3.5 多普勒效应（教用Word）-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册高中同步学案（人教版）

本讲义聚焦高中物理多普勒效应核心知识点，系统阐述其定义（波源与观察者相对运动时接收频率变化）、产生原因（相对运动导致单位时间内波峰数变化）及应用（测速、医学超声、天体运动等），通过问题探究、表格对比不同相对位置下的频率变化及例题训练搭建学习支架。 资料特色在于以问题探究（如火车声频率变化）引导科学探究，用表格图示建构模型深化科学思维，结合交通测速等实际应用培养物理观念与社会责任，课中辅助教师高效授课，课后助力学生巩固知识查漏补缺。

3．5　多普勒效应 学习 目标 1．通过实验了解多普勒效应及其产生的原因，知道多普勒效应是波特有的现象． 2．知道多普勒效应的简单应用． 一、多普勒效应 1．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的现象． 2．多普勒效应产生的原因 (1)当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率． (2)当波源与观察者相互接近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加(选填“增加”或“减小”)，观测到的频率增加(选填“增加”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小(选填“增加”或“减小”)． 二、多普勒效应的应用 1．利用多普勒测速仪测速 交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少，就能知道车辆的速度． 2．利用超声波测血流速度 医生向人体内发射频率已知的超声波，测出被血管中的血流反射后的波的频率变化，就可知道血流的速度． 3．利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的速度． [自我诊断] 1．判断下列说法的正误． (1)发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化．(×) (2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应．(×) (3)当观察者远离波源运动时，观察者接收到的波的频率变大．(×) 2．(多选)关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　 ) A．多普勒效应是由于波的干涉引起的 B．发生多普勒效应时，波源的频率并未发生改变 C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而发生的 D．只有声波才有多普勒效应 E．若声源向观察者靠近，则观察者接收到的频率大于声源发出声波的频率 解析：选BCE　多普勒效应是由于波源与观察者之间发生相对运动而产生的，其波源的频率不发生变化，是观察者接收到的频率发生变化，故B、C正确，A错误；当声源向观察者靠近时，观察者接收到的频率大于声源发出声波的频率，E正确；机械波和光波都有多普勒效应现象，故D错误． 一、多普勒效应 [问题探究] 一列火车匀速驶过，这时站在路旁的工人师傅听到火车声的声波的频率等于火车产生的声波的频率吗？为什么？ 答案：不等于．原因是发生了多普勒效应． [知识深化] 1．发生多普勒效应的几种情况 相对位置 图示 结论 波源S和观察者A相对位置不动，如图所示 f波源＝f观察者，音调不变 续表 相对位置 图示 结论 波源S不动，观察者A运动，由A到B或由A到C，如图所示 若靠近波源，由A到B，则f波源＜f观察者，音调变高；若远离波源，由A到C，则f波源＞f观察者，音调变低 观察者A、B不动，波源S运动，由S到S1，如图所示 波源靠近观察者A，f波源＜f观察者A，音调变高；波源远离观察者B，f波源＞f观察者B，音调变低 2．多普勒效应中的频率问题 (1)波源的频率不会发生变化． (2)音调由频率决定． (3)观察者感觉到音调变化是因为发生相对运动时，观察者接收到的频率发生了变化，并非波源的频率发生了变化． 　 (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，关于女同学的感受，下列说法正确的是(　　) 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 解析：选AD　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． 对多普勒效应的理解 观测者向波源靠近时，波源频率不变，但观测者接收到的频率增知，即音调变高；反之，观测者与波源远离时，观测者接收到的频率降低、音调变低．　　 [针对训练] 1．假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是(　　 ) A．当汽车向你驶来时，听到声音的频率等于300 Hz B．当汽车向你驶来时，听到声音的频率小于300 Hz C．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率大于300 Hz D．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率小于300 Hz 解析：选D　AB．汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，当汽车向你驶来时，两者间距变小，则听到喇叭声音的频率大于300 Hz，故AB错误；CD．汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，当汽车和你擦身而过后，两者间距变大，则听到喇叭声音的频率小于300 Hz，故C错误，D正确．故选D． 二、多普勒效应的应用 　多普勒效应在生产和生活中的应用 (1)多普勒效应测车速． (2)医用彩色超声波测定心脏跳动，了解血管血流等情况． (3)电磁波的多普勒效应为跟踪目标物(如导弹、云层等)提供了一种简单的方法．在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用． (4)用多普勒效应测量其他星系向着或远离地球运动的速率． 　(多选)下面实际应用中利用了多普勒效应的是(　　) 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电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D．有经验的战士利用炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去 解析：选ABD　凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对地球运动的速度，A正确．被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应的知识可以求出运动物体的速度，B正确．铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动作出判断的，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运动方向有关，D正确． [针对训练] 2．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被轿车反射回来时，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，反射回的波的频率应怎样变化？ 解析：(1)巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应． (2)因巡警车接收到的频率低，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的频率应增加． 答案：(1)C　(2)超速　(3)增加 1．关于多普勒效应的应用，下列说法中错误的是(　　 ) A．发现星系谱线的“红移”现象 B．利用多普勒效应可以从火车的鸣笛声中判断其运动方向 C．利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运动速度 D．目前在技术上人们只能利用声波发生的多普勒效应 解析：选D　A．星系谱线的“红移”现象的发现是多普勒效应在天体运动中的应用，故A正确；B．利用多普勒效应可以从火车的鸣笛声中判断其运动方向，这是多普勒效应在机械运动中的应用，故B正确；C．利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运动速度，这是多普勒效应在天体运动中的应用，故C正确；D．人们已可以利用电磁波的多普勒效应进行各种测量，故D错误． 2．a为声源，发出声波．b为接收者，接收a发出的声波．若a、b在沿着两者连线的方向运动(速度都不超过声速)．以下说法正确的是(　　) A．若a、b相互靠近，则b接收到的声波的频率一定比a发出的低 B．若a、b向同一方向运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的低 C．若a、b向同一方向运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的高 D．若a静止，b向a运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的高 解析：选D　b接收到的声波的频率的高低关键是看声源a与接收者b之间的距离如何变化，若远离则b接收到的声波的频率比a发出的低，若靠近则b接收到的声波的频率比a发出的高，故A错，D对；当a、b向同一方向运动时，两者之间的距离可变大、可变小、可不变，故b接收到的声波的频率与a发出的声波的频率关系不确定，故B、C错． 3．平直公路上，汽车正在匀速远离多普勒测速仪，用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波，被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图像，正确的是(　　) 解析：选D　汽车正在匀速运动，速度恒定，接收到的反射波的频率也是恒定的，由于是远离测速仪，汽车反射波的频率应该小于发出波的频率，选项D正确． 课时作业(十八)　多普勒效应 [基础达标练] 1．(多选)老师将一个以电池为电源的蜂鸣器固定在长竹竿的一端，闭合开关后听到它发出声音．现用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速做圆周运动，甲同学和乙同学听到蜂鸣器音调在发生变化．如图所示，当蜂鸣器从A转动到B的过程中，下列判断正确的是(　　 ) A．蜂鸣器发出声音的频率在变化 B．甲同学听到的蜂鸣器的音调在降低 C．两位同学听到音调在变化是由于蜂鸣器和听众的距离发生变化 D．音调的忽高忽低是由波的干涉造成的 解析：选BC　A．蜂鸣器发出声音的频率是由蜂鸣器本身决定的，则频率不变，选项A错误； BC．当蜂鸣器从A转动到B的过程中，远离甲同学，向乙同学靠近，则根据多普勒效应可知，甲同学听到的蜂鸣器的音调在降低，乙同学听到的蜂鸣器的音调在升高，两位同学听到音调在变化是由于蜂鸣器和听众的距离发生变化引起的，选项BC正确； D．音调的忽高忽低是由波的多普勒效应造成的，选项D错误．故选BC． 2．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且两者间距发生变化，就一定能观测到多普勒效应 D．当发生多普勒效应时，观测者感觉到的频率一定增大 解析：选C　只有波源与观测者之间有相对运动且两者间距发生变化，才能观测到多普勒效应，AB错误，C正确；当发生多普勒效应时，若波源与观测者相互接近，观测者感觉到的频率增加，反之减小，D错误．故选C． 3．1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，发现波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化，并且做出了解释．人们把这种现象叫做多普勒效应．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用．装有多普勒测速仪的监视器可以安装在公路上方，向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度．在测速的同时把车辆牌号拍摄下来，并把测得的速度自动打印在照片上．下列说法正确的是(　　) A．当车辆驶向监视器时，监视器发射的超声波频率变大 B．当车辆驶向监视器时，监视器接收到的超声波频率比发射出时小 C．车速越大，监视器接收到的超声波频率比发射出时大得越多 D．超声波能发生多普勒效应，光波也能发生多普勒效应 解析：选D　A．多普勒效应是波源和观察者有相对运动时观察者接收到的波的频率与波源发出的频率不相同的现象．但波源实际发出的频率并没有变化．所以A错误；B．当波源和观察者靠近时，接收到的频率增大，当波源和观察者远离时，接收到的频率减小．所以当车辆驶向监视器时，监视器接收到的超声波频率比发射出时的大，B错；C．车速越大，如果车辆靠近监视器的话，监视器接收到的超声波频率比发射出时大得越多，远离的话反而更小，C错误；D．超声波，电磁波都可发生多普勒效应，光波属于电磁波所以可以发生多普勒效应．D正确．故本题选D． 4．频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u<v)，f表示接收器接收到的频率，若u增大，则(　　 ) A．f增大，v增大　　 B．f增大，v不变 C．f不变，v增大 D．f减小，v不变 解析：选B　机械波在介质中的速度由介质决定，与波的频率、波源的速度无关，因此不论u如何变化，v都不变，声源向着接收器运动，接收器单位时间接收到的完全波的个数增加，波源的速度越大，单位时间接收到的完全波的个数越多，因此u增大时，f增大，B正确． 5． 某飞手在操场中央操控无人机进行飞行表演，观众坐在看台观看．如图所示正在进行的是“刷锅”表演，无人机携带一个发声的蜂鸣器围绕飞手正上方的O点在水平面内做匀速圆周运动，则(　　) A．飞手听到声音的音调变高 B．飞手听到声音的音调平稳不变 C．观众听到声音的音调平稳不变 D．飞手与观众听到声音的音调始终相同 解析：选B　根据多普勒效应，无人机携带的蜂鸣器与飞手的距离保持不变，故飞手接收的频率与蜂鸣器发出的频率相同，所以飞手听到声音的音调平稳不变．但是观众与无人机携带的蜂鸣器距离会不断变化，当蜂鸣器与观众距离变远时，观众接收的频率变小，当蜂鸣器与观众距离变近时，观众接收的频率变大．故ACD错误，B正确．故选B． 6．渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位．某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图1所示，图2为质点P的振动图像，则(　　) A．该波的波速为1．5 m/s B．该波沿x轴负方向传播 C．若鱼群向着渔船方向游过来，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为8×104 Hz D．0～1 s时间内，质点P运动的路程为2 m 解析：选D　A．该波的波速为v＝＝1．5×103 m/s故A错误；B．t＝0时刻质点P沿y轴正方向运动，所以此时质点P应位于波传播方向波形的下坡，则该波沿x轴正方向传播，故B错误；C．鱼群反射超声波的频率为f＝＝1×105 Hz若鱼群向着渔船方向游过来，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率应大于1×105 Hz，不可能为8×104 Hz，故C错误；D．0～1 s时间内，质点P运动了1×105个周期，质点P运动的路程为s＝1×105×4A＝2 m故D正确．故选D． 7．单音源发生器装置在小车上，其发音频率为f0．图1中小车沿一圆形跑道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为f1；图2中小车沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上，丙在乙的右侧，观察者乙测得频率为f2，观察者丙测得频率为f3，则(　　) A．f1>f0>f2>f3 B．f1＝f0>f2>f3 C．f1＝f0>f2＝f3 D．f1时而大于f0时而小于f0，f2＝f3 解析：选C　图1中小车绕着甲做匀速圆周运动，根据多普勒效应可知，小车发出的频率与观察者甲接收到的频率相等，则有f0＝f1图2中小车向左匀速运动，小车远离乙和丙，根据多普勒效应可知，二者接收到的频率均小于小车发出的频率，且小车相对于乙和丙的运动是相同的，则有f0>f2＝f3综上所述，有f1＝f0>f2＝f3故选C． 8．(多选)如图所示是一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况，则(　　 ) A．该波源正在移向a点 B．该波源正在移向b点 C．在a处观察，波的频率变低 D．在b处观察，波的频率变低 答案：AD 9．(多选)黑夜里蝙蝠能在洞穴内自如飞行，是因为它能在每1 s内发射多次持续1 ms左右时间的高频脉冲，蝙蝠通过接收和分辨反射回来的脉冲来定位障碍物的位置等信息．若蝙蝠发射脉冲的频率为30 kHz的声波，且正对着洞穴的内壁飞行，则(　　) A．该蝙蝠发射的脉冲为超声波 B．该蝙蝠接收到内壁反射回来的脉冲频率等于30 kHz C．该蝙蝠接收到内壁反射回来的脉冲频率小于30 kHz D．该蝙蝠接收到内壁反射回来的脉冲频率大于30 kHz 解析：选AD　A．由题意可知，蝙蝠发射脉冲的频率为30 kHz，为超声波，A正确；BCD．蝙蝠正对着洞穴内壁飞行，洞穴内壁反射回来的脉冲方向正对着蝙蝠飞行的速度方向，故蝙蝠接收到的反射脉冲的频率大于30 kHz，BC错误，D正确．故选AD． [能力提升练] 10．一架低空飞行的飞机，从远处水平匀速地飞至某同学头顶上空，若飞机振动的频率始终不变，从听到声音至飞机飞临该同学头顶上空时刻前，他听到的飞机声音的音调(即频率)(　　) A．不变，且一直与飞机实际发出的声音音调相同 B．不变，且一直比飞机实际发出的声音音调低 C．不变，且一直比飞机实际发出的声音音调高 D．一直比飞机实际发出的声音音调高，但音调逐渐变低 解析：选D　飞机和人的关系如图所示 其中S为飞机，P为该同学，利用运动的分解把飞机的速度v分解为两个速度，得到v1＝v cos θ，v1为靠近速度，飞机逐渐靠近该同学，θ角逐渐增大，v1逐渐减小，根据多普勒效应规律，人接收到的声音的频率f人＝f0×知，随着v1逐渐减小， 接收到的频率越来越低，但始终高于飞机实际声音频率f0，故ABC错误，D正确．故选D． 11．根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：①闻其声而不见其人；②钢琴声震碎玻璃酒杯；③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；④两列水波相遇产生稳定花纹．这些物理现象分别属于(　　 ) A．干涉、衍射、多普勒效应、共振 B．折射、多普勒效应、共振、干涉 C．衍射、共振、多普勒效应、干涉 D．衍射、共振、折射、多普勒效应 解析：选C　①闻其声而不见其人是波的衍射现象；②钢琴声震碎玻璃酒杯是由于共振产生的；③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应；④两列水波相遇产生稳定花纹是水波的干涉现象．故选C． 12．如图所示，在原点O处的质点(波源)做简谐运动，产生沿x轴正方向传播的简谐波，波速v＝20 m/s． 为了接收这列波，在x＝200 m处设有一台接收器(图中未标出)． 已知t＝0时，波刚好传播到x＝30 m处，则下列说法正确的是(　　) A．波源振动的周期为2 s B．接收器在t＝8 s时才能接收到此波 C．x＝40 m处的质点在t＝1 s时向上运动 D．若波源向x轴负方向移动，则在其移动过程中接收器接收到的波的频率将小于1 Hz 解析：选D　A．由图像可知，波长λ＝20 m，根据波速公式得T＝＝s＝1 s，A错误；B．接收器接收时间为t＝＝ s＝8．5 s，B错误；C．在t＝1 s时，波向前传播一个波长，x＝40 m处的质点与t＝0时x＝20 m处的质点的振动情况一样．而t＝0时x＝20 m处的质点向下振动，故x＝40 m处的质点在t＝1 s时向下运动．C错误；D．若波源向x轴负方向移动，则接收器离波源越来越远，根据多普勒效应，接收到的周期变长，频率变小．D正确．故选D． 13．(多选)在高速公路上用超声波测汽车的速度，在某次测量中，该测速装置连接的计算机屏幕上显示如图所示的波形，图P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号，则下列说法中正确的是(　　) A．汽车测速仪发出的脉中波频率为1 Hz B．汽车接收到的脉中波的频率为 Hz C．汽车接收到的脉冲波的频率为 Hz D．因汽车接收到的脉冲波的频率增大，故汽车远离测速仪 解析：选AC　A．根据图可知，P1、P2的时间间隔为1秒，即周期为1 s，与频率互为倒数，故汽车测速仪发出的脉冲波频率为1 Hz，故A正确；BC．根据图可知，n1和n2之间间隔的刻度值，得时间间隔为0．9秒，即周期为0．9 s，周期与频率互为倒数，汽车接收到的脉冲波的频率为 Hz，故B错误，C正确；D．因汽车接收到的脉冲波的频率增大，根据多普勒效应可知汽车靠近测速仪，故D错误．故选AC． 14．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，而观察者在1 s内由A运动到B，则观察者在这1 s内接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，则要让观察者完全接收不到波，他每秒要运动多少米？ 解析：观察者在单位时间内接收到的完全波的个数，就等于观察者接收到的波的频率．如果观察者不动，则1 s内，观察者接收的完全波的个数应为20个，然而当观察者从A运动到B的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只接收到19个完全波．要想让观察者完全接收不到波，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即观察者每秒要远离波源340 m． 答案：19个　340 m 学科网（北京）股份有限公司 $$