第三章 第6节 多普勒效应（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

第6节　多普勒效应 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道多普勒效应，认识波源与观测者靠近或远离时波的频率的变化． 2．理解多普勒效应产生的原因． 3．知道多普勒效应在科学技术上的应用． 1.物理观念：多普勒效应． 2．科学思维：运用“相对运动”的思维理解多普勒效应的产生原因． 3．科学探究：通过演示实验认识多普勒效应． 4．科学态度与责任：了解多普勒效应在“测速仪”“彩超”“天文学”方面的应用，感受物理规律对社会发展的作用． 1．定义：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的现象． 2．多普勒效应产生的原因 (1)当波源与观测者相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与波源发出的相同，观测者接收到的频率等于波源振动的频率． (2)当波源与观测者相互接近时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目增多，接收到的频率变大；反之，当波源与观测者互相远离时，接收到的频率变小． [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)多普勒效应是波源与观测者发生相对运动形成的．(√) (2)当观测者远离波源时，接收到波的频率变大．(×) (3)当天体远离地球时，在地球上测得该天体发出的光波频率变小．(√) 1．彩超：向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中流动的血液反射后又被仪器接收，根据回波的频率变化量，就可得血液流速． 2．测速仪：交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，超声波反射回来后，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度． 3．测天体速度：测量天体上发出的光波的频率，并与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可得天体相对于地球的速度． [思考] 如图所示，水平飞行的飞机由远处飞至某人的头顶再逐渐远去的整个过程中，他所听到飞机轰鸣声的音调会发生怎样的变化？为什么？ 提示　波源与观测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，由于飞机与观测者的距离先变小后变大，所以他听到飞机轰鸣声的音调先变高后变低． 探究点一　多普勒效应的成因及规律 波源O朝着位于A处的观测者匀速运动，其产生图样如图所示．则观测者在A处接收到的波的频率与波源振动的频率的大小关系是什么？ 提示　接收到的波的频率大于波源的频率． 1．波源频率：波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完整波．频率表示单位时间内完成的全振动的次数．因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完整波的个数． 2．多普勒效应的规律 相对运动 图示 结论 波源S和观测者A相对于介质都静止 f波源＝f观测者，接收频率不变 波源S不动，观测者A运动，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，则f波源<f观测者，接收频率变高；若远离波源，由A→C，则f波源>f观测者，接收频率变低 观测者A不动，波源S运动，由S→S2 f波源<f观测者，接收频率变高 3.音调：声音的音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低．观测者听到的声音的音调是由观测者接收到的频率(即单位时间内接收到的完整波的个数)决定的． (多选)在水波槽中，固定在振动片上的金属丝周期性地触动水面，当振动片水平移动时在水面形成了如图所示的水波图形．下列说法正确的是(　　) A．振动片向右移动 B．振动片向左移动 C．在A处的观测者接收到的水波频率变小 D．在A处的观测者接收到的水波频率变大 AC　[在振动片(波源)前进方向上的水波变得密集，在其前进方向的反方向上的水波变得稀疏，因此振针向右移动； 由于声源远离在A处的观测者，观测者接收到的水波波长变长，频率变小，故A、C正确，B、D错误．] [训练1]　(多选)当人听到声音的频率越来越低时，可能的原因是(　　) A.声源和人都是静止的，声源振动的频率越来越低 B．人静止，声源远离人做匀速直线运动，声源振动的频率不变 C．人静止，声源远离人做匀加速直线运动，声源振动的频率不变 D．人静止，声源远离人做匀减速直线运动，声源振动的频率不变 AC　[当声源和人都静止时，人听到声音的频率等于声源振动的频率，故A正确；当人静止，声源与人发生相对运动时，由多普勒效应的规律可知，声源远离观测者，且远离的速度越来越大，故C正确，B、D错误．] 探究点二　多普勒效应的应用 如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，科学家们利用多普勒效应可以对发射的人造卫星进行跟踪．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，这就是电磁波的多普勒效应．根据这一效应，在卫星通过地面跟踪站上空期间，利用测定的电滋波信号的频率变化量，就可以确定卫星的运动轨道． (1)波源的频率由什么因素决定？ (2)观测者接收到的频率与哪些因素有关？ (3)运用逆向思维，如果事先知道卫星的精确轨道