3.5多普勒效应-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第一册）

高中物理选择性必修一素养提升学案 第三章 机械波 3.5．多普勒效应 【核心素养目标】 物理观念 知道多普勒效应，了解多普勒效应产生的机理。 科学思维 能根据相对运动理解多普勒效应。 科学探究 经历探究多普勒效应的过程。 科学态度与责任 了解多普勒效应在生活和科技中的应用，培养学习兴趣。 【知识点探究】 1．定义：波源与观察者相互靠近或者远离时，接收到的波的频率都会发生变化，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，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，即观察到的频率变大。 (2)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小。 3．多普勒效应的应用 (1)测量汽车速度 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)测血液流速 向人体内发射已知频率的超声波，超声波被血管中的血流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。 【温馨提示】 (1)当波源和观察者相向运动时，一定会发生多普勒效应。当波源和观察者向同一个方向运动时，若两者速度相等，则不发生多普勒效应。若两者速度不相等，则发生多普勒效应。 (×) (2)火车的音调越来越高，声音频率增大，说明火车正从远处靠近观察者。 (√) (3)所有波都能发生多普勒效应。 【考点探究】 多普勒效应的理解及应用 美国霍普金斯大学利用多普勒效应对苏联第一颗人造卫星进行了跟踪试验。科学家发现，当卫星向近地点运动时返回的信号频率增加，卫星向远地点运动时返回的信号频率降低。 (1)波源的频率由谁决定？ (2)观察者接收到的频率与哪些因素有关？ 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 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。 3．多普勒效应在生产和生活中的应用 (1)多普勒效应测车速。 (2)医用彩色超声波测定心脏跳动，了解血管血流等情况。 (3)电磁波的多普勒效应为跟踪目标物(如导弹、云层等)提供了一种简单的方法。在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用。 (4)用多普勒效应测量其他星系向着或远离地球运动的速率。 【考查角度1】　多普勒现象的分析 【典例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 思路点拨：本题主要是对多普勒效应的现象分析，判断问题时必须先明确如下几点：①常见的波动现象有哪些？②怎样根据波形判断波源的移动方向？③波源的移动对观察到的波的频率有何影响？ 【考查角度2】　多普勒现象的应用 【典例2】)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率。下列说法正确的是(　　) A．车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高 B．车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低 C．警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低 D．警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变 【方法归纳】 多普勒效应的判断方法 (1)确定研究对象(波源与观察者)。 (2)确定波源与观察者两者间距是否发生变化，若有变化，能发生多普勒效应，否则不发生。 (3)判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时，观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变。 【同步训练】 1．(多选)下列现象属于多普勒效应的是(　　) A．远去的汽车声音越来越小 B．炮弹迎面飞来，声音刺耳 C．火车向你驶来时，音调变高；驶离你而去时，音调变低 D．大风中，远处人的说话声时强时弱 2．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 3．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．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是