3.3 波的干涉和衍射 课件-2024-2025学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

第三章 机械波 第4节 多普勒效应及其应用 作者编号：43999 1.了解多普勒效应的现象； 2.理解多普勒效应产生的原因； 3.了解多普勒效应的应用。 学习目标 作者编号：43999 警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化。思考下列问题： (1)你听到警笛的音调有何不同？ 警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低 (2)实际上警笛的音调会变化吗？ 实际上警笛的音调不会变化 新知导入 作者编号：43999 1.多普勒效应 由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫做多普勒效应。 这种现象是奥地利物理学家多普勒在1842年最先发现的。 多普勒（1803——1853） 01 多普勒效应 新知学习 作者编号：43999 2.波源振动频率和接收器的接收频率 （1）波源振动频率指波源单位时间内的振动次数。 （2）接收器的接收频率指接收器单位时间接收到的完整波数目。 3.多普勒效应是波共有的特征 机械波、电磁波或光波都会发生多普勒效应。 新知学习 作者编号：43999 演 示：蜂鸣器音调的变化 将蜂鸣器固定在一长竹杆的一端，然后用竹杆将蜂鸣器举起，并在头上快速旋转。 【视频：蜂鸣器音调的变化】 新知学习 作者编号：43999 S 观察者A (1)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， 波源的频率。 4.多普勒效应现象 等于 新知学习 作者编号：43999 S 观察者 v 波源靠近观察者 S 观察者 观察者靠近波源 v (2)波源与观察者相互接近时，观察者接收到的波的频率 。 增大 新知学习 作者编号：43999 S 观察者 v 观察者远离波源 S 观察者 v 波源远离观察者 (3)波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率 。 减小 新知学习 作者编号：43999 （1）观测者静止 f测 = f源 v测 = 0 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。这种情况下的“过人频率”是30人每分。在这个模拟实验中，人不表示介质中的质点，只代表传播中的波峰或波谷，于是“过人频率”就代表波的频率。 多普勒效应的模拟实验 新知学习 作者编号：43999 v测 （2）观测者靠近波源 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）观测者远离波 f测 < f源 v测 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。 新知学习 作者编号：43999 （1）波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率变大。 （2）波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小。 5.多普勒效应的成因 声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。 而接收者听到的声音的音调，是由接收者接收到的频率决定的，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。 新知学习 作者编号：43999 1.测量汽车速度 交通警察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。 02 多普勒效应的应用 新知学习 作者编号：43999 利用多普勒测速仪，还可以测量水在海底的流速，为养殖场寻找适合贝类生长的场所。 2.水下多普勒测速仪 3.测血液流速(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。可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。 新知学习 作者编号：43999 3.跟踪目的物(如导弹、云层等)。 新知学习 作者编号：43999 1.关于多普勒效应的叙述，下列说法中正确的是（　　） A．多普勒效应说明波源的频率发生了变化 B．多普勒效应是由于波的干涉引起的 C．多普勒效应是波共有的特征 D．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高 C 课堂练习 作者编号：43999 2.一辆大客车上有一个声源发出频率一定的乐音，当大客车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。当观察者坐上一辆小轿车后听到这个乐音的音调比原来低的是（　　） A．小轿车静止，大客车向他驶来 B．小轿车静止，大客车离他驶去 C．大客车静止，小轿车向着大客车驶去 D．大客车在前、小轿车在后，且小轿车速度大于大客车速度 B 课堂练习 作者编号：43999 3.关于波的现象，下列说法正确的是（　　） A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速，这是利用了波的多普勒效应 B．“闻其声不见其人”是声波的反射现象 C．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是利用波的干涉现象 D．科学家通过哈勃望远镜发现来自遥远的星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱比较，波长均变小，说明该星系正在远离地球而去 A 课堂练习 作者编号：43999 4.根据多普勒效应，我们知道当波源与观察者相互接近时，观察者接收到波的频率增大；反之，观察者接收到波的频率减小。天文观测到某遥远星系所生成的光谱呈现“红移”，即谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知（　　） A．观察者接收到光波的波长增大，该星系正在靠近观察者 B．观察者接收到光波的波长减小，该星系正在靠近观察者 C．观察者接收到光波的波长增大，该星系正在远离观察者 D．观察者接收到光波的波长减小，该星系正在远离观察者 C 课堂练习 作者编号：43999 多普勒效应及其应用 多普勒效应 多普勒效应的应用 定义 产生原因 测速度 测血流速度 跟踪目的物 波源与观察者相对静止，而使f观察者=f波源 波源与观察者有相对运动，而使f观察者≠f波源 波源与观察者相互靠近，而使f观察者>f波源 波源与观察者相互远离，而使f观察者<f波源 课堂总结 作者编号：43999 Lavf58.12.100 Lavf57.83.100 $$