3.5多普勒效应 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第三章 机械波 第5节 多普勒效应 目录 主题(二) 多普勒的应用 主题(一) 多普勒效应 第5节 多普勒效应 新课引入：当火车向你驶来时其声音有什么特点？ 新课引入：当飞机向你驶来时其声音有什么特点？ 奥地利物理学家:多普勒(1803—1853) 当火车或飞机靠近我们时，我们会听到什么？ 音调： 当火车或飞机远离我们时，我们会听到什么？ 音调： 即：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。 新课引入：当飞机向你驶来时其声音有什么特点？ 第一部分 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发生变化的现象。 一、多普勒效应 1.定义： 单位时间内观察者数得的人数与实际通过的人数相同。 单位时间内观察者数得的人数变多。 单位时间内观察者数得的人数变少。 模拟实验： → ← 2.规律： 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发生变化的现象。 一、多普勒效应 1.定义： 2.规律： V波 ①人与波源都静止,波速为V波 =λf波 f收= f波 ②波源静止,,人以V人向波源运动 = 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发生变化的现象。 一、多普勒效应 1.定义： 2.规律： ①人与波源都静止,波速为V波 V波 =λf波 f收= f波 ②波源静止,人以V人向波源运动 V人 = f收= >f波 ③波源静止,人以V人远离波源 f收= <f波 V0 观察者 波源 人测得的波速V测= 思考：若人不动,波速仍然为V波，波源以V0向人运动？ V0 但测得的波长λ测= V波 波源运动,使观察者感受到的波长发生变化。 (V波-V0)T V波 (V波-V0)T 人收到的频率f收= = =f波 >f波 反之波源背离人运动，人收到的频率 f收= f波 <f波 T 思考：若人不动,波速仍然为V波，波源以V0向人运动？ 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发生变化的现象。 一、多普勒效应 1.定义： 2.规律： ①人与波源都静止,波速为V波 =λf波 f收= f波 ②波源静止,人以V人向波源运动 = f收= >f波 ③波源静止,人以V人远离波源 f收= <f波 注意：①观察者运动，使测得的波速发生变化。 ②波源运动，使测得的波长发生变化。 ③导致测得频率变化，相互靠近变大，远离偏小 ④波本身频率是不变的，波都能发生多普勒效应 S u 思考：若波源运动速度等于波传播的速度会怎么样？ 所有波面在一点相切,接收频率趋于无穷大。 S u 思考：若波源运动速度大于波传播的速度会怎么样？ 所有波面在一点相切,接收频率趋于无穷大。 当波源在介质中的运动速度大于波在介质中的传播速度时，这时波源（物体）本身的运动会激起介质的扰动，激起另一种波，此时的运动物体充当了另一种波的波源，这种波是一种以运动物体的运动轨迹为中心的一系列球面波。由于球面波的波速u比物体的运动速度vs小，所以就会形成如下图的V形锥面波，这种波叫做击波。击波的包络面成圆锥状，并称之为马赫锥。 思考：若波源运动速度大于波传播的速度会怎么样？ 波源速度大于波速,波面的包络面呈圆锥状,即为马赫锥。 波源速度趋于波速,所有波面在一点相切,接收频率趋于无穷大。 思考：若波源运动速度大于波传播的速度会怎么样？ 突破音速的瞬间 突破音障进入超音速后，从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，在旁观者听来这股震波有如爆炸一般，故称为音爆或声爆 思考：若波源运动速度大于波传播的速度会怎么样？ 思考：若波源运动速度大于波传播的速度会怎么样？ 第二部分 多普勒的应用 二、多普勒的应用 1.测量其它星系向着还是远离地球运动的速率 2.临床彩色多普勒超声诊断系统 3.多谱勒雷达测速仪 4.多谱勒导航仪 5.军事应用脉冲多普勒雷达等 天眼利用多普勒效应观察其他星系 多普勒彩超 二、多普勒的应用 多普勒颈脑血液测速仪 二、多普勒的应用 多普勒天气雷达 二、多普勒的应用 多普勒水流测速仪 二、多普勒的应用 多普勒导航系统 二、多普勒的应用 多普勒测速 二、多普勒的应用 军机机载雷达 采用脉冲多普勒工作模式 二、多普勒的应用 【典例1】（多选）下列哪些现象属于多普勒效应( 　　) A.远去的汽车声音越来越小 B.炮弹迎面飞来,声音刺耳 C.火车向你驶来时,音调变高;驶离你而去时, 音调变低 D.大风中, 远处人的说话声时强时弱 BC 课堂练习 【典例2】（多选）下列哪些现象属于多普勒效应( 　　) A．利用地球上接收到的遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度 B．交通警察向行进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，根据接收到的电磁波频率发生的变化，就能知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声就能判断飞行的炮弹是接近还是远去 ABD 课堂练习 【典例3】公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速(　　) A．高于100 km/h　　 B．低于100 km/h C．等于100 km/h D．无法确定 A 课堂练习 【典例4】超声波是一种频率高于20000Hz的声波，波长很短，广泛应用于生活与生产实践．关于超声波及应用，下列说法中正确的是（　　） A．在同种介质中，超声波的速度大于次声波的速度 B．超声波的频率越高衍射本领越强 C．高速公路上的测速仪发出超声波波长大于所接收波的波长，说明此时车正在靠近测速仪 D．“彩超”检查身体时，超声波迎着血液流动方向发射，仪器接收到的反射回波的频率低于其发射的超声波的频率 C 课堂练习 【典例5】单音源发生器装置在小车上，其发音频率为f0。图1中小车沿一圆形跑道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为f1；图2中小车沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上，丙在乙的右侧，观察者乙测得频率为f2，观察者丙测得频率为f3，则（　　） A．f1>f0>f2>f3 B．f1=f0>f2>f3 C．f1=f0>f2=f3 D．f1时而大于f0时而小于f0，f2=f3 C 课堂练习 【典例6】如图所示，静止的雷达测速仪a发射频率为f0的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车b反射后，又被a接收到。则（　　） A．a接收到b的反射波频率等于f0 B．a的发射波与b的反射波相遇会发生干涉 C．反射波在空气中的传播速度与b运动速度有关 D．a根据接收到的反射波的频率可确定b的速度 D 课堂练习 【典例7】（多选）如图甲所示，女同学站立不动吹口哨，一位小女孩坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于小女孩的感受的说法正确的是（　　） A．小女孩从A向B运动过程中， 她感觉哨声音调变高 B．小女孩从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C．小女孩在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变 D．小女孩在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低 AD 课堂练习 【典例8】（多选）如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x=0处是它初始位置。图示为恰经10个周期时观察到的水面波。下列说法正确的是（　　） A．位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz B．位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz C．水面波的传播速度是0.2m/s，小球匀速移动的速度是0.1m/s D．水面波的传播速度是0.4m/s，小球匀速移动的速度是0.2m/s AC 课堂练习 谢 谢 观 看 $$nullnullnull