第3.5节 多普勒效应-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第一册 ）

第二章·机械振动 第05讲 多普勒效应 目 标 导 航 知识要点 难易度 1．多普勒效应：靠近波源，频率升高 2．多普勒效应的应用 3．适应范围：一切机械波和电磁波 ★★ ★★★ ★ 知 识 精 讲 知识点01 多普勒效应 [观察思考] 当救护车、消防车从身边飞驰而过时，你有没有注意过它们鸣笛声的音调发生了变化? [答案]：向你驶来时，你会觉得音调升高了;当车辆离你而去时，音调降低了。 1.音调：音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低。 观察者听到的声音的音调是由观察者接收到的频率即单位时间内接收到的完全波的个数决定的。 2.波源频率和接收频率； (1)完全波：波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波。 (2)波源频率：单位时间内波源发出的完全波的个数。 (3)接收频率：观察者在单位时间内接收到的完全波的个数，即感觉到波的频率。 3.多普勒效应： 波源与观察者有相对运动时（靠近或远离），接收到的波的频率都会发生变化（高于波源频率或低于波源频率）的现象。 波源与观察者相互靠近时，感觉声音“尖锐”，而相互远离时感觉声音“低沉”。 4.多普勒效应产生的原因： (1)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，即观察者的接受频率等于波源频率. (2)当波源与观察者相互靠近时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增加 即接受频率>波源频率；反之，当波源与观察者互相远离时，接受频率<波源频率。 (3)波源与观察的相对运动速度越大，观察到的频率改变也越大，即多普勒效应越明显。 波速（机械波）即波的前沿传播速度只决定于介质，并不因为波源相对于介质有相对运动而改变。 5.多普勒效应的拓展理解： (1)发生多普勒效应时波源频率（周期）并没有发生改变，而是观察者感觉频率有改变。 (2)由于运动的相对性，描述波源与观察者的运动一般用介质做为参考系。 既可以是波源运动，也可以是观察者运动，也可以是两者以不同速度运动。 (3)当观察者远离声源速度大于声音传播速度时，将听不到声音。 (4)多普勒效应不仅机械波会发生，电磁波也会发生，即一切波动都会发生多普勒效应。 【例1】关于多普勒效应，下列说法中不正确的是(　　) A．发生多普勒效应时波源的频率保持不变 B．要发生多普勒效应，波源和观察者间必须有相对运动 C．只有声波会发生多普勒效应 D．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应 【例2】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“偏离”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？ 【例3】(多选)如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是(　　) A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高 B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变 D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低 知识点02 多普勒效应的应用 1，原理： 当两者相互远离时，观察者接收到的波的频率变小；当两者相互靠近时，观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变。因此利用观察到频率的变化计算出波源的运动速度。 (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可得血流速度，彩超即利用此原理。 2，多普勒效应的常见情况： 相对位置 图示 结论 波源S和观察者A相对静止不动 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 靠近波源，由A→B，则f波源<f观察者，音调变高； 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 f波源<f观察者，音调变高 【例4】公路巡警车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，巡警车向前方在同一车道上的一辆轿车发出一束已知频率的电磁波，结果该电磁波被此辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。 (1)此现象属于(　　) A．波的衍射