3.5 多普勒效应 学案 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第5节 多普勒效应 学案 学习目标： 1.知道什么是多普勒效应，了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. 知识梳理： 一、多普勒效应 1．定义：多普勒效应指由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象． 2．多普勒效应产生的原因 (1)波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察者感觉到的频率等于波源振动的频率． (2)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者感觉到的频率大于波源的频率，即感觉到的频率增加． (3)波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率减小． 二、多普勒效应的应用 1．交通：大城市中的一些路段通常需限制车速，如学校附近，在公路上安装多普勒测速仪便可监视到过往车辆的行驶速度是否符合要求． 2．测天体运动：通过测量某天体上元素发出的光波的频率，就可以算出此天体相对地球的运动情况． 3．医疗：医院里用的彩超通过测定血液流速，可以检查大脑、眼底等处的血管病变． 重、难点理解： 一．对多普勒效应的理解 1．波源频率 波源的频率等于单位时间内波源发出的完整波的个数． 2．观察者接收到的频率 发生多普勒效应时，波源的频率并没有变化，是接收者接收的频率(单位时间内接收到的完整波的个数)发生变化(大于或小于波源频率)． 3．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相对静止不动 f波源＝f观察者，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波源<f观察者，音调变高；若远离波源，由A→C，则f波源>f观察者，音调变低 观察者A不动，波源S运动，由S→S1 f波源<f观察者，音调变高 典例1：(多选)下列关于多普勒效应的说法，正确的是(　　) A．只有声波才能发生多普勒效应 B．当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声源的频率升高了 C．当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时，不会发生多普勒效应 D．火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛声音调降低 [解析]　多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是机械波，电磁波也会发生多普勒效应，A错误；发生多普勒效应时，声源的频率并没有发生变化，而是观察者接收到的频率发生了变化，B错误；当波源和观察者以相同的速度同向运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应，C正确；火车离站时，站台上的旅客和火车相互远离，听到火车的汽笛声音调降低，D正确．[答案]　CD 二．多普勒效应的应用 1．多普勒效应的应用 (1)多普勒效应测车速． (2)医用彩色超声多普勒诊断仪测定心脏跳动，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． 2．超声波及其应用 (1)定义：频率高于2×104 Hz的声波． (2)特点：大功率的超声波几乎沿直线传播． 　　(3)应用：超声波洗涤，超声波碎石，超声波探测仪，医用彩超等． 典例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，该电磁波被轿车反射回来时，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)因警车接收到的频率低，由多普勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速大，故该车超速． (3)若该车以20 m/s的速度行进，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应增大． [答案]　(1)C　(2)超速　(3)增大 当堂达标： 1．(多普勒效应)关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　) A．多普勒效应是由波的干涉引起的 B．多普勒效应说明波源的频率发生变化 C．多普勒效应是由波源与观察者之间有相对运动而产生的 D．只有声波才可以产生多普勒效应 2. (多普勒效应)当火车进站鸣笛时，我们在车站听到的声音的频率和音调(　　) A．变低，变高 B．不变，变高 C．变高，变高 D．不知声速和火车车速，不能判断 3．(多普勒效应)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　 4．(多普勒效应的应用)(多选)下列关于多普勒效应的说法，正确的是(　　) A．医院检查身体的“彩超”仪运用了多普勒效应原理 B．不仅机械波，电磁波也会发生多普勒效应 C．由地球上接收到遥远天体发出的光波发生“红移”现象(各条谱线的波长均变长)，可以判断遥远天体正靠近地球 D．静止的观察者听到某个单一频率声源发出的声音频率越来越高，说明声源正在远离观察者 参考答案： 1.解析：选C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生改变的现象． 2.解析：选C．火车进站鸣笛时，声源与观察者距离减小，观察者感受到的频率变大，音调变高． 3.解析：选C．蝙蝠(波源)相对墙壁(观察者)的距离接近，所以墙壁接收到的超声波频率增大，A错误；超声波被反射后频率不变，但传播方向和蝙蝠的运动方向相反，蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声波时，频率会更大，C正确，B、D错误． 4.解析：选AB．医院检查身体的“彩超”仪是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应原理，故A正确；多普勒效应是波特有的现象，故B正确；当波源与观察者相互靠近时，观测到的频率增加，反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小，故D错误；“红移”现象中各条谱线的波长均变长，即频率变小，因此遥远天体应正在远离地球，故C错误． 学科网（北京）股份有限公司 $