3.5 多普勒效应 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

3.4 多普勒效应 学习目标 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. 理解多普勒效应的实质。 3. 知道多普勒效应的简单应用。 导入 思考: 这到底是怎么回事? 1842年,奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了火车与观察者相互靠近时,火车汽笛声变尖,相互远离时,火车汽笛声变低。 内容讲解 一、多普勒效应 思考: 波都有多普勒效应吗? 多普勒效应是波动过程所共有的特征,一切波,如机械波、电磁波、光波都会发生多普勒效应。 波源与观察者互相靠近或者互相远离时,观察者接收到的波的频率都会发生变化,这种现象叫做多普勒效应。 一、多普勒效应 多普勒的模拟实验 (1)观察者静止不动,数经过的队伍中的人数,每分钟假设有30个人经过。f测=f源 (2)当观察者逆着队伍行走时,数经过的队伍中的人数,每分钟将大于30个人经过。f测>f源 (3)当观察者与队伍同向行走且速度比队伍的小时,数经过的队伍中的人数,每分钟将小于30个人经过。f测<f源 一、多普勒效应 观察者听到的声音的音调,是由观察者接收到的频率,即单位时间内接收到的完全波的个数决定的。 多普勒效应的原因分析 以声波为例分析如下: 1、波源与观察者相对于介质均为静止的情况 观察者所接收到的频率与波源的振动频率相同,这时不会出现多普勒效应。 2、波源静止而观察者运动的情况。 (1)、若观察者朝波源运动,由于观察者迎着波传来的方向运动,使得观察者在单位时间内接收到的完全波的个数大于波源发出的完全波的个数,即观察者接收的频率高于波源频率。 (2)、同理若观察者背离波源即顺着波的传播方向运动,观察者接收的频率低于波源频率。 一、多普勒效应 多普勒效应的原因分析 3、观察者静止而波源运动的情况。 (1)、波源朝观察者运动时,观察者感觉到波变得密集,即波长减小,接收到的频率增大。 (2)、波源远离观察者运动时,观察者感觉到波变得稀疏,即波长增大,接收到的频率减少。 一、多普勒效应 多普勒成因分析 多普勒效应实质:当波源与观察者有相对运动时,如果二者相互接近,观察者接收到的频率增大;如果二者远离,观察者接收到的频率减小. 注意: 多普勒效应是观察者接收到的波的频率发生了变化,而波源发出的波的频率并没有改变。 思考与讨论 由照片是否可知,振动片正在向哪个方向移动?单位时间内是水波槽左边接收完全波个数多还是右边接收完全波个数多? 答案:向左边移动, 左边接收完全波个数多 一、多普勒效应 二、多普勒效应的应用 交通警察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。 1.测量汽车速度: 二、多普勒效应的应用 2.彩超: 向人体内发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变化,就能知道血流的速度。 经颅多普勒检查 彩超 二、多普勒效应的应用 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,就可以算出星球靠近或远离我们的速度。 3.测星球速度: 三、总结 多普勒效应 多普勒效应 多普勒效应的应用 火车、汽车、飞机的音调变化 多普勒效应定义、成因分析 多普勒效应的实质 测量汽车速度 测量血液流速(彩超) 测量星球速度 例题分析 四、例题分析 例1.当火车进站鸣笛时,我们可听到的声调( ) A.变高 B.不变高 C.越来越沉 D.不知两者车速,不能判断 解析:由多普勒效应可知,波源和观察者相互靠近,音调越来越高,频率变大。 A 四、例题分析 例2.(多选)下面说法中正确的是( ) 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物理学家多普勒首先发现的 BCD 解析:当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应,选项C正确;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,故选项A错误,选项B正确;此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的,选项D正确. 四、例题分析 例3.分析下列物理现象: ①“闻其声而不见其人”;②学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高.这些物理现象分别属于波的( ) A.折射、干涉、多普勒效应 B.衍射、干涉、多普勒效应 C.折射、衍射、多普勒效应 D.衍射、多普勒效应、干涉 B 解析:“闻其声而不见其人”是声波的衍射现象;学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象;当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应,所以选项B正确. 四、例题分析 例4.一个观察者在铁路