第5节 多普勒效应（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019 江苏北京版）

多普勒效应 (强基课—逐点理清物理观念) 第 5 节 课标要求 学习目标 通过实验，认识多普勒效应。能解释多普勒效应产生的原因。能列举多普勒效应的应用实例。 1.知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应的形成原因。 2.了解多普勒效应在生活中的应用，会用多普勒效应解释一些物理现象。 1 逐点清(一) 多普勒效应 2 逐点清(二) 多普勒效应的应用 3 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 4 阶段质量评价（三） 逐点清(一) 多普勒效应 1．多普勒效应 波源与观察者相互靠近或者相互远离时，_______的波的_____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_____的，观测到的频率_____波源振动的频率。 多维度理解 接收到 频率 一定 等于 (2)当波源与观察者相互接近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目______(选填“增加”或“减少”)，观测到的频率______ (选填“增大”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率______ (选填“增大”或“减小”)。 增加 增大 减小 1．相对位置变化与频率的关系 相对位置 图示 结论(频率、音调、波面) 波源S和观察者A相对静止 f观察者＝f波源，音调不变 波源S不动，观察者运动，由A→B或A→C 由A→B，f观察者>f波源，音调升高 由A→C，f观察者<f波源，音调降低 续表 观察者A不动，波源S运动，由S→S′，接近观察者或远离观察者 波源向哪运动，哪个方向波面被压缩较密集 接近观察者，f观察者>f波源，音调升高 远离观察者，f观察者<f波源，音调降低 续表 2．成因归纳 (1)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，且两者间距发生变化。 (2)发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是观察者接收到的频率发生了变化。 1．判断下列说法是否正确。 (1)发生多普勒效应是因为波源的频率发生了变化。 ( ) (2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应。( ) (3)只有横波才能发生多普勒效应。 ( ) 全方位练明 × × × 2. (2024·江苏连云港高二月考)关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是(　 ) A．产生多普勒效应的原因是波源发生了运动 B．产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动 C．甲、乙两列车相向行驶正在接近，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他所听到的乙车笛声频率 D．测量星球上某些元素发出的光波的频率，与地球上这些元素静止时发出的光波的频率对照，频率变小，说明该星球正在靠近地球 √ 解析：产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致接收到的波的频率发生变化，故A错误，B正确； 甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，因乙车中的旅客相对甲车靠近，而相对乙车静止，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他听到的乙车笛声频率，故C错误； 光波也可以产生多普勒效应，若频率变小，说明该星球正在远离地球，D错误。 3．(2024·江苏苏州期中)如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，根据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是(　 ) A．女同学从A向B运动过程中，她听到的哨声音调变低 B．女同学从E向D运动过程中，她听到的哨声音调变高 C．女同学在点C向右运动时，她听到的哨声音调不变 D．女同学在点C向左运动时，她听到的哨声音调变低 √ 解析：根据多普勒效应，若声源不动，当观察者向着声源运动时，听到的哨声音调变高，远离声源运动时，听到的哨声音调变低。女同学从A向B运动过程中，她向着声源运动，听到的哨声音调变高，故A错误； 女同学从E向D运动过程中，她远离声源运动，听到的哨声音调变低，故B错误； 女同学在点C向右运动时，她向着声源运动，听到的哨声音调变高，故C错误； 女同学在点C向左运动时，她远离声源运动，听到的哨声音调变低，故D正确。 逐点清(二) 多普勒效应的应用 1．测车辆速度：交通警察向行进中的车辆发射频率已知的________，同时测量______的频率，根据反射波频率__________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_____，然后与地球上这些元素_____时发光的频率对照，可得星球靠近或远离我们的速度。 3．测血流速度：医生向人体内发射_________的超声波，超声波被血管中的血流_____后又被仪器接收，测出反射波的__________，就可得血流速度。 多维度理解 超声波 反射波 变化的多少 频率 静止 频率已知 反射 频率变化 全方位练明 1．(2024·淮安高二月考)关于多普勒效应的应用，下列说法中错误的是(　 ) A．发现星系谱线的“红移”现象 B．利用多普勒效应可以从火车的鸣笛声中判断其运动方向 C．利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运动速度 D．目前在技术上人们只能利用声波发生的多普勒效应 √ 解析：星系谱线的“红移”现象的发现是多普勒效应在天体运动中的应用，选项A正确； 利用多普勒效应可以从火车的鸣笛声中判断其运动方向，这是多普勒效应在机械运动中的应用，选项B正确； 利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运动速度，这是多普勒效应在天体运动中的应用，选项C正确； 人们已可以利用电磁波的多普勒效应进行各种测量，选项D错误。 2．汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制系统，它可以控制无人驾驶汽车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去，其使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则(　 ) A．当f＝f′时，表明前车与无人驾驶汽车速度相同 B．当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态 C．当f′>f时，表明前车在加速行驶 D．当f′<f时，表明前车在减速行驶 √ 解析：当波源和观察者之间的距离不发生变化时，观察者接收到的频率和波源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明两车之间的距离不变，表明前车与无人驾驶汽车的速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误； 当f′>f时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误； 当f′<f时，说明接收到的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A级——基础达标 1．(2024·镇江高二调研)火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下哪种情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来低(　 ) A．观察者静止，火车向他驶来 B．观察者静止，火车离他驶去 C．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动 D．火车向他驶来，观察者乘汽车向着火车运动 √ 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 解析：根据多普勒效应，当波源与观察者的间距变小时，观察者接收到的频率一定比波源频率高，当波源与观察者的间距变大时，观察者接收到的频率一定比波源频率低，故B正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 2．如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处静止的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处静止的人感受到的声波的频率为f2，则(　 ) A．f1＜f，f2＜f B．f1＜f，f2＞f C．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：选由题意可知，声源靠近A处的人，由多普勒效应可知，A处的人接收到声波的频率变大，即f1＞f；声源远离B处的人，同理可知B处的人接收到声波的频率变小，即f2＜f，选项D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 3．下面不是利用多普勒效应的是(　 ) A．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 B．交通警察向行进中的汽车发射已知频率的电磁波，电磁波被运动的汽车反射回来，根据接收到的电磁波的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断远处是否有火车驶来 D．有经验的战士从炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：凡是波都具有多普勒效应，因此利用超声波的多普勒效应可以探测血管中血液的流速，故A不符合题意； 被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，根据其频率的变化可以求出运动物体的速度，故B不符合题意； 铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断远处是否有火车驶来，是利用声音在固体中传播得快的特点，与多普勒效应无关，故C符合题意； 炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，故D不符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 4．(2024·江苏徐州期末)下列现象中，不可以用多普勒效应解释的是(　 ) A．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 B．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 C．周期性振动的金属丝沿水面移动，在水面上形成不规则环形的波纹 D．现代养殖业通过测量水在海底的流速，来寻找适合贝类生长的场所 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低，这可以用多普勒效应来解释，选项A不符合题意； 雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，这是由于光的传播速度远大于声音的传播速度，不可以用多普勒效应来解释，选项B符合题意； 周期性振动的金属丝沿水面移动，在水面上形成不规则环形的波纹，这可以用多普勒效应来解释，选项C不符合题意； 现代养殖业通过测量水在海底的流速，来寻找适合贝类生长的场所，这可以用多普勒效应来解释，选项D不符合题意。故选B。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 5．一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比(　 ) A．波速变大 B．波速变小 C．频率变高 D．频率不变 解析：渔船与鱼群发生相对运动，被鱼群反射回来的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高，故C正确。 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 6．蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms 的短促发射，且每秒重复发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列判断正确的是(　 ) A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 Hz B．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率 C．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率 D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于 39 000 Hz √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：蝙蝠(波源)相对墙壁(观察者)的距离减小，所以墙壁接收到的超声脉冲频率增大，A错误； 超声波被反射后频率不变，但传播方向和蝙蝠的运动方向相反，蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声波时，频率会更大，故C正确，B、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 7．(2024·江苏淮安月考)人耳能够听到的声波的频率范围是20 Hz～20 000 Hz。超声波是频率高于20 000 Hz、不能引起人们听觉的机械波。关于超声波及应用，下列说法正确的是(　 ) A．超声波和人耳能够听到的声波比较，在同一种介质中传播时的速度较大 B．超声波的频率越高，衍射现象越明显 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 C．在高速公路上汽车靠近测速仪时，发出的超声波的波长大于接收到的超声波的波长 D．“彩超”检查身体时，超声波的传播方向与血液流动方向相同时，仪器接收到反射回来的超声波频率高于发出的频率 解析：介质决定波速，所以超声波和人耳能够听到的声波比较，在同一种介质中传播时的速度相同，故A错误； 超声波的频率越高，波长越短，衍射现象越不明显，故B错误； √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 由多普勒效应可知，当汽车靠近测速仪(波源)时，频率增大，波速不变，接收波波长小于发出的超声波波长，故C正确； “彩超”检查身体时，超声波的传播方向与血液流动方向相同时，由v＝λf可知，波速不变，波长变大，仪器接收到的反射回来的超声波的频率小于其发射的超声波的频率，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 8．(选自鲁科版教材“实验与探究”)用蜂鸣器等器材制作一个发声装置，可演示多普勒效应。为了保证安全，可将发声装置装入网球中，用结实的绳子捆绑好并在室外进行实验。 甲同学站在某位置，手持系有发声装置的绳 子一端，使发声装置在头顶上空快速转动(如图)， 此时，乙同学站在离甲同学几米之外的位置上静 止不动。甲、乙两同学听到蜂鸣器发出的声音音调有什么变化？ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 答案：转动蜂鸣器的甲同学由于与蜂鸣器的距离总保持不变，故该同学听到的声音的音调不发生变化；而站在旁边的乙同学由于离蜂鸣器的距离忽远忽近，听到的声音的音调也是忽低忽高。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 B级——综合应用 9．(2024·江苏淮安期中)公路上的多普勒测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波频率变化的多少就能测定车辆的速度，当车辆驶向测速仪，下列说法正确的是(　 ) A．测速仪发射的超声波频率变大 B．车速越大，测速仪接收的超声波频率越大 C．测速仪接收到的超声波频率比发射的小 D．超声波能发生多普勒效应，光波不能发生多普勒效应 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：多普勒效应是波源和观察者有相对运动时观察者接收到的波的频率与波源发出的波的频率不相同的现象，但波源实际发出的波的频率并没有变化，故A错误； 当车辆驶向测速仪时，两者的间距减小，测速仪接收到的超声波频率比发射的大，车速越大，接收到的超声波频率越大，故B正确，C错误； 超声波能发生多普勒效应，光波也能发生多普勒效应，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10．固定在振动片上的金属丝S周期性触动水面可以形成水波，当振动片在水面上沿MN直线上移动时拍得一幅如图照片，显示出此时波的图样。下列说法正确的是(　 ) A．振动片正在向图中M一侧移动 B．图中振动片左侧的水波传播速度更快 C．图中振动片右侧接收到的水波频率更高 D．相同时间内接收到完全波的个数，M一侧比N一侧多 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：由题图可知，波源右侧的波纹较密集，则说明振动片正在向题图中N一侧移动，故A错误； 波的传播速度取决于介质，所以题图中振动片两侧的水波传播速度一样快，故B错误； 波源向右移动，则波传播到右边的时间小于左边，所以在相同时间内接收到完全波的个数，M一侧比N一侧少，故D错误； 题图中振动片右侧单位时间内接收到的完全波的个数较多，则振动片右侧接收到的水波频率更高，故C正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11．如图所示，静止的雷达测速仪a向迎面驶来的汽车b发射超声波，该超声波被汽车反射后又被a接收到，测速仪a接收的超声波与其直接发出的超声波相比(　 ) A．频率变小 B．频率变大 C．波速变小 D．波速变大 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：波速由介质决定，所以被汽车反射回来的超声波与测速仪发出的超声波相比波速不变；根据多普勒效应，声源和观察者靠近时接收频率变大，所以被汽车反射回来的超声波与测速仪发出的超声波相比频率变大。故选B。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12．一架低空飞行的飞机，从远处水平匀速地飞至某同学头顶上空，若飞机发声的频率始终不变，从听到声音至飞机飞到该同学头顶上空时刻前，他听到的飞机声音的音调(　 ) A．不变，且一直与飞机实际发出的声音音调相同 B．不变，且一直比飞机实际发出的声音音调低 C．不变，且一直比飞机实际发出的声音音调高 D．一直比飞机实际发出的声音音调高，但音调逐渐变低，越来越接近实际发出的 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：根据多普勒效应，当飞机从远处朝某同学飞来时，音调听起来比实际发出的高，随着飞机飞至同学头顶上空，两者相对位置变化得越来越慢，故听到的音调越来越接近实际发出的，所以D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13．(2024·镇江高二检测)如图所示，光滑水平细杆两端固定，小滑块与轻弹簧相连，并套在细杆上，轻弹簧左端固定；在小滑块上固定一个能持续发出单一频率声音的蜂鸣器。滑块与蜂鸣器静止时处于O点，现将其拉到N点由静止释放，滑块与蜂鸣器就沿着细杆在M、N之间振动起来。某同学站在右侧，耳朵正好在MN延长线上，滑块与蜂鸣器整体视为质点，则(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A．该同学听到的蜂鸣器的声音是断断续续的 B．该同学听到的蜂鸣器振动时的声音总是比静止时音调高 C．如果增大滑块与蜂鸣器振动的振幅，其振动频率一定减小 D．滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：滑块与蜂鸣器沿着细杆在M、N之间振动时，该同学听到的蜂鸣器的声音是连续的，由于多普勒效应，该同学听到的蜂鸣器声音的音调忽高忽低，故A、B错误； 滑块与蜂鸣器的振动频率与其振幅无关，故C错误； 滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动，故D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14.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超声波，如果该超声 波被那辆轿车反射回来时： (1)若巡警车接收到的超声波频率比发出的低，则轿车的速度为多少； (2)若巡警车接收到的超声波频率比发出的高，则轿车的速度为多少。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：(1)如果巡警车接收到的超声波频率比发出时低，由多普勒效应可知，巡警车与轿车在相互远离。又由于巡警车在后且车速恒定，所以轿车的速度大于100 km/h。 (2)如果巡警车接收到的超声波频率比发出时高，由多普勒效应可知，巡警车与轿车在相互靠近，同理可知，轿车的速度小于100 km/h。 答案：(1)轿车的速度大于100 km/h (2)轿车的速度小于100 km/h 2 3 4 阶段质量评价（三） (单击进入电子文档) $$