第三章 6 多普勒效应-【金版教程】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修第一册创新导学案word（教科版2019）

6．多普勒效应 1．了解多普勒效应，初步理解多普勒效应的产生原因。2.能运用多普勒效应解释一些物理现象，了解多普勒效应的应用。 一　多普勒效应 1．多普勒效应 当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率不同。这一现象叫作多普勒效应。 2．多普勒效应的成因 (1)波源与观测者相对静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率相同。 (2)当观测者与波源二者相互接近时，观测者在单位时间内接收到的完整波数目增多，接收到的频率大于波源振动的频率。 (3)当观测者与波源二者相互远离时，观测者在单位时间内接收到的完整波数目减少，接收到的频率小于波源振动的频率。 二　多普勒效应的应用 1．应用原理：机械波、电磁波都会产生多普勒效应。静止的探测仪器根据接收到的频率的变化，可以测出波源相对于介质的速度。 2．具体应用 (1)医疗上，利用超声波的多普勒效应，可以测量血流速度，为诊断提供重要依据。 (2)多普勒效应在测定人造卫星位置的变化、测定流体的流速、检查车速等方面也有广泛的应用。 (3)在天文学上，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度。 1．判一判 (1)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化。(　　) (2)当波源和观测者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应。(　　) (3)只有横波才能发生多普勒效应。(　　) (4)只有声波才能发生多普勒效应。(　　) (5)当发生多普勒效应时，观测者接收到的波的频率可能增大，也可能减小。(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 2．想一想 炮弹由远处飞来从头顶呼啸而过的整个过程中，我们所听到的音调会发生怎样的变化？为什么？ 提示：波源与观测者距离的变化会引起接收频率的变化，声波频率的变化会引起音调的变化，由于炮弹离我们先变近后变远，所以音调先变高后变低。 探究　多普勒效应的理解及应用 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，注意到一个现象：当火车从身旁飞驰而过时，火车汽笛的音调发生了由高到低的变化。回顾初中物理知识，音调是由什么决定的？ 提示：由声波的频率决定。 活动2：活动1中的现象叫作多普勒效应。为解释多普勒效应的成因，我们进行了如下讨论。如图甲，频率为20 Hz的波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者接收到的频率和波源的振动频率有什么关系？ 提示：观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的均是20，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率均为20 Hz，相同。 活动3：如图乙，上述波源S相对于介质静止不动，观测者相对波源运动。当观测者朝着波源运动(由A至B)或远离波源运动(由A至C)时，观测者接收到的频率和波源的振动频率有什么关系？ 提示：当观测者朝着波源运动时(由A至B)，它在每秒接收到的完整波数目增多(变为21)，表明测得的频率(21 Hz)大于波源振动的频率(20 Hz)；当观测者远离波源运动时(由A至C)，它在每秒接收到的完整波数目减少(变为19)，表明测得的频率(19 Hz)小于波源振动的频率(20 Hz)。 活动4：如图丙，观测者相对介质静止，波源相对观测者运动。说出观察到的现象，并进行分析。 提示：在波源前进的方向上，波纹压缩，波长变短，因此运动波源前方的观测者(波源接近观测者)测得的水波频率变大；在波源后方，波纹间距变大，波长变长，因此在波源后方的观测者(波源远离观测者)测得的水波频率变小。 活动5：结合以上活动，总结多普勒效应的规律。 提示：当观测者与波源二者相互接近时，接收到的频率将大于波源的频率；当二者远离时，接收到的频率将小于波源的频率。 1．波源频率、接收频率和音调 (1)波源频率：波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完整波。频率表示单位时间内完成的全振动的次数。因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完整波的个数。 (2)接收频率 ①波源和观测者相对静止时，观测者接收到的波的频率等于波源的频率。 ②波源和观测者相互靠近或者相互远离时，观测者在单位时间内接收到的完整波的个数发生变化，即接收到的波的频率发生变化。 波源与观测者如果相互靠近，观测者接收到的波的频率增大；二者如果相互远离，观测者接收到的波的频率减小。 (3)音调：音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低。观测者听到的声音的音调，是由观测者接收到的声波的频率，即单位时间内接收到的声波的完整波个数决定的。 2．多普勒效应成因分析 (1)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和观测者相对静止 f波源＝f观测者 波源S不动，