第三章 第四节 多普勒效应(课件PPT)-【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（粤教版）

该高中物理课件围绕多普勒效应展开，涵盖概念、成因及应用，通过消防车实例、表格对比等生活现象导入，衔接波动知识，搭建从已知到未知的学习支架。 其亮点在于融入科学思维（如圆周运动是否产生多普勒效应的质疑创新）和科学态度与责任（联系测速、彩超等实际应用），采用“概念辨析-实例分析-分层练习”的教学方法，帮助学生深化物理观念，提升解决问题能力，也为教师提供清晰的教学路径。

DISANZHANG 第三章 第四节　多普勒效应 1 1.知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应的形成原因(重难点)。 2.了解多普勒效应在生活中的应用，会用多普勒效应解释一些物理现象(重点)。 学习目标 2 一、多普勒效应 二、多普勒效应的应用 课时对点练 内容索引 3 多普勒效应 一 4 1.多普勒效应 如果波源或观察者或两者都相对于传播介质运动，那么观察者接收到的频率与波源发出的频率就 了，这种现象叫作多普勒效应。 2.多普勒效应产生的原因 (1)当波源与观察者相对静止时，观察者每秒接收到完全波的个数_____波源每秒发出完全波的个数。 (2)当波源与观察者相互接近时，观察者每秒接收到完全波的个数 波源每秒发出完全波的个数。 (3)当波源与观察者相互远离时，观察者每秒接收到完全波的个数 波源每秒发出完全波的个数。 不相同 等于 大于 小于 说明：发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是观察者接收到的频率发生了变化。 讨论与交流 1.只要观察者与波源发生相对运动，就会形生多普勒效应，这种说法对吗？为什么？ 答案　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。 2.结合消防车从人身旁高速驶过的实例完成下表： 波源的运动情况 观察者的运动情况 频率的关系(选填“>”“<” 或“＝”) 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   ＝　 >　 < > < 　关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是 A.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化 B.产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动且两者间 距发生变化 C.甲乙两车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，乙车中的 某乘客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率 D.波源静止时，不论观察者是静止的还是运动的，观察者听到的笛声频 率都是相同的 例1 √ 产生多普勒效应的原因是观察者与波源之间发生了相对运动且两者间距发生变化，使观察者接收到的波的频率与波源频率不相同，但波源频率并没有发生变化，故A、D错误，B正确； 当观察者与波源接近时，观察者接收到的波的频率变大，乙车中乘客听到的甲车笛声频率应大于他听到的乙车笛声频率，故C错误。 　如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，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 例2 D 该图表示的是多普勒效应，正确选项为D。 (2)波源正在移向_____(选填“A”“B”“C” 或“D”)点。 A 从波长变化情况来看，波源正在移向A点。 (3)观察到波的频率最低的点是_____(选填“A” “B”“C”或“D”)点。 B 由于波源正移向A点，所以观察到波的频率最低的点是B点。 　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点时发出声音的频率等于600 Hz B.声源在B点时发出声音的频率等于600 Hz C.声源在C点时发出声音的频率等于600 Hz D.声源在D点时发出声音的频率小于600 Hz 例3 √ 根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动 时，观察者接收到的频率大于声源的频率， 当声源和观察者反向运动时，观察者接收到 的频率小于声源的频率，声源运动到A、B、C、D四个点时，画出来相对于观察者的速度方向，可以得到声源在A点有接近观察者的趋势，声源在C点有远离观察者的趋势，声源在B、D两点的速度方向垂直O点与观察者的连线，所以在B、D两点，观察者接收到的频率等于声源的频率，而在A点观察者接收到的频率大于声源的频率，在C点观察者接收到的频率小于声源的频率，故选B。 返回 多普勒效应的应用 二 16 1.多普勒测速 (1)铁路工人可以从笛声判断火车的运行方向和快慢。 (2)交通警察向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，同时测量反射波的 ，根据反射波 变化的多少，就能知道车辆的速度。 (3)由地球上接收到遥远天体发出的光波的 ，可以判断遥远天体相对地球的运动速度。 2.应用多普勒效应跟踪人造地球卫星。 频率 频率 频率 3.多普勒彩超的临床应用 当声源与接收体(即探头和反射体)之间有 时，回声的频率____ ______，此种频率的变化被称为频移。可以通过处理频移信号建立彩色多普勒超声(彩超)血流图像。 相对运动 改变 有所 　(2024·梅州市高二期末)在下列现象中，不能用多普勒效应解释的有 A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 D.天文学上根据星球上某些元素发出的光波的频率，可以算出星球靠近 或远离我们的速度 例4 √ 　汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制系统，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去。其使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则 A.当f＝f′时，表明前车与无人车速度相同 B.当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态 C.当f′>f时，表明前车在加速行驶 D.当f′<f时，表明前车在减速行驶 例5 √ 当波源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和波源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明两者之间的距离不变，表明前车与无人车的速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误； 当f′>f时，接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误； 当f′<f时，接收到的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误。 返回 课时对点练 三 22 考点一　多普勒效应的理解 1.(多选)关于多普勒效应，下列说法正确的是 A.只要声源在运动，就一定能观察到多普勒效应 B.如果声源静止，就观察不到多普勒效应 C.当声源朝靠近观察者的方向运动时，声源的频率不变 D.当声源朝远离观察者的方向运动时，观察者接收到的频率变小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 基础对点练 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 若声源和观察者均运动，且两者间相对静止，就不能观察到多普勒效应，故A错误； 当声源静止，观察者靠近或远离声源时也能观察到多普勒效应，故B错误； 当声源朝靠近观察者的方向运动时，两者间距变小，根据多普勒效应原理，观察者接收到的频率大于声源的频率，但声源的频率不变，故C正确； 当声源朝远离观察者的方向运动时，两者间距变大，根据多普勒效应原理，观察者接收到的频率小于声源的频率，故D正确。 2.(多选)(2022·广州二中月考)下列现象中属于多普勒效应的是 A.夏日雷声轰鸣不绝 B.有两只相同的音叉，若一只被敲击振动发声，发现另一只也振动发声 C.战场上我方士兵听到的敌方炮弹飞来时的声音和我方炮弹飞出去的声 音不同 D.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 夏日雷声轰鸣不绝，属于声波的反射，A错误； 有两只相同的音叉，若一只被敲击振动发声，发现另一只也振动发声，这是因为另一只音叉受迫振动后出现声音的共振现象，B错误； 战场上士兵听到敌方炮弹飞来的声音和我方炮弹飞出去的声音不同，是多普勒效应，C正确； 探测器接收到的超声波频率发生变化是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化，可以用多普勒效应解释，D正确。 3.上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端，然后使蜂鸣器迅速水平旋转，同学们听到蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化，下列判断正确的是 A.旋转时蜂鸣器发声的频率变化了 B.由于旋转，改变了同学们听到的声音频率 C.蜂鸣器音调变低时，一定是向学生的方向运动 D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 旋转过程中，蜂鸣器与同学们的距离有时近，有时远，发生多普勒效应，D错误； 蜂鸣器发出声波的频率不变，只是同学们听到的声音频率变化了，A错误，B正确； 当蜂鸣器远离学生时，听到声音的频率变小即音调变低，C错误。 考点二　多普勒效应的应用 4.(2023·广州市高二期末)如图，安装在公路旁的多普勒测速仪，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。当某汽车远离测速仪时，被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的超声波相比 A.频率不变，波速不变 B.频率变小，波速不变 C.频率变小，波速变小 D.频率变大，波速变大 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 根据多普勒效应可知，当该汽车远离测速仪时，被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的超声波相比，频率变小，波速不变。故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5.(2023·佛山市高二期中)科学上利用多普勒效应测量太空中星球相对地球的运动速度。某恒星与地球正相互远离，则 A.恒星发出光的频率增大 B.恒星发出光的波长增大 C.地球接收光的光速减小 D.地球接收光的频率减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 恒星发出光的频率不变，波长不变，故A、 B错误； 地球接收光的光速不变，故C错误； 根据多普勒效应，地球接收光的频率减小，故D正确。 6.如图所示，静止卫星Q在轨道上稳定运行，P为赤道平面上的监测站，为实时监测卫星运行状况，卫星Q持续向监测站P发射频率为f的电磁波，则卫星Q从A运行到B的过程中，关于监测站P接收的电磁波频率，下列说法正确的是 A.监测站P接收的电磁波频率先减小后增大 B.监测站P接收的电磁波频率先增大后减小 C.监测站P接收的电磁波频率一直保持不变 D.监测站P接收的电磁波频率一直减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 因为卫星Q是地球静止卫星，与地球有相同的角速度，P为赤道平面上的监测站，则P、Q相对静止，即卫星Q从A运行到B的过程中，P、Q的相对位置不变，根据多普勒效应可知，监测站P接收的电磁波频率不变。故选C。 7.下列技术应用涉及到多普勒效应的是 A.雷达定位 B.利用“共鸣箱”来使声音增强 C.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 D.用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 √ 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 雷达定位是利用了电磁波的反射原理；共鸣箱利用的是共振的原理；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速，是利用了声波的多普勒效应；用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡，是利用了超声波的穿透能力强，故选C。 8.如图所示，男同学站立不动吹哨子，哨声频率恒定，一位女同学坐在秋千上来回摆动。下列说法正确的是 A.女同学靠近男同学的过程中，她听到的频 率低于哨声频率 B.女同学远离男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率 C.女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率 D.女同学远离男同学的过程中，她听到的频率等于哨声频率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 能力综合练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 根据多普勒效应可知，女同学靠近男同学的过程中，接收频率变高，即高于哨声频率，女同学远离男同学的过程中，接收频率变低，即低于哨声频率。故选C。 9.(多选)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已知频率的超声波，结果该超声波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的超声波频率比发出的低，下列说法正确的是 A.此现象属于波的衍射 B.此现象属于多普勒效应 C.若该路段限速100 km/h，则该轿车超速 D.若该轿车以25 m/s的速度行进，反射回的超声波频率会变低 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 巡警车接收到的超声波频率比发出的低，此现象为多普勒效应，故A错误，B正确； 因巡警车接收到的超声波频率比发出的低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定且在后面，可判断轿车的车速比巡警车的车速大，故该轿车超速，故C正确； 若该轿车以25 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超声波频率应比发出的高，故D错误。 10.在t＝0时刻，两辆汽车甲与乙到十字路O处的距离分别为x甲和x乙。两车分别以速率v甲和v乙沿水平的、相互正交的公路匀速前进，如图所示。汽车甲持续地以固定的频率f0鸣笛，则在任意时刻t汽车乙的司机所检测到的笛声频率将如何变化(已知声速为u，且有u>v甲，u>v乙) A.当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到 的频率一定比波源发出的频率低 B.当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率可能等于波源发出 的频率 C.当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率低 D.当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率高 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 根据多普勒效应可知，当两车均向O运动(在到达O之前)时，由于两车距离在减小，乙车司机接收到的频率一定比波源发出的频率高；当两车均向远离O的方向运动时，由于两车距离在增大，乙车司机接收到的频率一定比波源发出的频率低，故A、B、D错误，C正确。 11.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，下列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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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，汽车反射回来的波的频率应该小于测速仪发出波的频率，选项D正确。 12.(2024·佛山市郑裕彤中学高二月考)如图所示，O为地球赤道上的测控站，P为地球静止卫星，Q为低轨道卫星，P、Q向周围空间发射的无线电信号频率均为f1。在图示位置时，O接收到P、Q发射的无线电信号频率分别为f2和f3，下列说法正确的是 A.f2>f1 B.f2<f1 C.f3>f1 D.f3<f1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 尖子生选练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 返回 P为地球静止卫星，则角速度等于地球自转的角速度，P、O间的距离保持不变，则f2＝f1， 可知Q的角速度大于地球自转的角速度，结合题图可知，Q与O间的距离在减小，根据多普勒效应可知f3>f1，故选C。 BENKEJIESHU 本课结束 根据G＝mω2r，可得ω＝， $