3.5 多普勒效应 课件-2026-2027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机械波中的多普勒效应，通过赛车驶近远离时音调变化的问题导入，引导学生观察现象并从接收频率变化角度解释，结合火车鸣笛情境区分波源与接收频率，分情况讨论后以表格归纳关系，构建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于利用《过人频率》模拟建构模型，实验视频提供证据支持，应用实例（测速仪、彩超、天体红移）联系生活与科技，体现科学思维和科学探究。课堂小结清晰归纳频率关系，助力学生形成运动和相互作用观念，教师可借助结构化内容提升教学效率。

第三章 机械波 3.5 多普勒效应 为什么赛车驶近、远离时声音音调会变化？ 观察任务： 赛车经过观察者前后，发动机声音除了响度变化外，音调有什么变化？ 靠近时音调变高，远离时音调变低；需要从观察者接收到波的频率变化解释。 新课导入 1. 能通过火车、赛车等现象，说出多普勒效应中接收频率变化的特点。 2. 能借助《过人频率》模拟，解释波源与观察者相对运动时接收频率为什么改变。 3. 能判断靠近、远离、相对静止等情形下接收频率与波源频率的大小关系。 4. 能联系测速、彩超、天体观测等实例，说明多普勒效应的应用。 学习目标 一、从火车鸣笛现象认识多普勒效应 奥地利物理学家多普勒（1803——1853） 情境：火车从远处驶来时，听到的鸣笛声音调变高；火车驶离时，听到的音调变低。1842 年，多普勒由类似现象开始研究波源与观察者相对运动时接收频率的变化。 思考：音调由什么物理量决定？ 音调由频率决定；音调变高说明观察者接收到的频率变大，音调变低说明接收频率变小。 新知探究 1. 多普勒效应：接收频率发生变化 现象：当火车向你驶来时，感觉音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低。音调由频率决定，频率高音调高，频率低音调低。 问题：发生变化的是波源发出的频率，还是观察者接收到的频率？ 波源发出的频率不变；由于波源和观察者之间有相对运动，观察者接收到的频率发生变化，这种现象叫多普勒效应。 新知探究 二、用《过人频率》模拟接收频率 v测=0 v测 v测 观察者静止：每分钟约 30 人经过 逆着队伍行走：每分钟经过人数变多 同向慢走：每分钟经过人数变少 问题：如果把经过的人看成波峰或波谷，《过人频率》对应什么？ 《过人频率》对应观察者接收到完整波的频率；相对运动会改变单位时间内接收到的波峰数。 新知探究 1. 先分清：波源频率与接收频率 波源振动频率 f：波源每进行一次全振动，就向外发出一个完全波，波源频率等于单位时间内发出的完整波个数。 观察者接收频率 f′：单位时间内观察者接收到的完整波个数，它决定观察者听到声音的音调。 思考：多普勒效应中，二者一定相等吗？ 不一定。相对静止时相等；相互靠近或远离时，接收频率会大于或小于波源频率。 新知探究 波源与观察者相对介质静止 接收频率与波源频率关系 波源发出 观察者接收 f观=f波 2. 波源静止，观察者静止 新知探究 3. 波源静止，观察者运动 波源发出 观察者接收 观察者远离波源时接收频率减小。 波源发出 观察者接收 f观＞f波 f观＜f波 观察者靠近波源时接收频率增大； 新知探究 4. 观察者静止，波源运动 靠近观察者 远离观察者 观察者接收 观察者接收 波源远离观察者时，接收频率减小。 波源靠近观察者时，接收频率增大； f观＞f波 f观＜f波 新知探究 三、运动方向与接收频率的关系 波源的运动情况 观察者运动情况 频率的关系 接收频率 f' 与波源频率 f 观察者 接收频率 f' 波源 频率 f 波源静止 观察者静止 f ′ = f 波源静止 观察者朝着波源运动 f ′ > f 波源静止 观察者远离波源运动 f ′ < f 波源朝着观察者运动 观察者静止 f ′ > f 波源远离观察者运动 观察者静止 f ′ < f 判断方法：先判断波源与观察者的距离是变小、变大，还是不变。 相互靠近时 f ′> f；相互远离时 f ′< f； 相对静止或距离不变时 f ′= f。 新知探究 四、实验验证：听到的频率怎样改变？ 视频 观察任务：播放实验视频，记录靠近、远离时听到的音调变化。 靠近时接收频率增大，音调升高；远离时接收频率减小，音调降低。 新知探究 五　多普勒效应的应用 测速仪 医用彩超 问题：这些仪器共同测量了什么变化？ 通过比较发射波和接收波的频率变化，判断物体、血流或天体相对观察者的运动情况。 新知探究 1. 多普勒测速 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。 车辆靠近测速仪时，接收到的反射波频率增大；车辆远离时，接收到的反射波频率减小。 新知探究 2. 彩超与天体运动观测 彩超：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。 天体观测：比较星球上某些元素发出的光波频率与地球上静止时发光频率，可判断星球靠近或远离。 多普勒效应不仅适用于声波，也适用于光波和电磁波。 新知探究 3. 红移、蓝移：从频率变化判断远近 频率大于静止时发光频率，对应相互靠近；频率小于静止时发光频率，对应相互远离。 新知探究 1. 下列选项与多普勒效应无关的是（ ） 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. 交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度 D. 科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度 A 随堂练习 2. 如图所示，将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是（ ） A. 振针在向右移动 B. 振针在向左移动 C. 在 A 处的观察者，接收到的水波频率不变 D. 在 A 处的观察者，接收到的水波频率变大 A 随堂练习 3. 装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波，并接收被车辆反射回来的反射波。当某汽车向测速监视器靠近时，反射波与发出的超声波相比（ ） A. 频率不变，波速变小 B. 波速不变，频率变小 C. 频率不变，波速变大 D. 波速不变，频率变大 D 随堂练习 4. 汽车无人驾驶中的毫米波雷达会发射和接收调制过的无线电波，通过频率变化测量目标的相对速度。若雷达发射的无线电波频率为 f，接收到的回波频率为 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 A 随堂练习 多普勒效应的理解 多普勒效应的应用 测速度 测血液流速 测星球速度 彩超 多普勒效应 波源频率保持不变 相对静止 相互靠近 相互远离 f观＝f波 f观＞f波 f观＜f波 课堂小结 $