3.6 多普勒效应(Word教参)-【优化指导】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

第6节　多普勒效应 物理观念 科学探究 科学态度与责任 　　知道什么是多普勒效应。 1.探究多普勒效应的成因。 2．了解多普效应的实际应用。 　　能够应用所学的知识解释现实生活中的现象，能够用科学的眼光对待和用科学的思维方式解释自然界中有关现象。 [对应学生用书P85] 一、多普勒效应 当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源的频率不同。 二、多普勒效应的成因 1．波源和观测者相对于介质都静止：接收到的频率等于波源频率。 2．观测者和波源相互接近，接收到的频率大于波源频率；观测者和波源相互远离，接收到的频率小于波源频率。 三、多普勒效应的应用 彩超、测速等。 对于多普勒效应，请你判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)多普勒效应是指波源的频率在传播的过程中发生变化的现象。(　　×　　) (2)多普勒效应是指观测者接收到的频率与波源的频率不同的现象。(　　√　　) (3)如果观测者和波源以相同的速度运动，则观测者接收到的频率不变。(　　√　　) (4)通过火车鸣笛时声调的变化可以判断火车的运动方向。(　　√　　) [对应学生用书P85] 探究点 多普勒效应 红移在物理学和天文学领域中是指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象，在可见光波段，表现为光谱的谱线朝红外线端移动了一段距离，即波长变长、频率降低。当光源远离观测者运动时，观测者观察到的电磁波谱会发生红移，这类似于声波因为多普勒效应造成的频率变化。这样的红移现象在日常生活中有很多应用，例如多普勒雷达、雷达枪，在分光学中，人们使用多普勒红移测量天体的运动。这种多普勒红移的现象最早是在19世纪所预测并观察到的，当时的部分科学家认为光的本质是一种波。 [问题设计] 当光源远离观察者运动时，观测者观察到的电磁波的波长为什么变长？ 提示：当光源远离观察者运动时，观察者接收到的波的频率减小，光速不变，因此观察者观测到的波的波长变长。 1．多普勒效应 当观测者和波源发生相对运动时， 观测者测得的频率与波源的频率不同。当观测者和波源相互接近时，接收到的频率大于波源频率；当观测者和波源相互远离时，接收到的频率小于波源频率。 2．对多普勒效应的理解 用一队行进的队伍模拟波的传播，每一个人相当于波峰，队伍旁边的人相当于观测者。单位时间内经过观测者的身侧的人的个数等于观测者接收到的波的频率。 (1)如图甲所示，观测者不动，假设单位时间(1秒)内经过观测者的身侧的人数为3人，那么相当于观测者接收到的波的频率为3 Hz。 (2)如图乙所示，观测者逆着队伍运动，相当于观测者朝着波源运动，单位时间内经过观测者的身侧的人数增加，相当于观测者接收到的频率增加。 (3)如图丙所示，观测者与队伍同向运动，且速度小于队伍速度，相当于观测者远离波源运动，单位时间内经过观测者的身侧的人数减少，相当于观测者接收到的频率减小。 【例】 下列关于多普勒效应的说法正确的是(　　) A．若波源向观察者靠近，则波源发出的频率变小 B．若波源向观察者靠近，则观察者接收到的频率变大 C．若观察者远离波源，则波源发出的频率变小 D．若波源向观察者靠近，则波源发出的频率变大 B　解析：若波源向观察者靠近，波源发出的频率不变，观察者接收到的频率会变大，A、D错误，B正确；观察者远离波源，波源发出的频率也不变，C错误。 [练] 警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率。下列说法正确的是(　　) A．车辆匀加速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率比发射波的频率高 B．车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率等于发射波的频率 C．警车匀加速驶离停在路边的汽车，警车探测到的反射波频率比发射波的频率高 D．警车匀速驶离停在路边的汽车，警车探测到的反射波频率比发射波的频率高 A　解析：车辆匀加速驶向停在路边的警车，两者间距变小，根据多普勒效应可知，警车探测到的反射波的频率比发射波的频率高，A正确；车辆匀速驶离停在路边的警车，或警车匀速驶离停在路边的汽车，两者间距变大，根据多普勒效应可知，警车探测到的反射波的频率比发射波的频率低，B、D错误；警车匀加速驶离停在路边的汽车，两者间距变大，根据多普勒效应可知，警车探测到的反射波的频率比发射波的频率低，C错误。 [对应学生用书P86] 1．下列关于机械波的说法正确的是(　　) A．发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化 B．驱动力的频率越接近物体的固有频率时物体振动的振幅越大 C．波发生反射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化 D．发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长大或差不多 B　解析：发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，是由于波源和观察者的距离变化使观察者接收到的频率发生了变化，A错误；驱动力的频率越接近物体的固有频率时物体振动的振幅越大，B正确；波发生反射时在同一介质中，频率、波长和波速均不变，C错误；发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或相差不多，D错误。 2．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用。下列说法错误的是(　　) A．利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速 B．“彩超”利用了多普勒效应 C．多普勒效应不能用于天体研究 D．波源与观察者相互靠近或者远离时，观察者接收到的波的频率会发生变化 C　解析：利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速，A正确；“彩超”的原理是向病人体内发射超声波，超声波经血液反射后被接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速，这一技术利用了多普勒效应，B正确；多普勒效应可用于天体研究，C错误；波源与观察者相互靠近或者远离时，观察者接收到的波的频率会发生变化，D正确。 3．(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：波源和观测者相互靠近时观测者测到的频率大于波源的振动频率，当波源与观测者相互远离时，观测者观测到的频率变小，A、D正确。 4．(多选)火车上有一个声源发出一定的乐音。当火车静止、观测者也静止时，观测者听到并记住了这个乐音的音调。观测者听到这个乐音的音调比原来降低的情况是(　　) A．观测者静止，火车向他驶来 B．观测者静止，火车离他驶去 C．火车静止，观测者乘汽车向着火车运动 D．火车静止，观测者乘汽车远离火车运动 BD　解析：观测者与声源相向运动时，观测者接收到的声波的频率变大，听到的乐音音调比原来的音调要高；观测者与声源背离运动时，观测者接收到的声波的频率变小，听到的乐音音调比原来的音调要低，B、D正确。 5．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。设单位时间内水波槽左边接收完全波数为n1，右边接收的完全波数为n2。由照片可知(　　) A．振动片向左移动，n1>n2 B．振动片向右移动，n1<n2 C．振动片向左移动，n1<n2 D．振动片向右移动，n1>n2 B　解析：根据水波的波纹可知，右边形成的波纹比较密，左边的比较稀疏，所以振动片是向右侧移动，单位时间内水波槽左边接收完全波数小于右边接收的完全波数，A、C、D错误，B正确。 6．下列关于机械振动和机械波的说法正确的是(　　) A．有机械振动就一定有机械波 B．机械波在传播过程中，介质中的质点随波迁移 C．机械波传播的是“机械振动”这种振动形式，同时也将波源的能量传递出去 D．机械振动的物体在振动过程经过平衡位置时合力为零 C　解析：有机械振动还需要介质才能形成机械波，A错误；介质中的质点在平衡位置振动，不会随波迁移，B错误；机械能传播的是振动形式、能量和信号，C正确；在平衡位置回复力为零，合力不一定为零，例如单摆，D错误。 7．“蜻蜓点水”是常见的自然现象，某同学在研究蜻蜓运动的过程中获得了一张蜻蜓点水的俯视照片，照片显示了蜻蜓三次点水后某瞬间的水面波纹。如果蜻蜓飞行的速度恰好与水波的传播速度相等，不考虑蜻蜓每次点水所用的时间，则下列四幅图与照片相吻合的是(　　) A　解析：因为蜻蜓飞行的速度和水波的速度相同，那么蜻蜓每一次点水的时候都会是在上一个波的边线上，而第二个水波和第一个水波都在以相同的速度运动，所以每个圆都应该是内切的，A正确，B、C、D错误。 8．(多选)下列说法正确的是(　　) A．同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波 B．虽然横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同，但横波、纵波可能沿同一方向传播 C．波源的频率越大，它产生的机械波传播得越快 D．只要发生机械振动均可形成机械波 AB　解析：同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波，如地震波，A正确；虽然横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同，但横波、纵波可能沿同一方向传播，如地震波，B正确；机械波传播速度由介质决定，与波源的频率无关，C错误；要形成机械波除了有机械振动外，还需要传播介质，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$