第3章 第5节 多普勒效应（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】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 [学习目标]　1.知道什么是多普勒效应，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象(物理观念).2.了解生活中常见的多普勒效应现象及其应用(科学思维)． 知识点一　多普勒效应 1．定义 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．产生原因 波源与观察者之间的相互靠近或者相互远离． 3．定性结论 (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“变小”)，观测到的频率增加(选填“增加”或“变小”)；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“变小”)． 注意：多普勒效应的产生不是取决于波源与观察者之间的距离大小，而是取决于二者间距离是否变化． 知识点二　多普勒效应的应用 1．测车辆速度：交警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．测星球速度：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，可得星球靠近或远离我们的速度． 3．测血流速度：向人体内发射频率已知的超声波，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，就可得血流速度． 注意：发生多普勒效应时，波源的频率并没有变化，是接收者接收到的频率(单位时间内接收到的完整波的个数)发生变化(大于或小于波源频率)． 1．判断下列说法的正误． (1)我们在剧场听演唱会时，听到的声音频率与声源的频率是不一致的．(　×　) (2)产生多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化．(　√　) (3)只要观察者在运动，就一定能观察到多普勒效应．(　×　) (4)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．(　√　) 2．如图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．该图表示多普勒效应现象，观察到波的频率最高和最低的位置分别是A、B. 考点一　多普勒效应 【情境导学】 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)实际上警笛发出的音调会变化吗？ 答案　(1)警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低． (2)实际上警笛发出的音调不会变化． 【知识拓展】 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，如图所示 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，如图所示 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′，如图所示 f观察者>f波源 音调变高 2.成因归纳 (1)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． (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． 【例题1】 新型列车动车组速度可达487.3 km/h，与该车汽笛声的音调相比． (1)站在车运动前方路旁的观察者听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)． 站在车运动后方路旁的观察者听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)． (2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛声的音调变化了吗？ (3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？ 思维导引：音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低． 解析　(1)站在车运动前方的观察者与列车在靠近，因此听起来音调偏高；站在车运动后方的观察者与列车在远离，因此听起来音调偏低． (2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调偏高；此时列车汽笛声的音调不变． (3)坐在新型列车动车组上的乘客与该列车的相对位置不变，故听起来音调不变． 答案　(1)偏高　偏低　(2)偏高　不变 (3)不变 【变式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，波源的频率变化了 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 答案　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，选项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，选项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，选项D错误