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成才之路 物理 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 選修3 4 機(jī)械波 第十二章 第五節(jié)多普勒效應(yīng) 第十二章 生活中我們能否從飛機(jī)轟鳴聲調(diào)的高低 判斷它是從遠(yuǎn)處飛來(lái) 還是掠過(guò)頭頂而去 站在馬路邊 一輛響著喇叭的汽車從身邊駛過(guò) 你聽(tīng)到的喇叭音調(diào)是否變化 1 音調(diào)音調(diào)由頻率決定 頻率高則音調(diào) 頻率低則音調(diào) 2 響度響度由振幅決定 振幅大則響度 振幅小則響度 音調(diào)與響度 高 低 大 小 1 定義多普勒效應(yīng)指由于波源與觀察者之間有 使觀察者感到 變化的現(xiàn)象 多普勒效應(yīng) 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 頻率 2 現(xiàn)象分析 1 波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí) 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰 或密部 的數(shù)目是 的 觀察者感覺(jué)到的頻率 波源振動(dòng)的頻率 2 波源與觀察者相互靠近時(shí) 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰 或密部 的數(shù)目 觀察者感覺(jué)到的頻率 波源的頻率 即感覺(jué)到的頻率 3 波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí) 觀察者感覺(jué)到的頻率 一定 等于 增加 大于 增加 變小 3 應(yīng)用 1 交通大城市中的一些路段通常需限制車速 如學(xué)校附近 可在公路上安裝 便可監(jiān)視到過(guò)往車輛的行駛速度是否符合要求 2 測(cè)天體運(yùn)動(dòng)通過(guò)測(cè)量某天體上元素發(fā)出的光波的 就可以算出此天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)情況 多普勒測(cè)速儀 頻率 3 醫(yī)療醫(yī)院里用的 通過(guò)測(cè)定 可以檢查大腦 眼底等處的血管病變 4 軍事以炮彈飛行的 判斷炮彈的飛行方向 彩超 血液流速 尖叫聲 一 發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種情況 特別提醒 1 無(wú)論什么情況 發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí) 波源與觀察者肯定有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 二者相互靠近時(shí) 觀察者接收到的頻率變高 相互遠(yuǎn)離時(shí) 接收到的頻率變低 2 多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于觀察者距波源多遠(yuǎn) 而是取決于觀察者相對(duì)于波源的運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向 如圖所示 男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨 一位女同學(xué)坐在秋千上來(lái)回?cái)[動(dòng) 下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說(shuō)法正確的是 A 女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高B 女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高C 女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí) 她感覺(jué)哨聲音調(diào)不變D 女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí) 她感覺(jué)哨聲音調(diào)變低答案 AD解析 女同學(xué)蕩秋千的過(guò)程中 只要她有向右的速度 她都有靠近聲源的趨勢(shì) 根據(jù)多普勒效應(yīng) 她都感到哨聲音調(diào)變高 反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí) 她感到音調(diào)變低 選項(xiàng)A D正確 B C錯(cuò)誤 二 多普勒效應(yīng)及超聲波的應(yīng)用1 多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 1 多普勒效應(yīng)測(cè)車速 2 醫(yī)用彩色超聲波測(cè)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(jiǎn)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(cè)量其他星系向著或遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率 2 超聲波及其應(yīng)用 1 定義 頻率高于2 104Hz的聲波 2 特點(diǎn) 大功率的超聲波幾乎沿直線傳播 3 應(yīng)用 超聲波洗滌 超聲波碎石 超聲波探測(cè)儀 醫(yī)用彩超等 答案 A 解析 儀器接收到的波的頻率發(fā)生變化 是因?yàn)檠旱牧鲃?dòng)使波源與接收儀器間距離發(fā)生變化 從而發(fā)生了多普勒效應(yīng) 選項(xiàng)A對(duì) B C D錯(cuò) 下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說(shuō)法 正確的是 A 只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)B 當(dāng)觀察者靠近聲源時(shí) 聽(tīng)到聲音的音調(diào)升高 說(shuō)明聲源的頻率升高了C 當(dāng)聲源和觀察者同時(shí)以相同的速度向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí) 不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)D 火車離站時(shí) 站臺(tái)上的旅客聽(tīng)到火車的汽笛音調(diào)降低 對(duì)多普勒效應(yīng)的理解 解析 多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程共有的特征 不僅是機(jī)械波 電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng) A項(xiàng)錯(cuò)誤 發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí) 聲源的頻率并沒(méi)有發(fā)生變化 而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化 B項(xiàng)錯(cuò)誤 當(dāng)波源和觀察者以相同的速度同向運(yùn)動(dòng)時(shí) 兩者之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng) 不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng) C項(xiàng)正確 火車離站時(shí) 站臺(tái)上的旅客和火車相互遠(yuǎn)離 聽(tīng)到火車的汽笛音調(diào)降低 D項(xiàng)正確 答案 CD 如圖分別反映了飛機(jī)以三種速度在空中 不考慮空氣的流動(dòng) 水平飛行時(shí) 產(chǎn)生聲波的情況 圖中一系列圓表示聲波的傳播情況 A表示飛機(jī)的位置 請(qǐng)你利用給出的圖 確定飛機(jī)飛行速度最大的是 選填 甲 乙 或 丙 答案 丙 解析 題圖甲中 飛機(jī)飛到A點(diǎn)時(shí) 聲波已傳播到前面了 即飛機(jī)慢于聲音 題圖乙中飛機(jī)與聲音速度相同 題圖丙中 飛機(jī)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí) 聲波還在后面 故飛機(jī)運(yùn)動(dòng)快于聲音 沿直線行駛的汽車通過(guò)某觀察站時(shí) 觀察到汽車發(fā)出的頻率由1200Hz下降為1000Hz 已知空氣中聲速為340m s 求車速 解析 本題考查了觀察者不動(dòng)而聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生的多普勒效應(yīng) 由題意可知 觀察的頻率由高到低 說(shuō)明波源朝觀察者運(yùn)動(dòng) 爾后又背離觀察者運(yùn)動(dòng) 這是本題的創(chuàng)新之處 當(dāng)汽車駛近觀測(cè)站時(shí) 波長(zhǎng)被壓縮為 1 v車 T 觀測(cè)到的頻率 多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 答案 30 9m s 點(diǎn)評(píng) 當(dāng)觀察者不動(dòng) 聲源運(yùn)動(dòng)時(shí) 聲源兩側(cè)波長(zhǎng)不相等 背離方向波長(zhǎng)變大 接收頻率變小 前進(jìn)方向波長(zhǎng)變小 接收的頻率變大 但無(wú)論哪一方波在介質(zhì)中的傳播速度都不變 它只由介質(zhì)決定 與波源是否運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān) 下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng) A 利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來(lái)判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度B 交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波 波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來(lái) 根據(jù)接收到的頻率發(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判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去答案 ABD 解析 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(cè)定遙遠(yuǎn)星體相對(duì)地球遠(yuǎn)離的速度 A正確 被反射的電磁波 相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)出的電磁波 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 B正確 鐵路工人是根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對(duì)列車的運(yùn)動(dòng)作出判斷的 C錯(cuò)誤 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的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān) D正確