第三章 5 多普勒效应-2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）

5　多普勒效应 [学习目标]　1.知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应的形成原因.2.了解多普勒效应在生活中的应用，会用多普勒效应解释一些物理现象． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 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(选填“增加”或“减小”)，观测到的频率增加(选填“增加”或“减小”)；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“减小”)． 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，就可知道血流的速度． 3．利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的速度． 1．判断下列说法的正误． (1)发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化．(　×　) (2)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．(　×　) (3)当观察者远离波源运动时，观察者接收到的波的频率变大．(　×　) (4)多普勒效应是由于波的干涉引起的．(　×　) 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________、________. 答案　A　B 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、多普勒效应 导学探究 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？(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)实际上警笛发出的音调不会变化 (3)警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增加；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 知识深化 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1　(2021·兰州一中期中)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，故选项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． 例2　上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端，然后使蜂鸣器迅速水平旋转，同学们听到蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化，下列判断正确的是(　　) A．旋转时蜂鸣器发声的频率变化了 B．由于旋转，改变了同学们听到的声音频率 C．蜂鸣器音调变低时，一定是向学生的方向运动 D．音调的忽高忽低是由波的干涉造成的 答案　B 解析　旋转过程中，声源(蜂鸣器)与同学们的距离有时近，有时远，发生多普勒效应，D错误；蜂鸣器发出声波的频率不变，只是同学们听到的声音频率变化了，A错误，B正确；当蜂鸣器远离学生时，听到声音的频率变小即音调变低，C错误． 针对训练1　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 答案　B 解析　由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收到的频率f增大，故