第三章 第四节 多普勒效应-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册同步全程学习全书word（粤教版）

第四节　多普勒效应 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 知道波源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,知道多普勒效应是波特有的现象 科学思维 通过实验了解多普勒效应产生的原因 科学探究 通过改变波源与观察者的距离,培养学生利用控制变量法分析问题的能力 科学态度 与责任 了解多普勒效应在生产和生活中的应用 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、认识多普勒效应 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大;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. 1.定义:波源或观察者或两者都相对于传播介质运动,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.产生原因 (1)波源与观察者相互靠近时,单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加,观察者接收频率大于波源的频率,即观察者接收频率变大. (2)波源与观察者相互远离时,观察者接收频率变小. 二、多普勒效应的应用 (1)交警是如何利用多普勒效应测量汽车的行驶速度的? 答案:交通警车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)医生是如何利用多普勒效应测量人体内血液流速的? 答案:医生向人体内发射已知频率的超声波,超声波被血管中的血液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. 1.修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢. 2.交警利用超声波的多普勒效应可以测出汽车的速度. 3.根据光的多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的运动速度. 4.利用电磁波的多普勒效应跟踪人造卫星. 5.现代医学应用多普勒超声波对人体内器官进行观察. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.判断正误. (1)当波源和观察者向同一个方向运动时,一定会发生多普勒效应.(　×　) (2)只有声波才能发生多普勒效应.(　×　) (3)声源与观察者相互靠近时,声源的频率增大.(　×　) (4)火车的音调越来越高,说明火车正从远处靠近观察者.(　√　) 2.多普勒效应能否产生与波源和观察者间的距离有关系吗?是不是距离越近,越容易发生多普勒效应? 答案:能否发生多普勒效应仅取决于波源和观察者间的距离是否变化,与距离的大小没有关系. 3.一艘渔船向鱼群发出超声波.若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与渔船发出的超声波相比,其频率如何变化?请说明理由. 答案:频率变高.根据声波的多普勒效应,声源与观察者相互靠近时接收频率变高,所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 探究点　多普勒效应的理解及分析 在学校实验室里,请老师帮助把1 kHz左右的音频声信号用手机录下来,把手机用绳子悬吊在门框的横梁上,播放音频信号,让手机前后摆动起来.你感觉一下声音怎样变化? 答案:当手机向你摆来时音调变高,远离你而去时音调变低. 1.多普勒效应的成因 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. 2.相对位置变化与频率的关系(规律) 相对位置 图示 结论 波源S和观察者A相对静止,如图所示 f波源=f观察者,音调不变 波源S不动,观察者A运动,由A→B或 A→C,如图所示 若靠近波源,由 A→B,则f波源<f观察者,音调变高;若远离波源,由 A→C,则f波源>f观察者,音调变低 观察者A不动,波源S运动,由S→S2,如图所示 f波源<f观察者,音调变高 角度1:多普勒效应的理解 [例1] 如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况,图中的圆表示波峰. (1)该图表示的是　　　　.  A.干涉现象 B.衍射现象 C.反射现象 D.多普勒效应 (2)波源正在移向　　　　.  A.A点 B.B点 C.C点 D.D点 (3)观察到的波的频率最低的点是　　　　.  A.A点 B.B点 C.C点 D.D点 解析:(1)由于题图所示波源左方的波面密集,右方的波面稀疏,可知该图表示的是多普勒效应中波源运动的情况,D选项正确. (2)由于波源左方的波长被压缩,右方的波长被拉长,可知波源正在移向A点,A选项正确. (3)由于波源远离B点,由题图分析可知在B点观察到波的频率最低,B选项正确. 答案:(1)D　(2)A　(3)B 角度2:多普勒效应的应用 [例2] 公