第三章 第6节 多普勒效应-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步核心辅导与测评（教科版）

第6节　多普勒效应 1．通过实验了解多普勒效应及其产生的原因，知道多普勒效应是波特有的现象。 2．知道多普勒效应的简单应用。 1．物理观念：了解多普勒效应的概念。 2．科学思维：根据相对运动理解多普勒效应。 3．科学探究：利用控制变量法探究多普勒效应。 4．科学态度与责任：了解多普勒效应在生产和生活中的应用，开阔学生的视野。　　　　　 　多普勒效应 1．多普勒效应：1842年，奥地利物理学家多普勒发现：当观测者和波源之间有相对运动时。观测者测得的频率与波源频率不同。后来这一现象就被命名为多普勒效应。 2．多普勒效应产生的原因 (1)当波源与观察者相对于介质静止时，观察者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，观测者接收到的频率等于波源的振动频率。 (2)当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增多，观察到的频率变大；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。 3．现象：当观测者与波源二者相互接近时，接收到的频率将大于波源的频率；当二者远离时，接收到的频率将小于波源的频率。 　多普勒效应的应用 1．测血流速度：超声波辐射到体内，被流动的血液反射，回波发生频率的变化，即可得到血液流速信息。 2．测天体速度：接收到天体发出的光波的频率可以判断天体相对于地球的速度。 [课前小练] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (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)火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者。(√) 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，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．蜂鸣器音调变高时，一定是向远离观察者的方向运动 D．音调的忽高忽低是由波的干涉造成的 解析：B　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，故A错误，B正确；当其远离观察者时，听到声音的频率变小即音调变低，故C错误；旋转过程中，声源(蜂鸣器)与观察者(同学们)的距离有时近，有时远，发生多普勒效应，故D错误。故选B。 3．关于多普勒效应，下列说法中正确的是(　　) A．多普勒效应是由波的干涉引起的 B．多普勒效应说明波源的频率发生变化 C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的 D．只有声波才可以产生多普勒效应 解析：C　在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感觉到的频率发生了变化。多普勒效应是波动过程共有的特征，电磁波和光波也会发生多普勒效应。故选项C正确。 　多普勒效应的特点 [思维深化] 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。 　如图所示是由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观察者在1 s内由A运动到B，观察者接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，则要让观察者完全接收不到波，他每秒要运动多少米？ 【解析】　观察者在单位时间内接收到的完全波的个数就等于观察者接收到的频率。如果观察者不动，则1 s内，观察者接收的完全波的个数应为20个，然而当观察者从A运动到B的过程中，由题图可知所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只接收到19个完全波。要想让观察者完全接收不到波，他必须随同所在的波峰一起运动并远离波源。由s＝v-t得s＝340×1 m＝340 m，即观察者每秒要远离波源340 m。 【答案】　19个　340 m [针对训练] 1．(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：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。 2．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，结果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警