3.5多普勒效应-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第一册）

第三章 机械波 第五节 多普勒效应 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 知道波源频率与观察者接收到的频率的区别，知道什么是多普勒效应，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。 科学思维 通过改变波源与观察者的距离，培养学生利用控制变量法分析问题的能力。 科学探究 经历探究多普勒效应的过程。 科学态度与责任 利用波的几种现象实例培养观察、分析和归纳的习惯。 知识点一　多普勒效应 1.多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。 2.多普勒效应产生的原因： (1)当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，观察者观察到的频率等于波源振动的频率。 (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)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。 3.多普勒效应的成因 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。 4.波源频率 波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。 5.观察者接收到的频率 发生多普勒效应时，波源的频率并没有变化，是接收者接收的频率(单位时间内接收到的完整波的个数)发生变化(大于或小于波源频率)。 6.发生多普勒效应的几种情况 相对位置 图示 结论 波源S和观察者A相对静止不动，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 特别提醒 (1)无论什么情况，发生多普勒效应时，波源与观察者肯定有相对运动，二者相互靠近时，观察者接收到的频率变高，相互远离时，接收到的频率变低。 (2)多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远，而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向。　 知识点二　多普勒效应的应用 1.测车辆速度：交通警车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，可得星球的速度。 3.测血流速度：向人体内发射频率已知的超声波，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。 知识点二 超声波及其应用 (1)定义：频率高于2×104 Hz的声波。 (2)特点：大功率的超声波几乎沿直线传播。 (3)应用：超声波洗涤，超声波碎石，超声波探测仪，医用彩超等。 易错易混点1.对多普勒效应的理解 易错易混点辨析： (1)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，观察者接收到的频率发生了变化。波源与观察者没有发生相对运动时，观察者接收到的波的频率不变，等于波源频率；波源与观察者相互接近时，观察者接收到的波的频率增大；波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率减小。 (2)多普勒效应是波特有的现象，一切波都会发生多普勒效应。 (3)多普勒效应的判断方法 (a)确定研究对象。(波源与观察者) (b)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。 (c)判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变。 例1.关于多普勒效应，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.当观察者和波源速度相同时，会发生多普勒效应 D.只有声波才能发生多普勒效应 解析：选B。当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，而观察者与波源速度相同且同向运动时，两者不发生相对运动，不会产生多普勒效应，选项C错误；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，选项A错误，B正确；多普勒效应，不仅适用于声波，也适用于其他类型的波，包括电磁波和光波，选项D错误。 例2.某人站在地面上某处，一架飞机由远而近从人的头顶上方匀速飞过，则人听到飞机发出声音的频率(　　) A.越来越低　　　 B.越来越高　　　　 C.先变高后变低　　　 D.先变低后变高 易错分析：飞机从人头顶匀速飞过，匀速是指飞机相对地面，但相对观察者的速度是先减小后增大，这需要将速度分解。一些同学思维简单，只考虑到起初是飞机(声源)相对观察者靠近，飞机过了人的正头顶后，变成了声源相对观察者远离，因此认为接收的频率先变高后变低，错选了C项。 解析：选A。当飞