3.5 第四节　多普勒效应-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

本讲义聚焦多普勒效应的概念、成因及应用这一核心知识点，前承波的传播与频率等基础概念，后接电磁波多普勒效应等拓展内容，通过情境导入（如消防车鸣笛、卫星跟踪）、教材梳理（定义及相对运动与频率关系）、师生互动（救护车运动分析）、例题与针对练（蜂鸣器圆周运动、秋千运动频率变化）构建学习支架。 该资料以情境化设计突出特色，结合消防车鸣笛、交警测速等生活实例和卫星跟踪、医用彩超等科技应用，助力学生形成运动与相互作用的物理观念。师生互动中通过救护车运动模型建构及蜂鸣器圆周运动问题的科学推理，培养科学思维。课中辅助教师引导学生深化理解，课后通过针对练和课时测评帮助学生查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

第四节　多普勒效应 【素养目标】　1.知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应形成的原因。 　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现象。 知识点一　认识多普勒效应 【情境导入】　当消防车从人身边高速驶过时，如果人站在消防车前方，听到的音调提高了；如果人站在消防车后方，听到的音调就降低了。思考消防车鸣笛的实际频率变了吗？如果没变，人听到的音调为什么发生变化？ 提示：消防车鸣笛的频率并没有改变；人听到的音调发生变化的原因是消防车相对观察者运动导致的。 【教材梳理】 (阅读教材P83—P84完成下列填空) 1．多普勒效应 波源或观察者或两者都相对于传播介质运动，观察者接收到的频率与波源发出的频率不相同的现象。 2．多普勒效应产生的原因 (1)当波源与观察者相对静止时，观察者接收到的频率等于波源振动的频率。 (2)当波源与观察者互相靠近时，观察者接收到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察者接收到的频率减小。 【师生互动】　任务1．如图(a)所示，当救护车静止时，两人接收声波的频率与救护车发射声波的频率相同吗？ 任务2．如图(b)所示，当救护车向右运动时，两人接收声波的频率与救护车发射声波的频率相同吗？ 提示：任务1.相同。任务2.当救护车向右运动时，男人的接收频率变小，女人的接收频率变大。 (2024·珠海市高二统考期中)小明同学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转动，蜂鸣器从A转动到B的过程中的某位置，小明及甲、乙三位同学听到蜂鸣器发出声音的频率分别为f1、f2、f3。则(　　) A．f3>f1>f2 B．f1＝f2＝f3 C．f2>f1＝f3 D．f1>f2＝f3 答案：A 解析：多普勒效应是指波源或观察者发生移动而使两者间的位置发生变化，使观察者接收到的频率发生了变化。当蜂鸣器靠近观察者时，听到的蜂鸣器的音调变高，当蜂鸣器远离观察者时，听到的蜂鸣器的音调变低，所以f3>f1>f2，故选A。 学生用书第89页 1．相对位置变化与频率的关系 相对位置 图示 结论 波源S和观察者A相对静止 f观察者＝f波源，音调不变 波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，则f观察者>f波源，音调变高；若远离波源，由A→C，则f观察者<f波源，音调变低 观察者A不动，波源S运动，由S→S′ f观察者>f波源，音调变高 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察者之间发生了相对运动，且两者间距发生变化。　　 针对练1．(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 答案：BC 解析：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；机械波和光波都有多普勒效应现象，D错误。 针对练2．(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 答案：AD 解析：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。 知识点二　多普勒效应的应用 【情境导入】　美国霍普金斯大学利用多普勒效应对苏联第一颗人造卫星进行了跟踪试验。科学家向卫星发射一定频率的电磁波，分析卫星反射回来的电磁波的频率，当卫星返回的信号频率增加时，卫星向近地点运动还是向远地点运动？ 提示：当卫星向近地点运动时返回的信号频率增加，所以卫星向近地点运动。 【教材梳理】 (阅读教材P84—P85完成下列填空) 1．判断和测量车辆速度 (1)修理铁路的工人可以根据火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢。 (2)交警向行进中的汽车发射已知频率的电磁波，可根据汽车反射回来的电磁波的频率测出汽车速度。 2．判断天体运动的情况 (1)由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率，可以判断天体相对地球的运动速度。 (2)可以跟踪人造地球卫星。 3．利用超声波测血流速度 当声源与接收体(即探头和反射体)之间有相对运动时，回声的频率有所改变，这种频率的变化被称为频移。经自相关技术进行多普勒信号处理，把频移与血流信号对应起来，通过处理频移信号建立彩色多普勒超声(简称彩超)血流图像。彩超在临床上被誉为“非创伤性血管造影”。 学生用书第90页 【师生互动】　如图所示，O为地球赤道上的测控站，P为地球同步卫星，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， 任务1．P卫星和Q卫星的角速度大小关系如何？ 任务2．O接收到P、Q发射的无线电信号频率分别为f2和f3，请说明f2、f3与f1的大小关系。 提示：任务1.根据G＝mω2r可得ω＝，可知ωQ>ωP。 任务2.因为P为地球同步卫星，则O与P相对静止，f1＝f2，又ωQ>ωP，则f3>f2，即f3>f1＝f2。 (多选)(2024·太原五中月考)关于多普勒效应的应用，下列说法中正确的是(　　) A．发现星系谱线的“红移”现象是多普勒效应的应用 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 答案：ABC 解析：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，选项A正确；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，B正确；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，C正确；人们已可以利用电磁波的多普勒效应进行各种测量，D错误。 多普勒效应在生产、生活中的应用越来越广泛，其应用的主要方式是通过测速度来判断研究对象的状况。具体应用如下： 1．超声波测速：发射装置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。根据反射波频率的变化可以知道车辆的速度。 2．医用“彩超”：向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后被仪器接收。测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度，据此诊断疾病。 3．可根据火车汽笛的音调的变化判断火车是进站还是出站；根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹飞行的方向等。 4．测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可测得星球靠近或远离地球的速度。若星系远离我们运动，接收到的光波的频率变小，谱线就向频率小的红端移动，这种现象称为红移现象。　　 针对练1．机械波和电磁波都能产生多普勒效应。下列现象中不属于利用多普勒效应的是(　　) A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速 B．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是否正常 C．发生雷电时，人们利用看见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离 D．天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率，判断天体相对于地球的运动速度 答案：C 解析：交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速利用了声波的多普勒效应的原理，故A不符合题意；医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是否正常也属于声波的多普勒效应的应用，故B不符合题意；发生雷电时，人们利用看见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离是通过光速远大于声速，用这个时间间隔乘以声速来估算的，故它不属于多普勒效应的应用，故C符合题意；天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率，判断天体相对于地球的运动速度属于光波的多普勒效应的应用，故D不符合题意。故选C。 针对练2． (2024·湖北武汉高一期末)如图所示，静止轨道卫星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 答案：C 解析：因为卫星Q是地球同步卫星，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。 学生用书第91页 1．(2024·河南洛阳高二期中)某地在进行飞行航模表演，下列说法正确的是(　　) A．当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞来 B．当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞离 C．当飞机向观众飞来时，飞机发动机发出的声音频率变高 D．当飞机飞离观众时，飞机发动机发出的声音频率变低 答案：A 解析：无论飞机是向观众飞来还是飞离观众，飞机发动机发出的声音频率不变，故C、D错误；飞机向观众飞来时，观众听到的声音频率变高，飞机飞离观众时，观众听到的声音频率变低，故A正确，B错误。 2．(2024·广州市高二统考期末)如图所示，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 答案：B 解析：根据多普勒效应可知，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，频率变小，波在同一介质中传播，波速不变。故选B。 3．(鲁科版P90T3改编)蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效，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发射频率为39 000 Hz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，则下列判断正确的是(　　) A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 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39 000 Hz 答案：C 解析：蝙蝠在靠近墙运动，所以相当于波源在靠近接收器，故墙壁接收到的超声脉冲频率大于39 000 Hz，A错误；蝙蝠相对墙的运动速度要小于蝙蝠相对反射回来的超声波的速度，所以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，所以蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于39 000 Hz，B、D错误，C正确。故选C。 4．(2024·重庆巴蜀中学期中)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，向行进中的车辆发射频率为f的超声波，同时测量反射回的超声波频率f1，下列说法正确的是(　　) A．超声波能发生多普勒效应，光波不能发生多普勒效应 B．当车辆驶向监视器时f>f1 C．当车辆驶离监视器时f>f1 D．车速越大，监视器接收到的超声波频率比发射出的超声波频率大得越多 答案：C 解析：机械波和电磁波都会发生多普勒效应，超声波属于机械波，光波是电磁波，都可以发生多普勒效应，故A错误；当车辆驶向监视器时，车辆接收到的频率增大，即f<f1，故B错误；当车辆驶离监视器时，车辆接收到的频率减小，即f>f1，故C正确；车速越大，如果车辆驶向监视器时，监视器接收到的超声波频率比发射出的超声波频率大得越多，车辆驶离反而小得越多，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $