3.4 多普勒效应-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（粤教版2019选择性必修第一册）word

第四节　多普勒效应 [学习目标]　1.知道什么是多普勒效应，了解多普勒效应产生的原因.2.了解多普勒效应在生活中的应用，会用多普勒效应解释一些现象． 一、多普勒效应 1．多普勒效应 如果波源或观察者或两者都相对于传播介质运动，那么观察者接收到的频率与波源发出的频率不相同，这种现象叫作多普勒效应． 2．多普勒效应产生的原因 (1)当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率． (2)当波源与观察者相互接近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加(选填“增加”或“减小”)，观测到的频率增加(选填“增加”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小(选填“增加”或“减小”)． 二、多普勒效应的应用 1．多普勒测速 (1)铁路工人可以从笛声判断火车的运行方向和快慢． (2)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． (3)由地球上接收遥远天体发出的光波的频率，可以判断遥远天体相对地球的运动速度． 2．应用多普勒效应跟踪人造地球卫星． 3．利用超声波测血流速度 医生向人体内发射频率已知的超声波，测出被血管中的血流反射后的波的频率变化，就可知道血流的速度． 1．判断下列说法的正误． (1)发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化．(　×　) (2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应．(　×　) (3)当观察者远离波源运动时，观察者接收到的波的频率变大．(　×　) (4)多普勒效应是由于波的干涉引起的．(　×　) 2．如图1表示产生机械波的波源S做匀速运动的情况，图中的实线表示波峰．该图表示____________现象，观察到波的频率最高和最低的位置分别是________、________. 图1 答案　多普勒效应　A　B 一、多普勒效应 导学探究 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．思考下列问题：(1)你听到警笛的音调有何不同？(2)实际上警笛的音调会变化吗？(3)听到音调发生变化的原因是什么？ 答案　(1)警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低． (2)实际上警笛的音调不会变化． (3)警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增加；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小，因此会感觉警笛音调变化． 知识深化 1．相对位置变化与频率的关系 相对位置 图示 结论 波源S和观察者A相对静止 f观察者＝f波源 音调不变 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观察者>f波源，音调变高；若远离波源，由A→C，则f观察者<f波源，音调变低 观察者A不动，波源S运动，由S→S′ f观察者>f波源 音调变高 2．成因归纳 根据以上分析可以知道，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，且两者间距发生变化． 关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　) A．发生多普勒效应时，波源频率发生了变化 B．要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动且两者间距发生变化 C.火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高 D．只有声波才能发生多普勒效应 答案　B 解析　发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化．波源和观察者必须有相对运动，且两者间距发生变化才能发生多普勒效应，故A错误，B正确；根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高，听到的声音音调变高，当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，听到的声音音调变低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误． 针对训练1　频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u<v)，f表示接收器接收到的频率．若u增大，则(　　) A．f增大，v增大 B．f增大，v不变 C．f不变，v增大 D．f减小，v不变 答案　B 解析　由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收器接收到的频率f增大，故B项正确． 二、多普勒效应的应用 (多选)下列选项与多普勒效应有关的是(　　) A．科学家用激光测量月球与地球间的距离 B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 C．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度 D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度 答案　BCD 解析　科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光的反射原理，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用超声波的多普勒效应，故B正确