第三章 6 多普勒效应（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（教科版）

本讲义聚焦高中物理多普勒效应核心知识点，从警车鸣笛等生活现象切入，通过问题链引导学生理解其成因，即波源与观察者相对运动导致接收频率变化，再结合表格系统梳理相对位置与频率关系，最后拓展至彩超、天体运动、测速等应用，构建从现象到原理再到应用的学习支架。 该资料以生活情境设计探究问题，如电影声音频率变化分析，培养科学探究能力，通过例题与表格归纳规律，体现科学推理与模型建构，应用部分联系科技与天文，渗透科学态度与责任。课中助力情境教学和规律理解，课后通过课时对点练帮助学生查漏补缺。

6　多普勒效应 [学习目标]　1.通过观察和分析知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应的形成原因(重点)。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。 一、多普勒效应 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？ (2)实际上警笛的音调会变化吗？ (3)听到音调发生变化的原因是什么？ 答案　(1)警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低； (2)实际上警笛的音调不会变化； (3)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。 1.多普勒效应：当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率不同的现象。 2.多普勒效应产生的原因 (1)波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率相同。 (2)当观测者与波源二者相互接近时，接收到的频率将大于波源振动的频率；当二者远离时，接收到的频率将小于波源振动的频率。 只要观察者与波源发生相对运动，就会产生多普勒效应，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。 例1　(来自鲁科教材)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在发生改变 C.多普勒效应是由波源与观察者间的相对运动引起的 D.只有声波可产生多普勒效应 答案　C 例2　(2024·广安市高二月考)春节假期，小明及其家长坐在客厅沙发上用电视机观看某科幻电影，情节紧张刺激、扣人心弦，与此同时，来访的亲友快步向客厅走来，小明家长快步前去迎接，对于电视机发出的声音，小明听到的声音频率为f1，来访的亲友听到的声音频率为f2，小明家长听到的声音频率为f3，则下列说法正确的是(　　) A.f1>f2>f3 B.f2>f3>f1 C.f2>f1>f3 D.f3>f2>f1 答案　C 解析　设电视机发出声音的频率为f0，由题意可知小明相对于电视机静止不动，则有f1=f0， 来访的亲友在靠近电视机，根据多普勒效应可知f2>f0， 小明家长在远离电视机，根据多普勒效应可知f3<f0， 则有f2>f1>f3。 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 (1)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。 (2)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。 二、多普勒效应的应用 1.利用超声波检测血流速度：将超声波辐射到体内，它被流动的血液反射，回波发生频率的变化，根据频率变化量可得出血液流速信息；再给血流信号加上色彩，显示在屏幕上，即可实时观察体内血流状态，这就是现在所说的彩色超声波检测仪，简称彩超。 2.在天文学上，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度。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。 3.测速度：交警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，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。利用多普勒测速仪还可以测量水在海底的流速，为养殖场寻找适合贝类生长的场所。 例3　宇宙中的星球都在不停地运动。测量某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，就可以算出该星球靠近或远离我们的速度。其运用的原理是(　　) A.波的干涉 B.波的衍射 C.波的反射 D.多普勒效应 答案　D 解析　星球靠近或远离我们时，会产生多普勒效应，当地球上测量者接收到的频率小于发出频率时，星球离我们而去；若接收到的频率大于发出频率时，则星球向我们靠近，并能算出星球靠近或远离我们的速度。故选D。 例4　(2024·宜宾市高二月考)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，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。 (1)若该路段限速为100 km/h，则轿车是否超速？ (2)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的波的频率应怎样变化？ 答案　(1)超速　(2)比发出时高 解析　(1)巡警车接收到的频率低，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，以100 km/h的速度在轿车后面行驶，可判断轿车车速比巡警车车速大，故轿车超速。 (2)若该轿车以20 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电磁波的频率应比发出时高。 课时对点练 [分值：60分] [1~7题，每题5分] 考点一　多普勒效应 1.汽车向人驶近时，人耳听到的汽车喇叭声的频率与原来的频率相比，应(　　) A.变高 B.变低 C.先变高后变低 D.先变低后变高 答案　A 解析　汽车向人驶近时，根据多普勒效应可知，人耳听到的汽车喇叭声的频率与原来的频率相比，应变高。故选A。 2.(多选)(2024·眉山市高二月考)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比(　　) A.波速变大 B.波速不变 C.频率变高 D.频率不变 答案　BC 解析　渔船向鱼群发出超声波，波速由介质决定，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比，波速不变；根据多普勒效应知，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高。故B、C正确。 3.(多选)(来自人教教材改编)火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下哪种情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来低？(　　) A.观察者静止，火车向他驶来 B.观察者静止，火车离他驶去 C.火车静止，观察者乘汽车向着火车运动 D.火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 答案　BD 解析　当观察者与声源靠近时，相同时间内，观察者接收到的声波的个数增多，所以观察者接收到的声波的频率升高，听到乐音的音调比原来要高。当观察者与声源远离时，相同时间内，观察者接收到的声波的个数减少，所以观察者接收到的声波的频率降低，听到乐音的音调比原来降低了。综上所述，选B、D。 4.固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波，当振动片在水面上移动时拍得一幅如图所示的照片，显示出此时波的图样。设单位时间内水波槽左边接收的完全波数为n1，右边接收的完全波数为n2。由照片可知(　　) A.振动片向左移动，n1>n2 B.振动片向右移动，n1<n2 C.振动片向左移动，n1<n2 D.振动片向右移动，n1>n2 答案　B 解析　根据水波的波纹可知，右边形成的波纹比较密，左边的稀疏，所以振动片是向右侧移动，单位时间内水波槽左边接收的完全波数n1小于右边接收的完全波数n2，故A、C、D错误，B正确。 5.(2024·南充市高二月考)如图所示是产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰。下列说法中错误的是(　　) A.该图表示的是多普勒现象 B.此时波源正在向A观测者靠近 C.C、D两位观测者此时接收到的频率和波源发出的频率相等 D.B观测者此时接收到的频率小于波源发出的频率 答案　C 解析　题图表示由波源移动而引起的多普勒效应，故A正确，不符合题意；由题图可知，波源向A观测者靠近，故B正确，不符合题意；波源与C、D观测者间的距离不断增大，故接收到的频率小于波源发出的频率，故C错误，符合题意；波源与B观测者的距离不断增大，故B观测者接收到的频率小于波源发出的频率，故D正确，不符合题意。 考点二　多普勒效应的应用 6.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，表明两车距离增大 D.当f'<f时，表明两车距离减小 答案　A 解析　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，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，故C错误；当f'<f时，说明接收到的频率减小，说明两车距离增大，故D错误。 7.(多选)在下列现象中，可以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.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 C.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同 D.天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化 答案　BD 解析　看到闪电后，过一会儿才能听到雷声，是光和声音在空气中的传播速度不同造成的，故A错误；观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调变低是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故B正确；声波在空气中和水中的传播速度不同，是由于进入不同介质，波长发生变化引起的，故C错误；观察者与双星的距离发生变化，接收到的频率发生变化，产生周期性变化的光谱，属于多普勒效应，故D正确。 [8、9题，每题8分] 8.(多选)(2024·乐山市高二月考)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，她都会靠近声源，根据多普勒效应，她都感觉哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感觉音调变低，选项A、D正确，B、C错误。 9.(2024·遂宁市高二月考)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(　　) 答案　D 解析　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，汽车反射波的频率应该小于测速仪发出波的频率，选项D正确。 [9分] 10.(2024·内江市高二月考)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 答案　C 解析　P为地球静止卫星，则角速度等于地球自转的角速度，则P、O间的距离保持不变，则f2=f1，根据G=mω2r，可得ω=，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的距离在减小，根据多普勒效应可知f3>f1，故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $