3.5 多普勒效应 课件-2024-2025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 引入 听飞机声音的变化 飞机飞近时，轰鸣声越来越尖锐； 飞机飞远时，轰鸣声越来越低沉。 听火车声音的变化 列车靠近时，鸣笛声越来越尖锐； 列出远离时，鸣笛声越来越低沉。 发射频率 接收频率 人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？ 讨论 一、多普勒效应(Doppler effect) 1、现象(1842年发现)：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，感觉音调变低。 3、多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。 2、音调：由频率决定，频率越高音调越高，频率越低音调越低。 注意：频率由声源决定，实际频率并没有变化。 思考1：描述在竹竿旋转过程中声音的变化？ 做一做：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。 多普勒效应的模拟实验 思考2：三种情况下经过观察者的人数分别是多少？ 多普勒效应的模拟实验：观测者静止 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。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。 f测 = f源 v测 = 0 v测 多普勒效应的模拟实验：观测者靠近波源 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 多普勒效应的模拟实验：观测者远离波源 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 v测 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，感到波变得稀疏，即波长增大，接收到的频率减少。 2.当观察者与波源相互远离时 1、观察者听到的声音的音调，是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。 2、由于相对运动，声源的频率没有变化，而是观察者接收到的频率发生了变化。 二、多普勒效应的成因 单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波，故观察者接收到的频率等于波源的频率。 1、波源和观察者没有相对运动时 2、观察者与波源的相对距离减小时 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大。 3、观察者与波源的相对距离增大时 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小。 二、多普勒效应的成因 思考3：固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在水面上移动时拍得一幅如图所示的照片，显示出此时波的图样。由照片是否可知，振动片正在向图中哪个方向移动？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？ 课堂练习 1、(多选)如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，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，她感觉哨声音调变高 B、女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C、女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变 D、女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低 AD　 解析：女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低。选项A、D正确，B、C错误。 三、多普勒效应的应用 多普勒效应是波动过程共有的特征，一切波（如电磁波和光波）都能发生多普勒效应。 1．修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢。 2．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时，接收到的频率发生变化，由此可知汽车的速度。 3．根据光的多普勒效应，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率，可以判断遥远天体相对地球的运动速度。 4．应用多普勒效应还可以跟踪人造地球卫星。 5．医疗：医院里用超声波，通过测定反射波的频率变化，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。 拓展提高 1、(多选)下列关于多普勒效应的说法，正确的是 (　 　) A．只有声波才能发生多普勒效应 B．当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声源的频率升高了 C．当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时，不会发生多普勒效应 D．火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛音调降低 CD　 解析：多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应，A项错误。发生多普勒效应时，声源的频率并没有发生变化，而是观察者接收到的频率发生了变化，B项错误。当波源和观察者以相同的速度同向运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应，C项正确。火车离站时，站台上的旅客和火车相互远离，听到火车的汽笛音调降低，D项正确。 拓展提高 2、(2020·江苏省扬州中学高二下学期期中)如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况下，某一时刻在介质平面中的情形，图中的圆表示波峰。 (1)该图表示的是 (　　) A．干涉现象　 B．衍射现象 C．反射现象 D．多普勒效应 (2)波源正在移向 (　　) A．A点　 B．B点　　 C．C点　 D．D点 (3)观察到波的频率最低的点是 (　　) A．A点　 B．B点　 C．C点　 D．D点 D　 A B 3.5多普勒效应 一、多普勒效应：波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化。人们把这种现象叫作多普勒效应。 二、多普勒效应的成因 1、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 3.在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化 三、多普勒效应是波动过程共有的特征，一切波（如电磁波和光波）都能发生多普勒效应。 Lavf58.27.103 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$