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

5.多普勒效应 第三章 机械波 人教版选择性必修第一册 导入新课 当警车、火车从身边疾速通过的时候，它们远离的过程中的鸣笛或轰鸣声的音调有什么变化？ 仔细听 远离时音调由高变低 音调 接收到的频率f 多普勒 变化 效应 学习目标 物理观念 认识多普勒效应，知道多普勒效应是波特有的现象。 科学思维 知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别，会分析多普勒现象产生的原因。 科学探究 通过实验探究当波源和观察者相对运动时，波源的频率与观察者接收到的频率的变化，总结规律。 科学态度 与责任 能列举多普勒效应的应用实例，根据多普勒定律解释生活中的现象，培养科学态度与责任。 重点难点 重点 1.知道多普勒效应和其特征。 2.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别。 难点 分析多普勒现象的产生原因和应用。 1. 多普勒效应 2. 多普勒效应的应用 3. 课堂总结 4. 练习与应用 学习内容 第5节 多普勒效应 一、多普勒效应 第5节 多普勒效应 一、多普勒效应 当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率发生变化的现象，叫多普勒效应。 奥地利物理学家多普勒（1803——1853） 1. 多普勒效应 注意： 频率由波源决定，实际频率并没有变化。 多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。 1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了上面描述的现象。 一、多普勒效应 2.几个基本概念 ①波源振动频率f：波源每进行一次全振动，就向外发出一个波，称为一个完全波，波源的频率就等于单位时间内发出的波的个数。 ②观测者接收的频率f ′ :单位时间内观测者接收的完整波的个数。它决定了观察者听到的声音的音调。 波源 观察者 一、多普勒效应 3.当观察者与队伍同向行走且速度比队伍的小时，数经过的队伍中的人数，每分钟将小于30个人经过。 1.观察者静止不动，数经过的队伍中的人数，每分钟假设有30个人经过。 v测=0 2.当观察者逆着队伍行走时，数经过的队伍中的人数，每分钟将大于30个人经过。 观测者观察人数等于“过人频率” 3、多普勒效应成因模拟： v测 v测 观测者观察人数大于“过人频率” 观测者观察人数小于“过人频率” 一、多普勒效应 当波源和观察者都不动时 观察者接收到的波的频率f’等于波源的频率f。 当波源不动，观察者以v0向波源运动时 观察者接收到的波的频率大于波源的频率。 一、多普勒效应 观察者接收到的波的频率小于波源的频率。 当波源不动，观察者以v0远离波源运动时 观察者接收到的波的频率大于波源的频率。 如果观察者不动，波源向观察者运动 一、多普勒效应 观察者接收到的波的频率小于波源的频率。 如果观察者不动，波源远离观察者运动 如果波源不动，观察者做圆周运动 观察者接收到的波的频率f’等于波源的频率f。 一、多普勒效应 观察者感觉到波变得密集，即波长减小，接收到的频率增大。 观察者感觉到波变得稀疏，即波长增大，接收到的频率减少。 ①波源朝观察者运动时 ②波源远离观察者运动时 5.多普勒成因分析 一、多普勒效应 波源的运动情况 观察者运动情况 频率的关系 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 等于 大于 大于 小于 小于 总之，当波源与观察者有相对运动时： 如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大； 如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小。 6.运动和频率的关系 注意： 波源发出的波的频率并没有改变。 多普勒效应是波共有的特征 一、多普勒效应 例1．如图所示，装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，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．当某汽车向测速监视器靠近时，被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比（     ） A．频率不变，波速变小 B．波速不变，频率变小 C．频率不变，波速变大 D．波速不变，频率变大 D 二、多普勒效应的应用 第5节 多普勒效应 二、多普勒效应的应用 1.测车辆速度 交通警车向行进中的车辆发射已知频率的超声波，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.测海水流速 测量水在海底的流速，为养殖场寻找适合贝类生长的场所. 二、多普勒效应的应用 医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收， 测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度. 3.彩超 4. 军事应用：脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪 中国的歼20第五代隐身战机 中国的武直19武装直升机 二、多普勒效应的应用 距离不变 相互远离 相互靠近 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，就可以算出星球靠近或远离我们的速度. 观测的频率小于静止时发光频率 观测的频率大于静止时发光频率 观测的频率等于静止时发光频率 4.测星球速度 “蓝移” “红移” 二、多普勒效应的应用 思考1:若波源运动的速度等于波传播的速度会怎么样？ 波源速度趋于波速,所有波面在一点相切,接收频率趋于无穷大。 S u 二、多普勒效应的应用 思考2:若波源运动的速度大于波传播的速度会怎么样？ 当波源在介质中的运动速度大于波在介质中的传播速度时，这时波源（物体）本身的运动会激起介质的扰动，激起另一种波，此时的运动物体充当了另一种波的波源，这种波是一种以运动物体的运动轨迹为中心 的一系列球面波。由于球面波的波速u比物体的运动 速度vs小，所以就会形成如下图的V形锥面波，这种 波叫做击波。击波的包络面成圆锥状，并称之为马赫锥。 二、多普勒效应的应用 突破音障进入超音速后，从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，在旁观者听来这股震波有如爆炸一般，故称为音爆或声爆 。 突破音速的瞬间 例2.(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啸声判断飞行炮弹是接近还是远去 ABD 二、多普勒效应的应用 三、课堂总结 第5节 多普勒效应 三、课堂总结 目标一：多普勒效应的理解 目标二：多普勒效应的应用 测速度 测血液流速 测星球速度 彩超 多普勒效应 波源频率保持不变 相对静止 相互靠近 相互远离 f观＝f波 f观＞f波 f观＜f波 四、练习与应用 第5节 多普勒效应 四、练习与应用 1．(多选）如图甲所示，女同学站立不动吹口哨，一位小女孩坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于小女孩的感受的说法正确的是（ 　　） A．小女孩从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高 B．小女孩从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C．小女孩在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变 D．小女孩在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低 AD 四、练习与应用 2.如图所示，是一个声波的波源，发出的一系列声波为如图所示的一组圆面，、是两个观察者的位置，则下列叙述正确的是( ) A A. 波源正向 点移动， 处听到的音调较高 B. 波源正向点移动，处听到的音调较高 C. 波源正向点移动，处听到的音调较高 D. 波源正向点移动，处听到的音调较高 四、练习与应用 3．(多选)如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x=0处是它初始位置。图示为恰经10个周期时观察到的水面波。下列说法正确的是（　 　） A．位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz B．位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz C．水面波的传播速度是0.2m/s，小球匀速移动的速度是0.1m/s D．水面波的传播速度是0.4m/s，小球匀速移动的速度是0.2m/s AC 四、练习与应用 4.（多选）如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿轴正方向传播，波速。为了接收信号，在处设有一接收器（图中未标出）。已知时，波已经传播到处，则下列说法中不正确的是( ) BC A. 波源振动的周期为 B. 处的质点在时位移最大 C. 接收器在时才能接收到此波 D. 若波源向轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于 Lavf58.12.100 Lavf59.6.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf59.6.100 Converted_by_bytedance $