(讲义)第3章 第4节 多普勒效应-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册(粤教版2019)

第四节　多普勒效应 1．多普勒效应． 2．相对法理解多普勒效应． 3．探究声波的多普勒效应． 4．了解多普勒效应的应用． 知识点一　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，那么观察者接收到的频率与波源发出的频率就不相同了．这样的现象叫作多普勒效应． 2．多普勒效应产生的原因 (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加，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，观察到的频率变小． 知识点二　多普勒效应的应用 1．铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢． 2．交警向汽车发射电磁波，通过分析反射回来的电磁波的频率可以测出汽车的速度． 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频率，判断遥远天体相对地球的运动速度． 4．利用彩色多普勒超声图像分析病情． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)． (1)铁路工人用耳贴在铁轨上判断火车的运动情况是利用多普勒效应． (×) (2)有经验的战士从炮弹飞行的声音判断飞行的炮弹是接近还是远去． (√) (3)交警向行驶中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，根据接收到的波的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理． (√) (4)多普勒效应的发生是因为波源的振动频率发生了变化． (×) 2．(多选)下列说法中正确的是(　　) 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．多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的 D．多普勒效应是由奥地利科学家多普勒首先发现 BCD　[该题考查对多普勒效应的理解．当波源和观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，C正确；但波源的频率并没有发生变化，A错误；多普勒效应产生的本质是观察者接收到的频率不等于波源频率，它首先由奥地利科学家多普勒发现，B、D正确．] 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 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C正确．] 某大学利用多普勒效应对某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)波源的频率由谁决定？ (2)观察者接收到的频率与哪些因素有关？ 提示：(1)由波源决定． (2)观察者接收到的频率与波源的频率、波源与观察者的相对运动有关． 考点　多普勒效应 1．发生多普勒效应时几种情况的比较． 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，接收频率不变 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，接收频率变高 若远离波源，由A→C则f波源＞f观察者，接收频率变低 若观察者A不动，而波源S运动，由 f波源＜f观察者，接收频率变高 2．当波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率f观察者变大，反之观察者接收到的频率f观察者变小． 3．发生多普勒效应时，不论观察者接收到的频率发生了怎样的变化，波源的真实频率并不会发生任何变化． 【典例】　(多选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是(　　) A．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 Hz B．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz C．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 Hz D．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于 300 Hz [思路点拨]　解答本题时应把握以下两点： (1)当观察者与波源的距离减小时，观察者接收到的频率变大． (2)当观察者与波源的距离增大时，观察者接收到的频率变小． AD　[当汽车向你驶来时，两者距离减小，你单位时间内接收的声波个数增多，频率升高，将大于300 Hz，故A正确；当汽车和你擦身而过后，两者距离变大，你单位时间内接收的声波个数减少，频率降低，将小于300 Hz，故D正确．] 多普勒效应的分析方法 (1)确定研究对象．(波源与观察者) (2)确定波源与观察者是否有相对运动．若有相对运动，能发生多普勒效应，否则不发生． (3)判断：当两者远离时，观