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

3.5多普勒效应 选择性必修第一册&第三章 机械波 授课教师：杨孝波 仔细听,注意除音量大小以外声音还有什么变化 课堂引入 现象：当火车向你驶来时，感觉音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低。（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）． 多普勒效应：当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率发生变化的现象，叫多普勒效应. 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上面描述的现象。 问题：为何有这样的现象？ 一、多普勒效应—定义 ①波源振动频率f： ②观测者接收的频率f ′ : 1.几个基本概念 究竟波源的频率和观测者接收到的频率关系如何？ 波源每进行一次全振动，就向外发出一个波，称为一个完全波，波源的频率就等于单位时间内发出的波的个数。 单位时间内观测者接收的完整波的个数。它决定了观察者听到的声音的音调。 知识讲解 二、多普勒效应的解释—基本概念 二、多普勒效应的解释—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 ′ = f （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 ′ > f （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 ′ < f 二、多普勒效应的解释—模拟实验 在模拟实验中，人不表示介质中的质点，只代表传播中的波峰或者波谷，于是“过人频率”就代表波的频率。 二、多普勒效应的解释—模拟实验 7 多普勒效应的解释 二、多普勒效应的解释—理解 0 0 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 波源发出 观察者接收 结论一 波源的频率一定时，若波源和观察者相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率. 1.当波源和观察者相对静止时 点击播放 注意观看静等10s 知识讲解 二、多普勒效应的解释—理解 0 0 0 1 2 3 4 5 1 2 6 7 8 靠近波源 远离波源 1 2 3 4 5 波源发出 观察者接收 观察者接收 波源的频率一定时，若波源静止，当观察者靠近波源时，观察者接收到的频率增大，当观察者远离波源时，观察者接收到的频率减小. 结论二 2.波源静止，观察者运动 点击播放 注意观看静等10s 二、多普勒效应的解释—理解 0 0 0 1 2 3 4 5 1 2 6 7 8 靠近观察者 远离观察者 1 2 3 4 5 波源发出 观察者接收 观察者接收 波源的频率一定时，若观察者静止，当波源接近观察者时，观察者接收到的频率增大，当波源远离观察者时，观察者接收到的频率减小. 结论三 3 3.观察者静止，波源运动 点击播放 注意观看静等10s 二、多普勒效应的解释—理解 运动和频率的关系 波源的运动情况 观察者运动情况 频率的关系 波源静止 观察者静止 观察者接收频率 波源的频率 波源静止 观察者朝着波源运动 波源静止 观察者远离波源运动 波源朝着观察者运动 观察者静止 波源远离观察者运动 观察者静止 等于 大于 大于 小于 小于 二、多普勒效应的解释—理解 观察者感觉到波变得密集，即波长减小，接收到的频率增大。 观察者感觉到波变得稀疏，即波长增大，接收到的频率减少。 ①波源朝观察者运动时 ②波源远离观察者运动时 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。 多普勒效应成因总结 二、多普勒效应的解释—理解 实验演示 思考：多普勒效应在生活中有什么应用？ 一、多普勒效应—实验 多普勒测速 1.雷达测速仪：向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波（通常是红外线），波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度。 知识讲解 二、多普勒效应的应用 2.测血液流速(彩超): 医生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。这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。 经颅多普勒检查 彩超 二、多普勒效应的应用 理论和实验都证明，光波或电磁波都有多普勒效应，多普勒效应在科学技术中也有着广泛的应用。宇宙中的星球都在不停地运动。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。 天眼利用多普勒效应观察其他星系 3.观察星球的运动 二、多普勒效应的应用 距离不变 相互远离 相互靠近 观测的频率小于静止时发光频率 观测的频率大于静止时发光频率 观测的频率等于静止时发光频率 “蓝移” “红移” 二、多普勒效应的应用 3.观察星球的运动 4.军事应用：脉冲多普勒雷达