第3章 第4节 多普勒效应及其应用（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（鲁科版）

本高中物理讲义聚焦多普勒效应及其应用核心知识点，从警车鸣笛等生活实例切入，引导学生认识现象，系统分析因波源与观察者相对运动导致接收频率变化的原因，进而介绍在测速、彩超等领域的实际应用，构建从现象到原理再到应用的学习支架。 资料以生活实例引发问题，通过表格对比不同相对运动下的频率变化规律，结合例题深化理解，体现科学思维的模型建构与科学推理。应用部分联系交通、医疗等实际，培养科学态度与责任，课中辅助教师高效授课，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第4节　多普勒效应及其应用 [学习目标]　1.观察生活实例，认识多普勒效应。会分析多普勒效应产生的原因(重点)。2.通过查阅资料，知道多普勒效应在生产生活中的应用，并会解释有关现象。 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？ 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 1.多普勒效应 因波源与观察者之间有相对运动而使观察者接收到的波的频率发生变化的现象，称为多普勒效应。 2.多普勒效应产生的原因 (1)波源与观察者没有发生相对运动时，观察者接收到的波的频率不变，等于波源的频率。 (2)波源与观察者相互接近时，观察者接收到的波的频率增大。 (3)波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率减小。 例1　关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是(　　) A.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化 B.产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动且两者间距发生变化 C.甲乙两车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率 D.波源静止时，不论观察者是静止的还是运动的，观察者听到的笛声频率都是相同的 答案　B 解析　产生多普勒效应的原因是观察者与波源之间发生了相对运动且距离发生变化，使观察者接收到的波的频率与波源频率不相同的现象，故A、D错误，B正确；当观察者与波源接近时，观察者接收到的波的频率变大，乙车中乘客听到的甲车笛声频率应高于听到的乙车笛声频率，故C错误。 例2　(多选)如图所示是一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况，则(　　) A.该波源正在移向a点 B.该波源正在移向b点 C.在a处观察，波的频率变低 D.在b处观察，波的频率变低 答案　AD 解析　波源到a方向的波峰(或密部)的数目增加，说明波源在向a点移动，故A正确，B错误；波源靠近a处，远离b处，所以在a处观察，波的频率变高，在b处观察，波的频率变低，故C错误，D正确。 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，音调不变 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，音调升高 由A→C，f观察者<f波源，音调降低 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，音调升高 远离观察者，f观察者<f波源，音调降低 二、多普勒效应的应用 1.测速度：交通警察使用多普勒测速仪向行进中的车辆发射频率已知的无线电波，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。 2.测血流速度：医生使用彩色超声多普勒诊断仪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，就可得血流速度。这种方法俗称为“彩超”。 3.跟踪目的物(如导弹、云层等)。 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，可得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。 例3　有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去，这里用到的物理原理是声波的(　　) A.共振 B.干涉 C.衍射 D.多普勒效应 答案　D 解析　观测者与声源之间有相对运动时，观测者接收到的频率与声源的频率不同，这种现象称为波的多普勒效应，有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去即利用了声波的多普勒效应，故选D。 例4　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，表明前车在加速行驶 D.当f'<f时，表明前车在减速行驶 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，表明前车在减速行驶，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，表明前车在加速行驶，故D错误。 课时对点练 [分值：60分] [1~5题，每题6分] 考点一　多普勒效应 1.(多选)关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　) A.只要声源在运动，就一定能观察到多普勒效应 B.如果声源静止，就观察不到多普勒效应 C.当声源朝靠近观察者的方向运动时，声源的频率不变 D.当声源朝远离观察者的方向运动时，观察者接收到的频率变小 答案　CD 解析　若声源和观察者均运动，且两者间相对静止，就不能观察到多普勒效应，故A错误；当声源静止，观察者靠近或远离声源时也能观察到多普勒效应，故B错误；当声源朝靠近观察者的方向运动时，两者间距变小，根据多普勒效应原理，观察者接收到的频率大于声源的频率，但声源的频率不变，故C正确；当声源朝远离观察者的方向运动时，两者间距变大，根据多普勒效应原理，观察者接收到的频率小于声源的频率，故D正确。 2.如图所示是用发波水槽演示多普勒效应的实验照片，水槽固定不动，波源以固定频率振动并以某一速度沿x轴方向移动，A、B是位于x轴上的两个质点，则在图示时刻，下列说法中正确的是(　　) A.波源向x轴正方向运动 B.A处波速大于B处波速 C.质点A振动的频率大于波源频率 D.质点B振动的频率等于波源频率 答案　C 解析　由题图可知，单位时间内在A点接收到的波面数量比B点多，则在A点观察到的频率比在B点观察到的频率高，可知波源向x轴负方向运动，故A错误；A、B处于同一介质，A处波速等于B处波速，故B错误；单位时间内在A处接收的波面数量较多，则质点A振动的频率大于波源频率，故C正确；单位时间内在B处接收的波面数量较少，则质点B振动的频率小于波源频率，故D错误。 考点二　多普勒效应的应用 3.(多选)下列应用与多普勒效应有关的是(　　) A.科学家用激光测量月球与地球间的距离 B.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 C.技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡 D.交通警察向车辆发射无线电波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度 答案　BD 解析　当观察者与测量对象无相对运动时，不发生多普勒效应，A、C错误；当观察者与测量对象有相对运动时，发生多普勒效应，根据接收频率的变化可以进行测速，B、D正确。 4.如图所示，蝙蝠可在洞穴中来去自如，利用的就是“超声脉冲导航”。这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms的短促发射，且每秒重复发射多次。若蝙蝠垂直飞向墙面的过程中，发出频率为39 000 Hz的超声脉冲，则(　　) 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　蝙蝠与墙壁相互靠近，墙壁接收的超声脉冲频率大于39 000 Hz，A错。 蝙蝠相对墙壁的速度小于蝙蝠相对反射的超声脉冲的速度，故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，也大于39 000 Hz，B、D错，C对。 5.科学上利用多普勒效应测量太空中星球相对地球的运动速度。某恒星与地球正相互远离，则(　　) A.恒星发出光的频率增大 B.恒星发出光的波长增大 C.地球接收光的光速减小 D.地球接收光的频率减少 答案　D 解析　恒星发出光的频率不变，波长不变，故A、B错误；地球接收光的光速不变，故C错误；根据多普勒效应，地球接收光的频率减少，故D正确。 [6~8题，每题7分] 6.上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端，然后使蜂鸣器迅速水平旋转，蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化，下列判断正确的是(　　) A.旋转时蜂鸣器发出的频率变化了 B.由于旋转，改变了同学们听到的声音频率 C.蜂鸣器音调变高时，一定是向远离观察者的方向运动 D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的 答案　B 解析　旋转过程中，声源(蜂鸣器)与观察者(同学们)的距离有时近，有时远，发生多普勒效应，D错误；蜂鸣器发出声波的频率不变，只是同学们听到的声音频率变化了，A错误，B正确；当蜂鸣器远离观察者时，听到声音的频率变小即音调变低，C错误。 7.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的无线电波，被汽车反射回来的无线电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发出波的频率，选项D正确。 8.某音频发生器发出频率为21 kHz的声音，这个频率已经超过了人耳所能听到的最高频率，人们采取下列哪种方式可以听到这个声音(　　) A.快速靠近音频发生器 B.快速远离音频发生器 C.绕着音频发生器做圆周运动 D.和音频发生器同时相向运动 答案　B 解析　根据多普勒效应，当波源与观测者相互靠近时，接收到的频率变大，频率大于21 kHz，无法听到声音，A错误；根据多普勒效应，当波源与观测者相互远离时，接收到的频率变小，频率小于21 kHz，可能会听到声音，B正确；绕着音频发生器做圆周运动，波源与观测者距离不变，频率不变，无法听到声音，C错误；和音频发生器同时相向运动，两者相互靠近，接收到的频率变大，频率大于21 kHz，无法听到声音，D错误。 [9分] 9.一潜艇在海面下以40 km/h的恒定速度行驶，向正前方发射15 MHz的超声波，如果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 答案　A 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。 学科网（北京）股份有限公司 $