第三章 5 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（人教版 浙江专版）

本讲义聚焦高中物理“多普勒效应”核心知识点，系统梳理其定义（波源与观察者相对运动时接收频率变化的现象）、形成原因（相对静止、靠近或远离时频率变化机制）及应用（测速、测血流、红移等），通过例题、针对训练和对比表格构建完整学习支架。 该资料以生活现象（秋千摆动听哨声、蜂鸣器转动）为切入点，结合实例解析与表格对比，培养学生物理观念（运动与相互作用）和科学思维（模型建构、科学推理）。课中辅助教师清晰讲授，课后课时对点练助力学生巩固知识，查漏补缺，提升应用能力。

5　多普勒效应 [学习目标]　1.通过观察生活中的现象，知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应的形成原因(重难点)。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(重点)。 一、多普勒效应 1.多普勒效应 波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。 2.多普勒效应产生的原因 (1)当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率。 (2)当波源与观察者相互接近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加(选填“增加”或“减少”)，观测到的频率增大(选填“增大”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小(选填“增大”或“减小”)。 例1　(2024·嘉兴市第五高级中学高二月考)如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，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，她听到的哨声音调变低 B.女同学从E向D运动过程中，她听到的哨声音调变高 C.女同学在C点向右运动时，她听到的哨声音调不变 D.女同学在C点向左运动时，她听到的哨声音调变低 答案　D 解析　根据多普勒效应，当声源不动时，观察者向着声源运动时，听到的哨声音调变高，远离声源运动时，听到的哨声音调变低。女同学从A向B运动过程中，她向着声源运动，听到的哨声音调变高，故A错误；女同学从E向D运动过程中，她远离声源运动，听到的哨声音调变低，故B错误；女同学在C点向右运动时，她向着声源运动，听到的哨声音调变高，故C错误；女同学在C点向左运动时，她远离声源运动，听到的哨声音调变低，故D正确。 针对训练1　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。由照片可知(　　) A.振动片正在向图中左边移动，单位时间内水槽右边接收完全波个数比左边多 B.振动片正在向图中左边移动，单位时间内水槽左边接收完全波个数比右边多 C.振动片正在向图中右边移动，单位时间内水槽右边接收完全波个数比左边多 D.振动片正在向图中右边移动，单位时间内水槽左边接收完全波个数比右边多 答案　B 解析　由照片可知，此时振动片正在向题图中左边移动，即波源靠近水波槽左边，故单位时间内水波槽左边接收完全波的个数比右边多，B正确。 针对训练2　(多选)将一个以电池为电源的蜂鸣器固定在长竹竿的一端，一位同学用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速转动，该同学听到蜂鸣器发出声音的音调高低基本不变，而在几米之外的同学听到声音的音调呈周期性变化。关于这种现象，下列说法正确的是(　　) A.这是波的衍射现象 B.这是波的干涉现象 C.举竹竿的同学与蜂鸣器之间的距离几乎没有改变，故听到的音调基本不变 D.几米外的同学与蜂鸣器之间有周期性的相对运动，故听到的音调呈周期性变化 答案　CD 解析　题中的现象是由多普勒效应造成的，举竹竿的同学与蜂鸣器之间的距离几乎没有改变，故听到的音调基本不变，而几米外的同学与蜂鸣器之间有周期性的相对运动，故听到的音调呈周期性变化，C、D正确。 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 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.利用多普勒测速仪测速 交通警察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。 2.利用超声波测血流速度 医生向人体内发射频率已知的超声波，测出被血管中的血流反射后的波的频率变化，就可知道血流的速度。 3.利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的速度。 4.红移现象 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，可测得星球靠近或远离地球的速度。若星球远离我们运动，接收到的光波的频率变小，谱线就向频率小的红端移动，这种现象称为红移现象。 例2　无人驾驶技术已逐渐成熟，某巡航控制系统可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动加速。汽车使用的传感器会发射和接收调制过的无线电波，通过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。若该传感器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，表明前车一定做匀速直线运动 B.当f'＝f时，表明前车一定处于静止状态 C.当f'>f时，表明无人车需要相对前车减速行驶 D.当f'<f时，表明无人车需要相对前车减速行驶 答案　C 解析　由多普勒效应可知，当f'＝f时，表明前车与无人车的距离保持不变，即前车与无人车保持相对静止，可能匀速，可能静止，也可能是变速，故A、B错误；由多普勒效应可知，当f'>f时，接收到的频率增大，两车间距离减小，无人车需要相对前车减速行驶，故C正确；由多普勒效应可知，当f'<f时，接收到的频率减小，两车间距离增大，无人车需要相对前车加速行驶，故D错误。 课时对点练 [分值：80分] [1~8题，每题6分] 考点一　多普勒效应的理解 1.下列关于多普勒效应的说法正确的是(　　) A.只有横波才能发生多普勒效应 B.只有纵波才能发生多普勒效应 C.只有声波才能发生多普勒效应 D.一切波都能发生多普勒效应 答案　D 2.下列关于多普勒效应的说法正确的是(　　) A.只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应 B.只要观察者在运动，就一定能观察到多普勒效应 C.当波源和观察者都在运动时，就一定能观察到多普勒效应 D.当波源和观察者之间有相对运动时，就一定能观察到多普勒效应 答案　D 解析　只有当观察者与波源之间有相对运动时，才一定能观察到多普勒效应，D正确。 3.频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u<v)，f表示接收器接收到的频率。若u增大，则(　　) A.f增大，v增大 B.f增大，v不变 C.f不变，v增大 D.f减小，v不变 答案　B 解析　由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收到的频率f增大，故B项正确。 4.(多选)固定在振动片上的金属球周期性触动水面可以形成水波。当振动片同时在水面上移动时拍得一幅如图所示的图片，图中的圆表示波峰。下列说法正确的是(　　) A.该图样是由水波向各个方向的传播速度大小不同形成的 B.此时图片表示金属球向A侧移动 C.要使该图片显示的实验现象更明显，可以增大振动片在水面上移动的速度 D.要使A处水波的振动频率增加，必须增大振动片的振动频率 答案　BC 解析　波在介质中传播速度取决于介质，所以水波向各个方向的传播速度大小相等，A错误；题图中靠近A侧相邻两波峰间距减小，波长变短，频率增大，根据多普勒效应，说明振动片在向A侧移动，B正确；增大振动片在水面上移动的速度，则沿振动片运动方向上，相邻两个波峰间距更近，实验现象更明显，C正确；根据多普勒效应，A处水波的振动频率不仅与振动片的振动频率有关，还与振动片的移动速度有关，要使A处振动频率增加，可以增大振动片的振动频率，也可以通过增大振动片向左移动的速度实现，D错误。 考点二　多普勒效应的应用 5.下列现象可以用多普勒效应解释的是(　　) A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B.微风激起的水波遇到芦苇等细小障碍物，会继续传播 C.当车从你身边疾驰而过时，听到的鸣笛音调会由高变低 D.把耳朵贴在墙壁上，能够听到隔壁房间的说话声 答案　C 解析　雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，是因为光的速度大于声音的传播速度，A错误；微风激起的水波遇到芦苇等细小障碍物，会继续传播，这是波的衍射现象，B错误；当车从你身边疾驰而过时，听到的鸣笛音调会由高变低，是由车与观察者之间的距离发生变化引起的，这属于多普勒效应，C正确；把耳朵贴在墙壁上，能够听到隔壁房间的说话声，说明声音可以在固体中传播，D错误。 6.下列技术应用涉及多普勒效应的是(　　) A.雷达定位 B.利用“共鸣箱”来使声音增强 C.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 D.用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡 答案　C 解析　雷达定位是利用了电磁波的反射原理，选项A错误；共鸣箱利用的是共振的原理，选项B错误；医生利用超声波反射波频率变化探测病人血管中血液的流速，是利用了声波的多普勒效应，选项C正确；用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡，是利用了超声波的穿透能力强，选项D错误。 7.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小 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小，故D正确。 8.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，且每秒连续发射几次。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滑的墙壁飞扑的过程，下列判断中正确的是(　　) 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 答案　C 解析　由于蝙蝠和墙壁发生相对运动，且相互靠近，因此墙壁接收到的频率f1大于39 000 Hz，频率为f1的波经墙壁反射后，与蝙蝠相互靠近，因此蝙蝠接收到反射波的频率f2>f1，C选项正确。 [9~10题，每题7分] 9.一频率为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 答案　B 解析　根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时，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，画出来相对于观察者的速度方向，可以得到声源在A点有接近观察者的趋势，声源在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。 10.(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处是它的初始位置；图为恰经10个周期时观察到的水面波，则下列说法正确的是(　　) A.位于x轴正方向一侧的观察者(x>40 cm)，接收到的频率大于5 Hz B.位于x轴负方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 Hz C.水面波的传播速度大小是0.2 m/s，小球匀速移动的速度大小是0.1 m/s D.水面波的传播速度大小是0.4 m/s，小球匀速移动的速度大小是0.2 m/s 答案　AC 解析　小球每秒振动5次，所以波的频率为5 Hz， 小球沿x轴正方向匀速移动， 根据多普勒效应可知， 位于x轴正方向一侧的观察者(x>40 cm)， 接收到的频率大于5 Hz， 位于x轴负方向一侧的观察者， 接收到的频率小于5 Hz，所以A正确，B错误； 小球的振动周期为T＝ s＝0.2 s， 小球振动10个周期所用的时间为t＝10T＝2 s， 小球移动的速度大小为v1＝ m/s＝0.1 m/s， 水面波的传播速度大小为v＝ m/s＝0.2 m/s，所以C正确，D错误。 11.(8分)如图所示，由波源S发出的波某一时刻在介质中传播的情形，实线为波峰，虚线为波谷。若波源的频率为20 Hz且保持不动，而观察者沿半径方向匀速远离波源，其中由A点运动到B点用了0.5 s，设波长为17 m，则1 s内观察者接收到多少个完全波？则要让观察者完全接收不到波，他每秒至少要运动多少距离？ 答案　18　340 m 解析　由题意知观察者在1 s内远离波源2个波长，故1 s内观察者接收到的完全波的个数就少了2个，即接收到18个完全波；要让观察者完全接收不到波，则观察者要在1 s内远离波源20个波长，即x＝20λ＝340 m。 12.(10分)静止的警车上的警笛每隔0.5 s响一次，一个人坐在以72 km/h的速度向着警车行驶的汽车上，则此人在340 s内能听到警笛的次数是多少？若汽车是远离警车的，则相同时间内听到警笛的次数又是多少？已知声音在空气中的传播速度为340 m/s。 答案　720次　640次 解析　由题意知警笛发出波的波长是λ＝vT＝340×0.5 m＝170 m， 观察者以u＝20 m/s的速度运动，当观察者向着警车运动时340 s内能听到警笛的次数 n1＝＝720， 同理，当观察者远离警车时340 s内能听到警笛的次数 n2＝＝640。 学科网（北京）股份有限公司 $