聲波,同時(shí)測量

2、反射波的_____,根據(jù)反射波__________的多少就能知道車輛的速度。(2)測星球速度:測量星球上某些元素發(fā)出的光波的______,然后與地球上這些元素_____時(shí)發(fā)光的頻率對照,可得星球遠(yuǎn)離地球的速度。,頻率,頻率,頻率變,化,頻,率,靜止,,(3)測血流速度:向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波,超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收。測出反射波的_____變化,就可得出血流的速度。,頻率,【預(yù)習(xí)小測】1.(多選)下列哪些現(xiàn)象是多普勒效應(yīng)引起的()A.遠(yuǎn)去的汽車聲音越來越小B.炮彈迎面飛來,聲音刺耳C.火車離你而去,音調(diào)變低D.大風(fēng)中,遠(yuǎn)處人的說話聲時(shí)強(qiáng)時(shí)弱【解析】選B、C。聽到的音調(diào)變化才

3、是多普勒效應(yīng),B、C正確。,2.有經(jīng)驗(yàn)的鐵路養(yǎng)護(hù)人員可以從火車鳴笛的聲音判斷火車的行駛方向。他所利用的應(yīng)是()A.聲波的干涉現(xiàn)象B.聲波的衍射現(xiàn)象C.聲波的多普勒效應(yīng)D.聲波的反射現(xiàn)象【解析】選C。根據(jù)多普勒效應(yīng)現(xiàn)象,當(dāng)火車運(yùn)動(dòng)方向靠近養(yǎng)護(hù)人員時(shí),他聽到的聲音音調(diào)較高,火車遠(yuǎn)離養(yǎng)護(hù)人員時(shí),他聽到的聲音音調(diào)較低。,,3.關(guān)于多普勒效應(yīng),下列說法正確的是()A.多普勒效應(yīng)是由波的干涉引起的B.多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生了改變C.多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的D.只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng),,【解析】選C。多普勒效應(yīng)是由于波源和觀察者之間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的,發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)

4、,波源的頻率不改變。因此,A、B錯(cuò)誤,C正確;一切波都能發(fā)生多普勒效應(yīng),D錯(cuò)誤。,主題一多普勒效應(yīng)【互動(dòng)探究】探究點(diǎn)1蜂鳴器音調(diào)變化將一個(gè)以電池作電源的蜂鳴器固定在長竹竿的一端,閉合開關(guān)后聽一聽它發(fā)出的聲音。請一位同學(xué)用竹竿把蜂鳴器舉起并在頭頂快速轉(zhuǎn)動(dòng),在幾米之外再聽它的聲音。請思考以下幾個(gè)問題:,,,(1)在幾米外聽到的聲音有什么變化?蜂鳴器的這種現(xiàn)象我們稱作什么?提示:當(dāng)蜂鳴器轉(zhuǎn)到靠近觀察者時(shí),聽到的蜂鳴器的音調(diào)變高;當(dāng)蜂鳴器轉(zhuǎn)到遠(yuǎn)離觀察者時(shí),聽到的蜂鳴器的音調(diào)變低。蜂鳴器的這種現(xiàn)象我們叫做多普勒效應(yīng)。,,(2)蜂鳴器發(fā)出的聲音的音調(diào)由什么決定?提示:音調(diào)由頻率決定,頻率大則音調(diào)高,頻率小

5、則音調(diào)低。(3)引起蜂鳴器產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么?提示:蜂鳴器與觀察者之間相對運(yùn)動(dòng)。,探究點(diǎn)2多普勒效應(yīng)如圖所示為“多普勒效應(yīng)”的模擬實(shí)驗(yàn)。請思考下列問題:,,(1)圖甲、乙、丙分別類比什么(丙中觀察者的速度小于隊(duì)伍的行進(jìn)速度)?提示:將隊(duì)伍看作聲源,甲圖類比觀察者不動(dòng),聲源靠近觀察者的情況;乙圖類比觀察者與聲源相向運(yùn)動(dòng)的情況;丙圖類比觀察者與聲源同向運(yùn)動(dòng),且觀察者的速度小于聲源的速度的情況。,,(2)假設(shè)觀察者不動(dòng),隊(duì)伍行進(jìn)速率恒定,此時(shí)“過人頻率”是40人每分鐘。那么實(shí)驗(yàn)乙、丙觀察到的現(xiàn)象是什么?提示:乙圖中觀察者逆著隊(duì)伍行走,每分鐘與觀察者相遇的人數(shù)增加,即“過人頻率”大于40人每分鐘

6、;丙圖中,觀察者順著隊(duì)伍行走,每分鐘與觀察者相遇的人數(shù)減少,即“過人頻率”小于40人每分鐘。,(3)類比多普勒效應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn),討論聲波產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是什么。提示:當(dāng)觀察者和聲源相對靜止時(shí),1s內(nèi)通過觀察者的密部的數(shù)目是一定的,觀察到的頻率等于聲源振動(dòng)的頻率,感覺音調(diào)不變;當(dāng)聲源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí),1s內(nèi)通過觀察者的密部的數(shù)目增加,觀察到的頻率增加,感覺音調(diào)變高;反之,當(dāng)聲源與觀察者互相遠(yuǎn)離時(shí),觀察到的頻率變小,感覺音調(diào)變低。,【探究總結(jié)】1.發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種情況:,,2.多普勒效應(yīng)中的頻率問題:(1)波源的頻率不會(huì)發(fā)生變化。(2)音調(diào)由頻率決定。(3)觀察者感覺到音調(diào)變化是因?yàn)榘l(fā)生相

7、對運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化,并非波源的頻率發(fā)生了變化。,【典例示范】如圖所示,產(chǎn)生機(jī)械波的波源P做勻速運(yùn)動(dòng),圖中圓表示波峰,已知波源的頻率為f0,則下列說法正確的是()A.該圖表示波源正在向A點(diǎn)移動(dòng)B.觀察者在A點(diǎn)接收波的頻率是定值且大于f0C.觀察者在B點(diǎn)接收波的頻率是定值且大于f0D.觀察者在C點(diǎn)或D點(diǎn)接收波的頻率是定值且大于f0,,【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)當(dāng)觀察者與波源的距離減小時(shí),觀察者接收到的頻率變大。(2)當(dāng)觀察者與波源的距離增大時(shí),觀察者接收到的頻率變小。,,【解析】選C。根據(jù)多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因,該圖表示波源正在向B點(diǎn)移動(dòng),故A錯(cuò)誤;當(dāng)波源和觀察者

8、間距變小,觀察者接收到的頻率一定比波源頻率高。當(dāng)波源和觀察者間距變大,觀察者接收到的頻率一定比波源頻率低,故B、D錯(cuò)誤,C正確。,,【探究訓(xùn)練】1.(多選)當(dāng)人聽到聲音的頻率越來越低時(shí),可能是因?yàn)?)A.聲源和人都是靜止的,但是聲源振動(dòng)頻率越來越低B.人靜止,聲源遠(yuǎn)離人做勻速直線運(yùn)動(dòng),且聲源的頻率不變,,C.人靜止,聲源遠(yuǎn)離人做勻加速直線運(yùn)動(dòng),且聲源的頻率不變D.聲源靜止,人遠(yuǎn)離聲源做勻加速直線運(yùn)動(dòng),且聲源的頻率不變,,【解析】選A、C、D。當(dāng)人聽到聲音的頻率越來越低時(shí),有兩種情況:一是聲源和人都是靜止的,但是聲源振動(dòng)頻率越來越低;二是人和聲源發(fā)生相對遠(yuǎn)離的運(yùn)動(dòng),且相對速度越來越大時(shí),A、C、

9、D正確。當(dāng)人靜止,聲源遠(yuǎn)離人做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),與聲源靜止時(shí)相比較,人聽到的音調(diào)變低,但不是越來越低,故B錯(cuò)誤。,,2.(2018西安高二檢測)頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)。以u表示聲源的速度,v表示聲波的速度(u

10、速度不變。選項(xiàng)B正確。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng),以下說法正確的有()A.只有機(jī)械波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)B.機(jī)械波、電磁波、光波等均能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)C.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化D.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化,,【解析】選B、D。多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征,無論是機(jī)械波、電磁波還是光波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng),產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化,而波源的頻率不變,故B、D正確,A、C錯(cuò)誤。,,2.(多選)假如一輛汽車在靜止時(shí)喇叭發(fā)出聲音的頻率是300Hz,在汽車向觀察者駛來又擦身而過的過程中,下列說法正確的是()A.當(dāng)汽車向觀

11、察者駛來時(shí),聽到喇叭聲音的頻率大于300HzB.當(dāng)汽車向觀察者駛來時(shí),聽到喇叭聲音的頻率小于300Hz,,C.當(dāng)汽車和觀察者擦身而過后,聽到喇叭聲音的頻率大于300HzD.當(dāng)汽車和觀察者擦身而過后,聽到喇叭聲音的頻率小于300Hz,,【解析】選A、D。當(dāng)汽車向觀察者駛來時(shí),兩者距離減小,單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收的聲波個(gè)數(shù)增多,頻率升高,將大于300Hz,故A選項(xiàng)正確;當(dāng)汽車和觀察者擦身而過后,兩者距離變大,單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收的聲波個(gè)數(shù)減少,頻率降低,將小于300Hz,故D選項(xiàng)正確。,,【通法悟道】畫力的圖示的方法和步驟(1)確定研究對象。(波源與觀察者)(2)確定波源與觀察者是否有相對運(yùn)動(dòng)。若有

12、相對運(yùn)動(dòng),能發(fā)生多普勒效應(yīng),否則不發(fā)生。(3)當(dāng)兩者遠(yuǎn)離時(shí),觀察者接收到的波的頻率變小,靠近時(shí)觀察者接收到的波的頻率變大,但波源的頻率不變。,,主題二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用【互動(dòng)探究】1.有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車的汽笛聲中判斷出火車的運(yùn)行方向,其原因是什么?提示:利用多普勒效應(yīng)。火車運(yùn)行方向不同時(shí),鐵路工人接收到聲音的頻率不同,感覺到的聲音的音調(diào)不同,因此可以從汽笛聲中判斷出火車的運(yùn)行方向。,,2.公路巡警開車在高速公路上以規(guī)定的最高限速巡查,在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波,結(jié)果該電磁波被那輛轎車反射回來時(shí),巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低,則該車是否超速?,,提示:

13、因巡警車接收到的頻率比發(fā)出時(shí)低,由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離,而巡警車車速恒定且在后面行駛,可判斷轎車車速比巡警車車速大,故該車超速。,,3.你還能說出多普勒效應(yīng)的應(yīng)用嗎?提示:多普勒雷達(dá)、檢測海洋污染等。,,【探究總結(jié)】多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(1)多普勒效應(yīng)測車速。(2)醫(yī)用彩色超聲波測定心臟跳動(dòng),了解血管血流等情況。,,(3)電磁波的多普勒效應(yīng)為跟蹤目標(biāo)物(如導(dǎo)彈、云層等)提供了一種簡單的方法。在軍事、航天、氣象預(yù)報(bào)等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。(4)用多普勒效應(yīng)測量其他星系向著或遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率。,,【典例示范】沿直線行駛的汽車通過某觀測站時(shí),觀察到汽車發(fā)出的聲音的頻率由1200Hz下降為1

14、000Hz,已知空氣中聲速為340m/s,求車速。,,【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn):(1)觀察的頻率由高到低,說明汽車先靠近觀察者運(yùn)動(dòng),然后又背離觀察者運(yùn)動(dòng)。(2)接收到的聲波的頻率變化時(shí),聲速不變。(3)頻率升高時(shí),對應(yīng)波長變短,頻率降低時(shí),對應(yīng)波長變長。,,【解析】當(dāng)汽車駛向觀測站時(shí),波長被壓縮為λ1=λ-v車T,觀測到的頻率f1=①同理,當(dāng)汽車遠(yuǎn)離觀測站時(shí),波長變?yōu)棣?=λ+v車T,觀測到的頻率f2=②由①、②得v車==30.9m/s答案:30.9m/s,【探究訓(xùn)練】1.(2018天水高二檢測)下面描述沒有利用多普勒效應(yīng)的是()A.利用在地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙

15、遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動(dòng)速率B.交通警察向行駛中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的超聲波,波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來,根據(jù)接收到的波的頻率發(fā)生的變化,就知道汽車的速度,以便于進(jìn)行交通管理,,C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況D.有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲可判斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)去,【解析】選C。凡是波都具有多普勒效應(yīng),因此利用光波的多普勒效應(yīng)便可以測定遙遠(yuǎn)星體相對地球運(yùn)動(dòng)的速率;被反射的超聲波,相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)出的超聲波,其頻率發(fā)生變化,由多普勒效應(yīng)的計(jì)算公式可以求出運(yùn)動(dòng)物體的速度;鐵路工人是根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對列車的運(yùn)動(dòng)做出判斷的;炮彈飛行,與空氣摩擦產(chǎn)生聲波,人耳接收到的頻率與炮彈

16、的相對運(yùn)動(dòng)方向有關(guān),故只有選項(xiàng)C不是利用多普勒效應(yīng)。,2.(2018杭州高二檢測)關(guān)于多普勒效應(yīng)的敘述,下列說法正確的是()A.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化B.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者和波源之間發(fā)生了相對運(yùn)動(dòng)C.甲、乙兩列車相向行駛,兩車均鳴笛,且所發(fā)出的笛聲頻率相同,乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他所聽到的乙車笛聲頻率,,D.多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)中有十分廣泛的應(yīng)用。醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波,經(jīng)人體血管中血流反射后又被儀器接收,測出反射波的頻率變化,就能知道血流的速度。這種方法俗稱“彩超”,可以檢查心臟、大腦的病變,【解析】選D。多普勒效應(yīng)說明觀察者與波源有相對運(yùn)

17、動(dòng)時(shí),接收到的波頻率會(huì)發(fā)生變化,但波源的頻率不變,故A錯(cuò)誤;產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者和波源之間距離發(fā)生變化,而相對運(yùn)動(dòng)時(shí),距離不一定變化,故B錯(cuò)誤;甲、乙兩列車相向行駛,兩車均鳴笛,且所發(fā)出的笛聲頻率相同,乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率變大,他所聽到的乙車笛聲頻率不變,故C錯(cuò)誤;測出反射波的頻率變化就能知道血流的速度,這種方法俗稱“彩超”,是利用多普勒效應(yīng)原理,故D正確。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)(2018揚(yáng)州高二檢測)下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法,正確的是()A.醫(yī)院檢查身體用的“B超”儀運(yùn)用了多普勒效應(yīng)原理B.不僅機(jī)械波,電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng),,C.由地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波發(fā)生“紅移”現(xiàn)象(各條譜線的波長均變長),可以判斷遙遠(yuǎn)天體正靠近地球D.靜止的觀察者聽到某個(gè)單一頻率聲源發(fā)出的聲音頻率越來越高,說明聲源正在遠(yuǎn)離觀察者,,【解析】選A、B。醫(yī)院檢查身體用的“B超”儀是通過測出反射波的頻率變化來確定血流的速度,顯然是運(yùn)用了多普勒效應(yīng)原理,A正確;多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象,B正確;當(dāng)波源與觀測者相互靠近時(shí),觀測到的頻率增加,反之,當(dāng)波源與觀測者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀測到的頻率減小,D錯(cuò)誤;“紅移”現(xiàn)象中各條譜線的波長均變長,即頻率變小,因此遙遠(yuǎn)天體應(yīng)正在遠(yuǎn)離地球,C錯(cuò)誤。,【課堂小結(jié)】,