第三章 第四节 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（粤教版）

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导致接收频率变化）、产生原因（相对静止、靠近、远离时接收频率与波源频率的关系）及应用（测速、卫星跟踪、彩超等），构建从概念到原理再到应用的学习支架。 该资料通过思考题（如圆周运动是否产生多普勒效应）和表格对比培养科学思维，结合消防车、彩超等实例体现科学态度与责任。例题与课时对点练设计，课中辅助教师教学，课后帮助学生查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

第四节　多普勒效应 [学习目标]　1.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、认识多普勒效应 1.多普勒效应 如果波源或观察者或两者都相对于传播介质运动，那么观察者接收到的频率与波源发出的频率就不相同了，这种现象叫作多普勒效应。 2.多普勒效应产生的原因 (1)当波源与观察者相对静止时，观察者每秒接收到完全波的个数等于波源每秒发出完全波的个数。 (2)当波源与观察者相互接近时，观察者每秒接收到完全波的个数大于波源每秒发出完全波的个数。 (3)当波源与观察者相互远离时，观察者每秒接收到完全波的个数小于波源每秒发出完全波的个数。 说明：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。 1.只要观察者与波源发生相对运动，就会形成多普勒效应，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。 2.结合消防车从人身旁高速驶过的实例完成下表： 波源的运动情况 观察者的运动情况 频率的关系 (选填“>”“<”或“=”) 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 < 例1　(多选)(2024·广州市高二期末)老师把发出固定频率声音的蜂鸣器固定在竹竿上，举起并在头顶做圆周运动。如图，当蜂鸣器从A转动到B的过程中，下列说法正确的是(　　) A.甲同学听到蜂鸣器声音的频率在增大 B.甲同学听到蜂鸣器声音的频率在减小 C.乙同学听到蜂鸣器声音的频率在增大 D.乙同学听到蜂鸣器声音的频率在减小 答案　BC 解析　蜂鸣器从A转动到B的过程中，蜂鸣器远离甲，根据多普勒效应可知，甲同学听到蜂鸣器声音的频率在减小，故A错误，B正确；蜂鸣器从A转动到B的过程中，蜂鸣器靠近乙，根据多普勒效应可知，乙同学听到蜂鸣器声音的频率在增大，故C正确，D错误。 例2　如图所示为产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰。 (1)该图表示的是　　　　。  A.干涉现象 B.衍射现象 C.反射现象 D.多普勒效应 (2)波源正在移向　　　　(选填“A”“B”“C”或“D”)点。  (3)观察到波的频率最低的点是　　　　(选填“A”“B”“C”或“D”)点。  答案　(1)D　(2)A　(3)B 解析　(1)该图表示的是多普勒效应，正确选项为D。 (2)从波长变化情况来看，波源正在移向A点。 (3)由于波源正移向A点，所以观察到波的频率最低的点是B点。 例3　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，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。 二、多普勒效应的应用 1.多普勒测速 (1)铁路工人可以从汽笛声判断火车的运行方向和快慢。 (2)交通警察向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，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。 (3)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地球的运动速度。 2.应用多普勒效应跟踪人造地球卫星。 3.多普勒彩超的临床应用 当声源与接收体(即探头和反射体)之间有相对运动时，回声的频率有所改变，此种频率的变化被称为频移。可以通过处理频移信号建立彩色多普勒超声(简称彩超)血流图像。 例4　(多选)(2024·江门市高二期末)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(　　) 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 答案　ABD 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，选项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，选项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，选项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，选项D正确。 例5　(2024·佛山市高二期末)医用彩色B超可以利用超声波多普勒效应测量人体血液流向和流速，在彩色多普勒超声图像中，红色代表朝向探头的血流，蓝色代表背离探头的血流，亮度高表示血流速度较快，亮度低表示血流速度较慢。当超声波探头在皮肤表面固定不动时，对于彩色多普勒超声图像，下列说法正确的是(　　) A.红色时，接收波的频率比发射波的频率大 B.蓝色时，接收波的波长比发射波的波长短 C.亮度高时，接收波的波速比发射波的波速小 D.亮度低时，接收波的波长比发射波的波长长 答案　A 解析　根据多普勒效应，当物体靠近波源时，物体接收到波的频率大于波源频率，当物体远离波源时，物体接收到波的频率小于波源频率，红色代表朝向探头的血流，蓝色代表背离探头的血流，故红色时，接收波的频率比发射波的频率大；蓝色时，接收波的频率比发射波的频率小，由于多普勒效应不改变波速，故接收波的波长比发射波的波长长，故A正确，B错误；多普勒效应不改变波速，波所处的介质未发生变化，故亮度高时，接收波的波速与发射波的波速相等，C错误；亮度低时，由于不能确定血流朝向探头或者背离探头，故不能确定接收波的频率与发射波的频率大小关系，也不能确定接收波的波长与发射波的波长关系，D错误。 课时对点练 [分值：60分] [1~7题，每题4分] 考点一　多普勒效应的理解 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.(多选)(2023·广州二中月考)下列现象中属于多普勒效应的是(　　) A.夏日雷声轰鸣不绝 B.有两只相同的音叉，若一只被敲击振动发声，发现另一只也振动发声 C.战场上我方士兵听到的敌方炮弹飞来时的声音和我方炮弹飞出去的声音不同 D.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 答案　CD 解析　夏日雷声轰鸣不绝，属于声波的反射，A错误；有两只相同的音叉，若一只被敲击振动发声，发现另一只也振动发声，这是因为另一只音叉受迫振动后出现声音，B错误；战场上士兵听到敌方炮弹飞来的声音和我方炮弹飞出去的声音不同，是多普勒效应，C正确；探测器接收到的超声波频率发生变化是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化，可以用多普勒效应解释，D正确。 3.(2024·惠州市惠阳区泰雅实验学校高二月考)春节假期，小明坐在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，来访的亲友相对在靠近电视机，根据多普勒效应可知f2>f0，小明家长相对在远离电视机，根据多普勒效应可知f3<f0，则有f2>f1>f3，故选C。 考点二　多普勒效应的应用 4.(2024·佛山市华南师范大学附属中学高二月考)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。 5.(2023·广州市高二期末)如图，安装在公路旁的多普勒测速仪，它向行驶中的车辆发射已知频率的电磁波，并接收被车辆反射回来的反射波。当某汽车远离测速仪时，被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的电磁波相比(　　) A.频率不变，波速不变 B.频率变小，波速不变 C.频率变小，波速变小 D.频率变大，波速变大 答案　B 解析　根据多普勒效应可知，当该汽车远离测速仪时，被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的电磁波相比，频率变小，波速不变，故选B。 6.如图所示，静止卫星Q在轨道上稳定运行，P为赤道平面上的监测站，为实时监测卫星运行状况，卫星Q持续向监测站P发射频率为f的电磁波，则卫星Q从A运行到B的过程中，关于监测站P接收的电磁波频率，下列说法正确的是(　　) A.监测站P接收的电磁波频率先减小后增大 B.监测站P接收的电磁波频率先增大后减小 C.监测站P接收的电磁波频率一直保持不变 D.监测站P接收的电磁波频率一直减小 答案　C 解析　因为卫星Q是地球静止卫星，与地球有相同的角速度，P为赤道平面上的监测站，则P、Q相对静止，即卫星Q从A运行到B的过程中，P、Q的相对位置不变，根据多普勒效应可知，监测站P接收的电磁波频率不变，故选C。 7.一潜艇在海面下以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；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。 [8~11题，每题6分] 8.如图所示，男同学站立不动吹哨子，哨声频率恒定，一位女同学坐在秋千上来回摆动。下列说法正确的是(　　) A.女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率低于哨声频率 B.女同学远离男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率 C.女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率 D.女同学远离男同学的过程中，她听到的频率等于哨声频率 答案　C 解析　根据多普勒效应可知，女同学靠近男同学的过程中，接收频率变高，即高于哨声频率，女同学远离男同学的过程中，接收频率变低，即低于哨声频率，故选C。 9.如图所示，静止的雷达测速仪a发射频率为f0的电磁波，该电磁波被迎面驶来的汽车b反射后，又被a接收到。则(　　) A.测速仪a的发射波与汽车b的反射波相遇会发生干涉 B.汽车b接收到的电磁波频率大于f0 C.测速仪a接收到汽车b的反射波频率小于f0 D.反射波在空气中的传播速度与b运动速度有关 答案　B 解析　由多普勒效应可知，汽车b的反射波的频率大于f0，所以测速仪a的发射波与汽车b的反射波相遇不会发生干涉，故A错误；由多普勒效应可知汽车b接收到的电磁波频率大于f0，故B正确；由多普勒效应可知，a、b相互靠近，测速仪a接收到汽车b的反射波频率大于f0，故C错误；同一介质中波的传播速度相等，故D错误。 10.在t=0时刻，两辆汽车甲与乙到十字路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t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.当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率低 B.当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率可能等于波源发出的频率 C.当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率低 D.当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率高 答案　C 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，由于两车距离在减小，乙车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，由于两车距离在增大，乙车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。 11.(2024·佛山市郑裕彤中学高二月考)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，P、O间的距离保持不变，则f2=f1，根据 G=mω2r，可得ω=，因为rP>rQ，所以ωP<ωQ，而O点与P点的角速度相同，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间的距离在减小，根据多普勒效应可知f3>f1，故选C。 　[8分] 12.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 答案　C 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，声波亦运动到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，故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $