第3章 6 多普勒效应-【金版教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册创新导学案全书PPT（教科版）

该高中物理课件聚焦“多普勒效应”，通过火车汽笛音调变化、炮弹呼啸而过等生活现象及多普勒发现史导入，结合课前检测、问题思考与课堂图片分析（波源运动示意图），搭建从现象感知到成因探究再到应用拓展的学习支架。 其亮点在于以科学思维（公式推导、成因归纳表格）和科学探究（师生互动分析波源与观测者运动关系）为核心，融入医疗彩超、天体测速等应用实例，强化物理观念。分层作业设计助力教师教学结构化，促进学生深化理解与能力进阶。

第三章　机械波 6.多普勒效应 目录 1 2 3 课前自主学习 课后课时作业 课堂探究评价 1．了解多普勒效应，初步理解多普勒效应的产生原因。2.能运用多普勒效应解释一些物理现象，了解多普勒效应的应用。 3 课前自主学习 一　多普勒效应 1．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频率_____。这一现象叫作多普勒效应。 2．多普勒效应的成因 (1)波源与观测者相对静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的_____，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率_____。 (2)当观测者与波源二者相互接近时，观测者在单位时间内接收到的完整波数目_____，接收到的频率_____波源振动的频率。 (3)当观测者与波源二者相互远离时，观测者在单位时间内接收到的完整波数目_____，接收到的频率_____波源振动的频率。 不同 相同 相同 增多 大于 减少 小于 课前自主学习 5 二　多普勒效应的应用 1．应用原理：机械波、电磁波都会产生多普勒效应。静止的探测仪器根据接收到的频率的变化，可以测出波源相对于介质的速度。 2．具体应用 (1)医疗上，利用超声波的多普勒效应，可以测量血流速度，为诊断提供重要依据。 (2)多普勒效应在测定人造卫星位置的变化、测定流体的流速、检查车速等方面也有广泛的应用。 (3)在天文学上，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的天体相对于地球的运动速度。 课前自主学习 6 提示 1．判一判 (1)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化。(　　) (2)当波源和观测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。(　　) (4)只有声波才能发生多普勒效应。(　　) (5)当发生多普勒效应时，观测者接收到的波的频率可能增大，也可能减小。(　　) 提示: (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　 课前自主学习 7 提示 2．想一想 炮弹由远处飞来从头顶呼啸而过的整个过程中，我们所听到的音调会发生怎样的变化？为什么？ 提示：波源与观测者距离的变化会引起接收频率的变化，声波频率的变化会引起音调的变化，由于炮弹离我们先变近后变远，所以音调先变高后变低。　 课前自主学习 8 课堂探究评价 探究　多普勒效应的理解及应用 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课堂探究评价 10 提示 活动1：1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，注意到一个现象：当火车从身旁飞驰而过时，火车汽笛的音调发生了由高到低的变化。回顾初中物理知识，音调是由什么决定的？ 活动2：活动1中的现象叫作多普勒效应。为解释多普勒效应的成因，我们进行了如下讨论。如图甲，频率为20 Hz的波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者接收到的频率和波源的振动频率有什么关系？ 提示：由声波的频率决定。　 提示：观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的均是20，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率均为20 Hz，相同。 课堂探究评价 11 提示 活动3：如图乙，上述波源S相对于介质静止不动，观测者相对波源运动。当观测者朝着波源运动(由A至B)或远离波源运动(由A至C)时，观测者接收到的频率和波源的振动频率有什么关系？ 提示：当观测者朝着波源运动时(由A至B)，它在每秒接收到的完整波数目增多(变为21)，表明测得的频率(21 Hz)大于波源振动的频率(20 Hz)；当观测者远离波源运动时(由A至C)，它在每秒接收到的完整波数目减少(变为19)，表明测得的频率(19 Hz)小于波源振动的频率(20 Hz)。　 课堂探究评价 12 提示 活动4：如图丙，观测者相对介质静止，波源相对观测者运动。说出观察到的现象，并进行分析。 活动5：结合以上活动，总结多普勒效应的规律。 提示：在波源前进的方向上，波纹压缩，波长变短，因此运动波源前方的观测者(波源接近观测者)测得的水波频率变大；在波源后方，波纹间距变大，波长变长，因此在波源后方的观测者(波源远离观测者)测得的水波频率变小。　 提示：当观测者与波源二者相互接近时，接收到的频率将大于波源的频率；当二者远离时，接收到的频率将小于波源的频率。 课堂探究评价 13 1．波源频率、接收频率和音调 (1)波源频率：波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完整波。频率表示单位时间内完成的全振动的次数。因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完整波的个数。 (2)接收频率 ①波源和观测者相对静止时，观测者接收到的波的频率等于波源的频率。 课堂探究评价 14 ②波源和观测者相互靠近或者相互远离时，观测者在单位时间内接收到的完整波的个数发生变化，即接收到的波的频率发生变化。 波源与观测者如果相互靠近，观测者接收到的波的频率增大；二者如果相互远离，观测者接收到的波的频率减小。 (3)音调：音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低。观测者听到的声音的音调，是由观测者接收到的声波的频率，即单位时间内接收到的声波的完整波个数决定的。 课堂探究评价 15 2．多普勒效应成因分析 (1)相对位置变化与频率的关系(规律) 相对位置 图示 结论 波源S和观测者相对静止 f波源＝f观测者 波源S不动，观测者运动，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，则f波源＜f观测者；若远离波源，由A→C，则f波源＞f观测者 观测者不动，波源S运动，由S→S′ f波源＜f观测者 课堂探究评价 16 课堂探究评价 17 3．多普勒效应的应用 (1)多普勒测速仪； (2)医用“彩超”； (3)测天体速度； (4)听音辨向。 课堂探究评价 例　公路巡警车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，巡警车向前方在同一车道上的一辆轿车发出一束已知频率的电磁波，结果该电磁波被此辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。 (1)此现象属于________。 A．波的衍射 B．波的干涉 C．多普勒效应 D．波的反射 (2)若该路段限速为100 km/h，则轿车是否超速？ (3)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的电磁波频率应怎样变化？ 答案　C　(2)超速　(3)变大 答案 课堂探究评价 19 提示 (1)多普勒效应的产生原因是什么？ (2)发生多普勒效应时，若接收频率变小，说明波源和观测者距离如何变化？ 提示:波源与观测者之间发生了相对运动，导致二者间距改变。　 提示:若接收频率变小，说明波源和观测者距离增大。 课堂探究评价 20 规范解答 规范解答　(1)巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象属于多普勒效应，故选C。 (2)因巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故轿车超速。 (3)若轿车以20 m/s的速度行进，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的电磁波频率应变大。 课堂探究评价 规律点拨 1．多普勒效应易错注意 (1)发生多普勒效应时，接收到的波的频率发生变化，但波源的频率并没有变化。 (2)是否发生多普勒效应取决于观测者与波源是否存在相互靠近或相互远离。波速只取决于介质，与是否发生多普勒效应无关。 (3)多普勒效应是波共有的特征，机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应。 课堂探究评价 2．多普勒效应的判断方法 (1)确定研究对象(波源与观测者)。 (2)确定波源与观测者是否有相互靠近或相互远离。若有相互靠近或相互远离，则发生多普勒效应，否则不会发生。 (3)判断：当两者相互远离时，观测者接收到的波的频率变小；当两者相互靠近时，观测者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变。 课堂探究评价 [变式训练] 　如图所示，产生机械波的波源O做匀速运动，图中圆表示波峰，已知波源振动的频率为f0，则下列说法正确的是(　　) A．该图表示波源正在向A点移动 B．观测者在A点接收波的频率是定值且大于f0 C．观测者在B点接收波的频率是定值且大于f0 D．观测者在C点或D点接收波的频率是定值且大于f0 答案 解析 解析　根据对多普勒效应的理解，该图表示波源正在向B点移动，故A错误；波源与A点的距离随时间均匀增大，故观测者在A点接收波的频率是定值且小于f0，B错误；波源与B点的距离随时间均匀减小，故观测者在B点接收波的频率是定值且大于f0，C正确；波源与C点或D点的距离随时间非均匀增大，故观测者在C点或D点接收波的频率不是定值且小于f0，D错误。 课堂探究评价 24 课后课时作业 1．(多普勒效应的理解)关于多普勒效应，下列说法中不正确的是(　　) A．发生多普勒效应时波源的频率保持不变 B．要发生多普勒效应，波源和观测者间必须有相对运动 C．只有声波会发生多普勒效应 D．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应 答案 解析 解析　多普勒效应是一种现象，发生多普勒效应时，波源的频率没有发生改变，波源与观测者之间相互靠近或相互远离时，观测者接收到的波的频率发生变化，即发生多普勒效应，而且机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应。故C错误，A、B、D正确。本题选说法不正确的，故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 2．(综合)分析下列物理现象： (1)夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝； (2)“闻其声而不见其人”； (3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音； (4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。 这些物理现象分别属于波的(　　) A．反射、衍射、干涉、多普勒效应 B．折射、衍射、多普勒效应、干涉 C．反射、折射、干涉、多普勒效应 D．衍射、折射、干涉、多普勒效应 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 解析 解析　(1)夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声波的反射现象；(2)“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是声波的衍射现象；(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现振动加强区与减弱区，这是声波的干涉现象；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高，音调变高就是频率变高，这是多普勒效应现象。故A正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 3．(多普勒效应的应用)(多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应(　　) A．利用地球上接收到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超声波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的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判断飞行炮弹是接近还是远去 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 解析 解析　凡是波都具有多普勒效应，因此可以利用光波的多普勒效应测定遥远天体相对地球的运动速度，故A正确；交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的超声波，波被运动的汽车反射回来时，交通警察接收到的波的频率会发生变化，根据频率的变化可知汽车的速度，利用了波的多普勒效应，故B正确；铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况，利用了声波在固体中传播得更快，故C错误；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，利用了波的多普勒效应，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 4．(多普勒效应的理解)(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 答案 解析 解析　女同学荡秋千的过程中，她向右运动时，她与波源之间相互靠近，根据多普勒效应，她感到哨声音调变高，故A正确，C错误；反之女同学向左运动时，她感到哨声音调变低，故D正确，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 5．(多普勒效应的理解)关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　) A．只要波源在运动，就一定能观测到多普勒效应 B．只要观测者在运动，就一定能观测到多普勒效应 C．只要波源与观测者之间有相对运动，就一定能观测到多普勒效应 D．当发生多普勒效应时，观测者观测到的频率可能在增大，也可能在减小 答案 解析 解析　若波源与观测者一起同方向、同速度运动，则观测者观测不到多普勒效应，A、B错误；若观测者以波源为圆心做圆周运动，则不能观测到多普勒效应，C错误；根据多普勒效应，当观测者靠近波源时，接收到的频率增大，远离波源时，接收到的频率减小，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 6．(多普勒效应的理解)蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用的是超声脉冲导航，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的发射频率为39000 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39000 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39000 Hz 答案 解析 解析　由于蝙蝠正向墙壁靠近，所以墙壁接收到的超声脉冲频率大于39000 Hz，A错误；墙壁反射超声脉冲时，蝙蝠继续向墙壁运动，故蝙蝠接收到墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收到的频率，则一定大于39000 Hz，所以C正确，B、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 7.(多普勒效应的判断)如图所示，以地面监测站为参考系中，绕地心顺时针运动的中国空间站持续发出频率为f的监测电波，地面监测站先后接收到空间站通过A、B位置时的信号频率分别为fA、fB，则(　　) A．fA>f>fB B．fA<f<fB C．fA＝fB<f D．fA＝fB＝f 答案 解析 解析　由题意可知，空间站绕地心顺时针运动先后经过A、B位置，先靠近地面监测站后远离监测站，根据多普勒效应，地面监测站接收到的信号频率在靠近过程大于f，在远离过程小于f，因此fA>f>fB，故A正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 答案 8．(多普勒效应的判断)轮船在进港途中的x­t图像如图所示，则 在港口所测的轮船上雾笛发出声音的频率可能是下列选项中的(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 解析 解析　轮船匀速靠近港口的过程中，在港口测量到的轮船上雾笛发出声音的频率不随时间变化，但轮船速度大时所测声音频率大，由x­t图像可知，轮船靠近港口的三段时间内的速度大小v1>v3>v2，可知所测声音的频率f1>f3>f2，故A正确，B、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 答案 9．(综合提升)如图为由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观测者在1 s内由A运动到B，则观测者在这1 s内接收到________个完全波。设波速为340 m/s，则要让观测者完全接收不到波，他每秒要运动________ m。 19 340 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 解析 解析　观测者在单位时间内接收到的完整波的个数，就等于观测者接收到的波的频率。如果观测者不动，则1 s内，观测者接收的完整波的个数应为20个，由题图可知，当观测者从A运动到B的过程中，所能接收到的完整波的个数正好比不运动时少1个，即他只接收到19个完整波。要想让观测者完全接收不到波，他必须随同所在的波峰一起运动并远离波源。由s＝vt得s＝340×1 m＝340 m，即观测者每秒要远离波源340 m。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 课后课时作业 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R (2)成因归纳：根据以上分析可以知道，发生多普勒效应时，一定是由于波源与观测者之间发生了相互靠近或相互远离。 拓展(了解即可)：如果波源相对介质静止，观测者相对波源以速度uc运动，观测者测得的波的频率为f′＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(uc,v)))f，式中f为波源的频率，v为波在介质中的传播速度。当观测者向着波源运动时，uc取正值；当观测者背离波源运动时，uc取负值。如果观测者相对于介质静止，波源相对观测者以速度uz运动，观测者测得的波的频率为f′＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,v－uz)))f。当波源接近观测者时，uz取正值；当波源远离观测者时，uz取负值。 由以上公式可知，波源与观测者的相对速度uc或uz恒定，观测者测得的波的频率f′就恒定；波源与观测者的相对速度uc或uz越大，观测者测得的波的频率f′与f相差就越大。 $$