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

该高中物理课件聚焦“多普勒效应”，通过警车鸣笛靠近与远离时音调变化的生活现象导入，引导学生思考波源与观察者相对运动对接收频率的影响，搭建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，通过表格对比不同相对运动情况的频率变化，结合雷达测速、医用彩超等实际应用案例，培养学生物理观念和解决实际问题的能力。学生能深化对波动规律的理解，教师可借助典例和当堂巩固提升教学效果。

第三章 机械波 5 多普勒效应 授课教师：XXX 人教版（2019）高中物理（选择性必修一） 警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化。思考下列问题： (1)你听到警笛的音调有何不同？ 驶来时，音调变高；远离时，音调变低。 (2)实际上警车发出的警笛音调会变化吗？ 实际上警车发出的警笛音调不会变化。 新课引入 (3)听到音调发生变化的原因是什么？ 警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增加；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小，因此会感觉警笛音调变化。 频率决定音调，频率高音调高，频率低音低 多普勒效应：当波源和观察者之间相互靠近或者相互远离时，观察者接收到波的频率发生变化的现象。 奥地利物理学家多普勒（1803——1853） 一、多普勒效应的理解 ① 波源振动频率f： 波源单位时间内的振动次数 ② 接收器的接收频率f ′ : 接收器单位时间接收到的完整波数目 两个基本概念 1. 当波源和观察者都相对介质静止时 一、多普勒效应的理解 2. 波源相对介质不动——观察者朝波源运动时 一、多普勒效应的理解 2. 波源相对介质不动——观察者远离波源运动时 f’ < f 一、多普勒效应的理解 3. 观察者不动 一、多普勒效应的理解 相对位置 图示 结论(频率、音调、波面) 波源S和观察者A相对静止   f观察者＝f波源 波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C   由A→B，f观察者>f波源 由A→C，f观察者<f波源 总结 一、多普勒效应的理解 相对位置 图示 结论(频率、音调、波面) 观察者A不动，波源S运动，由S→S'，接近观察者或远离观察者   波源向哪运动，哪个方向波面被压缩较密集 接近观察者，f观察者>f波源 远离观察者，f观察者<f波源 注意：1. 在多普勒效应中，波源的频率不改变，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化。 2. 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。 一、多普勒效应的理解 生活中的多普勒效应 一、多普勒效应的理解 【典例1】(2024·徐州市高二期中)固定在振动片上的金属丝S周期性触动水面可以形成水波，当振动片在水面上沿MN直线上移动时拍得一幅如图照片，显示出此时波的图样。下列说法正确的是 A.振动片正在向图中M一侧移动 B.图中振动片左侧的水波传播速度更快 C.图中振动片右侧接收到的水波频率更高 D.相同时间内接收到完全波的个数，M一侧比N一侧多 √ 一、多普勒效应的理解 一、多普勒效应的理解 【解析】由题图可知，波源右侧的波纹较密集，则说明振动片正在向题图中N一侧移动，故A错误； 波的传播速度取决于介质，所以题图中振动片两侧的水波传播速度一样快，故B错误； 题图中振动片右侧单位时间内接收到的完全波的个数较多，则振动片右侧接收到的水波频率更高，故C正确； 波源向右移动，则波传播到右边的时间小于左边，所以在相同时间内接收到完全波的个数，M一侧比N一侧少，故D错误。 1. 利用多普勒效应测速 雷达测速仪：交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波（通常是红外线），波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度。 二、多普勒效应的应用 2. 医用“彩超” 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。这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。 二、多普勒效应的应用 3. 利用光波的频率变化测星球靠近或远离的速度 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，就可以算出星球靠近或远离我们的速度。利用多普勒效应，当星球靠近我们时所观察的现象称为“蓝移”现象，远离时称为“红移”现象。 二、多普勒效应的应用 4. 军事应用：脉冲多普勒雷达，多普勒导航仪 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 【典例2】(多选)(2025·西安市高二联考)汽车无人驾驶技术常用的是ACC自适应巡航控制，其使用的传感器主要有毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波。如图所示，无人车与前车沿同一道路同一方向做匀速直线运动，无人车上的雷达发射和接收的无线电波的频率分别为f和f'，则下列说法正确的是 A.无人车与前车都静止时，f'一定等于f B.无人车速度等于前车的速度时，f'一定等于f C.无人车速度大于前车的速度时，f'一定小于f D.无人车速度小于前车的速度时，f'一定小于f √ √ √ 二、多普勒效应的应用 二、多普勒效应的应用 【解析】根据多普勒效应可知，无人车与前车都静止时，f'一定等于f，故A正确； 根据多普勒效应可知，无人车速度等于前车的速度时，f'一定等于f，故B正确； 无人车速度大于前车的速度时，两车靠近，根据多普勒效应可知，f'一定大于f，故C错误； 无人车速度小于前车的速度时，两车远离，根据多普勒效应可知，f'一定小于f，故D正确。 课堂小结 1.(2024·南阳市六校高二联考)一潜艇在海面下以40 km/h的恒定速度行驶，向正前方发射15 MHz的超声波，若超声波被正前方物体反射回来时，传感器接收到的超声波频率为18 MHz，说明前方物体 A.可能静止不动 B.可能与潜艇同向运动，速度大于40 km/h C.一定与潜艇同向运动，速度大于40 km/h D.一定与潜艇相向运动，速度大于40 km/h √ 当堂巩固 【解析】由多普勒效应知当波源与观察者相对静止时，观察者观察到的频率等于波源振动的频率。当波源与观察者相互靠近时，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。故前方物体可能静止不动，可能与潜艇同向运动，速度小于40 km/h，故A正确。 当堂巩固 2. (2024·濮阳市第一高级中学高二期中)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 √ 当堂巩固 【解析】根据多普勒效应，当声源和观察者相互靠近时观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者相互远离时观察者接收到的频率小于声源的频率。将声源运动到A、B、C、D四个点时，相对于观察者的速度方向画出来，可以得到A点有接近观察者的趋势，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就等于声源的频率，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。 当堂巩固 3. 在t＝0时刻，两辆汽车甲、乙到十字路口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.两车均向O运动(在到达O之前)时，乙司机接收到的频率 一定比波源发出的频率低 B.两车均向O运动(在到达O之前)时，乙司机接收到的频率 可能等于波源发出的频率 C.两车均向远离O的方向运动时，乙司机接收到的频率一定比波源发出的频率低 D.两车均向远离O的方向运动时，乙司机接收到的频率一定比波源发出的频率高 √ 当堂巩固 【解析】根据多普勒效应可知，当两车均向O运动(在到达O之前)时，乙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，乙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。 当堂巩固 4. (2024·西安市高二期末)如图所示的三张图片分别反映了飞机以三种不同速度在空中(不考虑空气的流动)水平飞行时产生声波的情况，图中一系列圆表示声波的传播情况，A点表示飞机的位置。已知声波在空气中的速度为340 m/s。则 A.甲图中的飞机速度最大，乙图 中的飞机速度大于340 m/s B.乙图中的飞机速度最大，丙图 中的飞机速度小于340 m/s C.丙图中的飞机速度最大，乙图中的飞机速度等于340 m/s D.不能判断哪个图中的飞机速度最大，也不能比较各图中的飞机速度与声速的大小 √ 当堂巩固 【解析】题图甲中，飞机运动到A点时，声波已传播到前面了，可知飞机速度慢于声波的速度，即题图甲中的飞机速度小于340 m/s；题图乙中飞机运动到A点时，声波也运动到A点，可知飞机运动速度与声速同步，即题图乙中的飞机速度等于340 m/s；题图丙中飞机运动到A点时，声波还在后面，可知飞机运动速度大于声速，即题图丙中的飞机速度大于340 m/s。综上所述，题图丙中的飞机速度最大。故选C。 当堂巩固 Lavf57.71.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.0.13 $