2.4 多普勒效应及其应用 学案-福建省莆田第二中学2020-2021学年高二物理鲁科版选修3-4

2．4《多普勒效应及其应用》学案 学习目标： 知道波的频率与观察者接收到的频率的区别；知道什么是多普勒效应；能运用多普勒效应解释一些物理现象。 基础知识： 多普勒效应 1.多普勒效应现象 由于波源和观察者之间有相对运动而使观察者接收到的波的频率发生变化的现象．它是奥地利科学家多普勒发现的． 多普勒效应是在波与观察者之间有相对运动时产生的现象. 2.多普勒效应的解释 波的频率与观察者接收到的频率 ⑴波的频率等于单位时间内波发出的完全波的个数。这时因为声完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数。 ⑵观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。 多普勒效应的产生 ⑴当波和观察者相对于介质都不动时，观察者接收到波的频率等于波的频率。 ⑵波相对于介质不动，当观察者朝着波运动时，观察者接收到的频率增大；当观察者远离波时，观察者接收到的频率减小。当观察者的速度与波速相等时接收不到波，此时接收到的频率变为零。 ⑶观察者相对于介质不动，当波接近观察者时，观察者接收到的频率增大；波远离观察者时，观察者接收到的频率减小。 多普勒效应的应用： 多普勒效应是波动过程共有的特征.。 测量车辆速度；测量天体运动情况；检查病变，跟踪目的物(如导弹、云层)等等． 重难点理解： 1．发生多普勒效应时几种情况的比较 相对位置 图示 结论 波源S和观察者A相对介质不动 f波源＝f观察者，接收频率不变 波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B则f波源＜f观察者，接收频率变高 若远离波源，由A→C则f波源＞f观察者，接收频率变低 若观察者A不动，波源S运动，由S1→S2 f波源＜f观察者，接收频率变高 2.当波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率f观察者变大，反之观察者接收到的频率f观察者变小． 3．发生多普勒效应时，不论观察者接收到的频率发生了怎样的变化，波源的真实频率并不会发生任何变化． 典例1、以速度v=20m/s奔驰的火车，鸣笛声频率f=275Hz，已知常温下空气中的声速v0=340m/s。当火车驶时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率为多少？当火车驶去时，站在铁道旁的观察者听到的频率又是多少？ 解析：火车向观察者驶（火车接近观察者）时，以观察者为参考系（观察者相对介质静止），声波的波长减小为