第三章 第5节 多普勒效应（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理 选择性必修 第一册（人教版2019）

第5节　多普勒效应 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 通过实验了解多普勒效应。 能解释多普勒效应产生的原因。 能用多普勒效应解释有关问题。 培养学生善于发现生活中物理规律的习惯，养成严谨的科学态度。 [对应学生用书P89] 一、多普勒效应 1．多普勒效应 波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。 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，观测到的频率增加；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率变小。 二、多普勒效应的应用 1．利用多普勒测速仪测速 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。 2．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，就可以知道血流的速度。 3．利用光波的频率变化，可以计算出星球靠近或远离我们的速度。 (物理与生活)仔细听救护车的鸣笛声，你会发现一个现象：当车从你身边疾驰而过的时候，鸣笛的音调会发生变化。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化。(　　√　　) (2)当发生多普勒效应时，观察者接收到的波的频率可能增大，也可能减小。(　　√　　) (3)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。(　　×　　) (4)多普勒效应是由于波的干涉引起的。(　　×　　) [对应学生用书P90] 探究点一___对多普勒效应的理解 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或由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 (1)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； (2)发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是观察者接收到的频率发生了变化。 【例1】 关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　) A．发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化 B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C．当观察者和波源速度相同时，会发生多普勒效应 D．只有声波才能发生多普勒效应 B　解析：当波源与观察者之间有相对运动且两者间距发生变化时会发生多普勒效应，而观察者与波源速度相同时，两者不发生相对运动，不会产生多普勒效应，C错误；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，A错误，B正确；多普勒效应不仅适用于声波，也适用于其他类型的波，如光波或电磁波，D错误。 [练1] 下列关于多普勒效应的说法正确的是(　　) A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应 B．如果声源静止，就观察不到多普勒效应 C．当声源朝着观察者运动时，声源的频率变高 D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的频率可能变高，也可能变低 D　解析：波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，A错误；声源静止时，若观察者相对声源运动，可能发生多普勒效应，B错误；声源朝着观察者运动时，声源频率不变，观察者接收到的频率变高，C错误；声源相对观察者运动时，二者距离可能增大，也可能减小，故观察者接收到的频率可能变低，也可能变高，D正确。 探究点二___多普勒效应的应用 多普勒效应在生产、生活中的应用越来越广泛，其应用的主要方式是通过测速度来判断研究对象的状况。具体应用如下： 1．超声波测速：发射装置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可以知道车辆的速度。 2．医用“彩超”：向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后被仪器接收。测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度，医生可以据此诊断疾病。 3．可以根据火车汽笛音调的变化判断火车是进站还是出站；根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹飞行的方向等。 4．测星球的速度：测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可测得星球靠近或远离地球的速度。若星系远离我们运动，接收到的光波的频率变小，谱线就向频率小的红端移动，这种现象称为红移现象。 【例2】 (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