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

第三章 机械波 第5节 多普勒效应 ——身正心定 闳中博学—— 人教版（2019） 物理（选择性必修第一册） 张二朝 学习目标 1.知道什么是多普勒效应现象，会分析多普勒效应产生的原因. 2.列举多普勒效应在生活和技术中的应用，解释它们产生的原因。 3.实验探究声源与观察者发生相对运动时接受频率发生变化与声源频率的关系。 课堂引入 观看视频并思考：当救护车、火车、飞机从身边疾速通过的时候，它们远离的过程中的鸣笛或轰鸣声的音调有什么变化？ 现象：声源靠近时音调较高；声源远去时，音调变低。 （音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）． 一、多普勒效应 奥地利物理学家多普勒（1803——1853） 1.定义：当波源和观察者之间有相对运动时，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。 思考：为什么会出现这样的现象？如何解释？ 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。 一、多普勒效应 思考：描述在竹竿旋转过程中声音的变化？ 演示：蜂鸣器音调的变化 一、多普勒效应 （1）波源振动频率f： （2）观测者接收的频率f ′ : 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。 2.几个基本概念 一、多普勒效应 3.成因模拟实验 （1）当波源和观察者都相对静止时 S 观察者在相同时间里接收到波的个数等于波源发出的波的个数，即接收到的频率等于发出的频率。 一、多普勒效应 3.成因模拟实验 （2）当波源不动，观察者靠近波源时 观察者在相同时间里接收到波的个数大于波源发出的波的个数，即接收到的频率大于发出的频率。 S 一、多普勒效应 3.成因模拟实验 （3）当波源不动，观察者远离波源时 观察者在相同时间里接收到波的个数小于波源发出的波的个数，即接收到的频率小于发出的频率。 S 一、多普勒效应 3.成因模拟实验 4.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 一、多普勒效应 一、多普勒效应 思考：只要观察者与波源发生相对运动，就会产生多普勒效应，观测到的频率就大于波源振动的频率，这种说法对吗？为什么？ 不对，如果观察者绕着波源做圆周运动，虽然两者间发生了相对运动，但观察者接收的频率与波源发出的频率依然相等，并未发生多普勒效应. 多普勒效应是观察者与波源间的相对距离发生变化时产生的 思考:若波源运动的速度等于波传播的速度会怎么样？ 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。 S u 一、多普勒效应 思考:若波源运动的速度大于波传播的速度会怎么样？ 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v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。 一、多普勒效应 二、多普勒效应的应用 多普勒测速仪：向行进中的汽车发射一个已知频率的超声波（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。 多普勒测速 水下多普勒测速仪 军事应用：脉冲多普勒雷达、多谱勒导航仪 歼20第五代隐身战机 中国带刀护卫--055导弹驱逐舰 二、多普勒效应的应用 二、多普勒效应的应用 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。 测星球速度: 1.(多选)下面说法正确的是(　 　) A.发生多普勒效应时,波源的频率变化了 B.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化 C.多普勒效应是因波源与观察者之间有相对运动而产生的 D.多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的 BCD 练一练 练一练 2．如图所示，装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波，并接收被车辆反射回来的反射波．当某汽车向测速监视器靠近时，被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比（     ） A．频率不变，波速变小 B．波速不变，频率变小 C．频率不变，波速变大 D．波速不变，频率变大 D 练一练 3.（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 练一练 4.一频率为600 Hz的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为0.8 m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动。一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到（ ） A.声源在A点时的频率等于600 Hz B.声源在B点时的频率等于600 Hz C.声源在C点时的频率等于600 Hz D.声源在D点时的频率小于600 Hz B 课堂小结 一：多普勒效应 二：多普勒效应 的应用 测速度 测血液流速 测星球速度 彩超 多普勒效应 波源频率保持不变 相对静止 相互靠近 相互远离 f观＝f波 f观＞f波 f观＜f波 谢谢聆听 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 Lavf58.12.100 Lavf59.6.100 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.59 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.54 $$