第3章 第4节 多普勒效应（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（粤教版2019）

第四节　多普勒效应 核心素养导学 物理观念 知道多普勒效应的概念。 科学思维 (1)能解释多普勒效应。 (2)能分析多普勒效应的实际应用问题。 科学探究 用蜂鸣器演示多普勒效应。 一、认识多普勒效应 1．定义：如果波源或观察者或两者都相对于传播介质运动，观察者接收到的频率与波源发出的频率不相同的现象。 2．产生的原因 (1)波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的完全波的个数是一定的，观察者观测到的频率等于波源振动的频率。 (2)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的完全波的个数增多，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率增大。 (3)波源与观察者相互远离时，观察到的频率减小。 [微点拨] 波源本身的频率没有变化。　　 二、多普勒效应的应用 1．修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车运行的方向和快慢。 2．交警可以利用多普勒测速雷达测出汽车的速度。 3．根据光的多普勒效应，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率，可判断遥远天体相对地球的运动速度。 4．现代医学应用多普勒超声波人体体内器官进行观察。 1.炮弹由远处飞来从头顶呼啸而过的整个过程中，我们所听到的音调会发生怎样的变化？为什么？ 提示：波源与观察者距离的变化会引起接收频率的变化，频率的变化会引起音调的变化，由于炮弹离我们先变近后变远，所以音调先变高后变低。 2.我国已经进入高铁时代，普通列车的时代已成过去。如图所示，列车匀速驶过，对于站在路旁的护路工人师傅，列车由远而近鸣喇叭时他会听到喇叭声的音调比较高，远去的列车鸣喇叭时他会听到喇叭声的音调比较低。请思考这是什么现象？具体分析产生这种现象的原因？ 提示：这属于多普勒现象，当列车靠近观察者时，频率增加，音调升高；当列车远离观察者时，频率减小，音调降低。 新知学习(一)|多普勒效应产生的原因分析 [重点释解] 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相对介质不动 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 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→S1 f波源＜f观察者，音调变高 2．成因归纳 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。 [典例体验] [典例]　汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应航控制，它可以控制无人驾驶车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去。其使用的传感器主要有毫米波雷达，该雷达会发射和接收反射过的无线电波，再通过波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则(　 ) A．当f＝f′时，表明前车与无人驾驶车速度相同 B．当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态驾驶 C．当f′>f时，表明前车在加速行驶 D．当f′<f时，表明前车在减速行驶 [解析]　当波源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和波源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人驾驶车速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；当f′>f时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当f′<f时，说明接收到的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误。 [答案]　A /方法技巧/ 发生多普勒效应的条件 (1)发生多普勒效应是由于波源与观察者发生了相对运动，当波源和观察者都运动但无相对运动时则不会发生多普勒效应。 (2)多普勒效应的产生不是取决于波源距离观察者有多远，而是取决于波源相对于观察者运动速度的大小和方向。　　 [针对训练] 1．有经验的铁路养护人员可以从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向。他所利用的是声波的(　 ) A．干涉现象　　　　　　　　　 B．衍射现象 C．多普勒效应 D．反射现象 解析：选C　据多普勒效应现象，当火车运动方向靠近养护人员时，他听到的声音音调较高，火车远离养护人员时，他听到的声音音调较低。 2．(多选)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比(　 ) A．波速变大 B．波速不变 C．频率变高 D．频率不变 解析：选BC　渔船与鱼群发生相对运动，被鱼群反射回来的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高，故选项B、C正确。 新知学习(二)|多普勒效应的理解和应用 [任务驱动] 科学家利用多普勒效应对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