高中物理 第十二章 機(jī)械波 第5節(jié) 多普勒效應(yīng)課件 新人教版選修34

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1、第第十十二二章章第第5節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習(xí)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì)名師課名師課堂堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測(cè)隨堂檢測(cè)歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點(diǎn)一要點(diǎn)一要點(diǎn)二要點(diǎn)二1知道波源頻率與觀察者接收到的頻率知道波源頻率與觀察者接收到的頻率 的區(qū)別。的區(qū)別。2知道什么是多普勒效應(yīng)，知道它是波知道什么是多普勒效應(yīng)，知道它是波 源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。3了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用。了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用。4通過(guò)改變波源與觀察者的距離，培養(yǎng)通過(guò)改變波源與觀察者的距離，培養(yǎng) 學(xué)生利用控制變量法分析問(wèn)題的能力。學(xué)生利用控

2、制變量法分析問(wèn)題的能力。 1多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) (1)音調(diào)：音調(diào)由音調(diào)：音調(diào)由 決定，決定， 高則音調(diào)高，高則音調(diào)高， 低則音調(diào)低。低則音調(diào)低。 (2)多普勒效應(yīng)：波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)多普勒效應(yīng)：波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的離時(shí)，接收到的 都會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。都會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。頻率頻率頻率頻率頻率頻率 波的頻率波的頻率 2多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因 (1)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，1 s內(nèi)通過(guò)觀察者的波內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰峰(或密部或密部)的數(shù)目是的數(shù)目是 的，觀察者觀測(cè)到的頻率的，觀察者觀測(cè)到的頻率 波波源振動(dòng)的頻率。源振動(dòng)的頻

3、率。 (2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，1 s內(nèi)通過(guò)觀察者的波內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰峰(或密部或密部)的數(shù)目的數(shù)目 ，觀察到的頻率，觀察到的頻率 ；反之，當(dāng)波；反之，當(dāng)波源與觀察者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察到的頻率源與觀察者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察到的頻率 。一定一定等于等于增加增加增加增加變小變小 3多普勒效應(yīng)的應(yīng)用多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 (1)測(cè)車(chē)輛速度：交警向行進(jìn)中的車(chē)輛發(fā)射測(cè)車(chē)輛速度：交警向行進(jìn)中的車(chē)輛發(fā)射 的超的超聲波，同時(shí)測(cè)量聲波，同時(shí)測(cè)量 的頻率，根據(jù)反射波頻率的頻率，根據(jù)反射波頻率 就能知道車(chē)輛的速度。就能知道車(chē)輛的速度。 (2)測(cè)星球速度：測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的測(cè)星球速度

4、：測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的 。然后與地球上這些元素然后與地球上這些元素 時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，可得星球的時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，可得星球的速度。速度。 (3)測(cè)血流速度：向人體內(nèi)發(fā)射測(cè)血流速度：向人體內(nèi)發(fā)射 的超聲波，超聲的超聲波，超聲波被血管中的血流波被血管中的血流 后又被儀器接收，測(cè)出反射波的后又被儀器接收，測(cè)出反射波的 ，就可得血流速度。，就可得血流速度。 頻率已知頻率已知反射波反射波變化的多變化的多少少頻率頻率靜止靜止已知頻率已知頻率反射反射頻率變化頻率變化1關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是 ()A多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的

5、B多普勒效應(yīng)說(shuō)明波源的頻率發(fā)生變化多普勒效應(yīng)說(shuō)明波源的頻率發(fā)生變化C多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn) 生的生的D只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)解析：解析：多普勒效應(yīng)是波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀多普勒效應(yīng)是波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象。此過(guò)程波源的頻察者接收的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象。此過(guò)程波源的頻率不變，率不變，C正確，正確，A、B均錯(cuò)誤；一切波均可發(fā)生多普勒均錯(cuò)誤；一切波均可發(fā)生多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，故效應(yīng)現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案：答案：C2下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒

6、效應(yīng)下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng) ()A利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來(lái)利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來(lái) 判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度B交通警察向行進(jìn)中的汽車(chē)發(fā)射一個(gè)已知頻率的電交通警察向行進(jìn)中的汽車(chē)發(fā)射一個(gè)已知頻率的電 磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)時(shí)，根據(jù)接收到磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)時(shí)，根據(jù)接收到 的頻率發(fā)生的變化，就可知汽車(chē)的速度，以便于的頻率發(fā)生的變化，就可知汽車(chē)的速度，以便于 交通管理交通管理C鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況D有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈有

7、經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈 是接近還是遠(yuǎn)去是接近還是遠(yuǎn)去解析：解析：凡是波都具有多普勒效應(yīng)，因此利用光波的多普勒凡是波都具有多普勒效應(yīng)，因此利用光波的多普勒效應(yīng)便可以測(cè)定遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度，效應(yīng)便可以測(cè)定遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度，A選項(xiàng)選項(xiàng)正確。被反射的電磁波，相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)出的電正確。被反射的電磁波，相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)出的電磁波，其頻率發(fā)生變化，由多普勒效應(yīng)可求出運(yùn)動(dòng)物體的磁波，其頻率發(fā)生變化，由多普勒效應(yīng)可求出運(yùn)動(dòng)物體的速度，速度，B選項(xiàng)正確。鐵路工人根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對(duì)列車(chē)的選項(xiàng)正確。鐵路工人根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對(duì)列車(chē)的運(yùn)動(dòng)作出判斷，運(yùn)動(dòng)作出判斷，C選項(xiàng)

8、錯(cuò)誤。炮彈飛行，與空氣摩擦產(chǎn)生選項(xiàng)錯(cuò)誤。炮彈飛行，與空氣摩擦產(chǎn)生聲波，人耳接收到的頻率與炮彈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，聲波，人耳接收到的頻率與炮彈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，D選項(xiàng)正確。選項(xiàng)正確。答案：答案：ABD3波源和觀察者相向運(yùn)動(dòng)，則觀察者單位時(shí)間內(nèi)感覺(jué)波源和觀察者相向運(yùn)動(dòng)，則觀察者單位時(shí)間內(nèi)感覺(jué) 到的波的個(gè)數(shù)到的波的個(gè)數(shù)()A增加增加 B減少減少C不變不變 D不一定不一定解析：解析：由多普勒效應(yīng)知當(dāng)觀察者與聲源間距離減小由多普勒效應(yīng)知當(dāng)觀察者與聲源間距離減小時(shí)，接收到的頻率增加。時(shí)，接收到的頻率增加。答案：答案：A (1)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生：多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生： 聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波

9、，聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，稱為一個(gè)完全波。頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)稱為一個(gè)完全波。頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率又等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的次數(shù)，因此波源的頻率又等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)。的完全波的個(gè)數(shù)。 觀察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的觀察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。頻率，即單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。 波源和觀察者相對(duì)靜止。觀察者接收到的頻率等于波波源和觀察者相對(duì)靜止。觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。源的頻率。 波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收

10、波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生變化，即感覺(jué)到波的頻率發(fā)生變化。到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生變化，即感覺(jué)到波的頻率發(fā)生變化。波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的頻率增大；二波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的頻率增大；二者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小。者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小。 (2)多普勒效應(yīng)是波的特性，不只是機(jī)械波會(huì)產(chǎn)生多普勒多普勒效應(yīng)是波的特性，不只是機(jī)械波會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，后面所學(xué)的光波、電磁波也會(huì)產(chǎn)生這一現(xiàn)象。效應(yīng)，后面所學(xué)的光波、電磁波也會(huì)產(chǎn)生這一現(xiàn)象。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛發(fā)生多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者發(fā)生發(fā)生多普勒效應(yīng)是由于

11、波源與觀察者發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而不是波源的運(yùn)動(dòng)或觀察者運(yùn)動(dòng)。了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而不是波源的運(yùn)動(dòng)或觀察者運(yùn)動(dòng)。 1假如一輛汽車(chē)在靜止時(shí)喇叭發(fā)出聲音的頻率是假如一輛汽車(chē)在靜止時(shí)喇叭發(fā)出聲音的頻率是300 Hz，在汽車(chē)向你駛來(lái)又擦身而過(guò)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是在汽車(chē)向你駛來(lái)又擦身而過(guò)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是() A當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率大于當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率大于300 Hz B當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率小于當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率小于300 Hz C當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率大于當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率大于300 Hz

12、D當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率小于當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率小于300 Hz 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo) (1)當(dāng)觀察者與波源的距離減小時(shí)，觀察者接收到的頻當(dāng)觀察者與波源的距離減小時(shí)，觀察者接收到的頻率變大。率變大。 (2)當(dāng)觀察者與波源的距離增大時(shí)，觀察者接收到的頻當(dāng)觀察者與波源的距離增大時(shí)，觀察者接收到的頻率變小。率變小。 解析解析當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，兩者距離減小，你接收當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，兩者距離減小，你接收的聲波個(gè)數(shù)增多，頻率升高，將大于的聲波個(gè)數(shù)增多，頻率升高，將大于300 Hz，故，故A選項(xiàng)正選項(xiàng)正確；當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，兩者距離變大，你接收的聲確；當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)

13、后，兩者距離變大，你接收的聲波個(gè)數(shù)減少，頻率降低，將小于波個(gè)數(shù)減少，頻率降低，將小于300 Hz，故，故D選項(xiàng)正確。選項(xiàng)正確。 答案答案AD (1)發(fā)生多普勒效應(yīng)的條件是聲源和觀察者之間有相對(duì)發(fā)生多普勒效應(yīng)的條件是聲源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 (2)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，只是觀察者接收到的頻率相發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，只是觀察者接收到的頻率相對(duì)于波源頻率發(fā)生了變化，而波源頻率不變。對(duì)于波源頻率發(fā)生了變化，而波源頻率不變。相對(duì)位置相對(duì)位置圖示圖示結(jié)論結(jié)論波源波源S和觀察者和觀察者A相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)f波源波源f觀察者觀察者，音調(diào)，音調(diào)不變不變波源波源S不動(dòng)，觀察不動(dòng)，觀察者者A運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)，由

14、AB或或AC若靠近波源，由若靠近波源，由AB則則f波源波源f觀察者觀察者，音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離波源，由波源，由AC則則f波源波源f觀察者觀察者，音調(diào)，音調(diào)變低變低觀察者觀察者A不動(dòng)，波不動(dòng)，波源源S運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)，由SS2f波源波源f觀察者觀察者，音調(diào)，音調(diào)變高變高 2公路巡警開(kāi)車(chē)在高速公路上以公路巡警開(kāi)車(chē)在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，的恒定速度巡查，在同一車(chē)道上巡警車(chē)向前方的一輛轎車(chē)發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁在同一車(chē)道上巡警車(chē)向前方的一輛轎車(chē)發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波，結(jié)果該電磁波被那輛轎車(chē)反射回來(lái)時(shí)，巡警車(chē)接收到的電磁波，結(jié)果該電磁波被那輛轎車(chē)反射回來(lái)時(shí)，巡警車(chē)接收到的

15、電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低。波頻率比發(fā)出時(shí)低。 (1)此現(xiàn)象屬于此現(xiàn)象屬于() A波的衍射波的衍射B波的干涉波的干涉 C多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) D波的反射波的反射 (2)若該路段限速為若該路段限速為100 km/h，則轎車(chē)是否超速？，則轎車(chē)是否超速？ (3)若轎車(chē)以若轎車(chē)以20 m/s的速度行進(jìn)，反射回的頻率應(yīng)怎樣變化？的速度行進(jìn)，反射回的頻率應(yīng)怎樣變化？ 解析解析(1)巡警車(chē)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，巡警車(chē)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)。此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)。 (2)因警車(chē)接收到的頻率變低，由多普勒效應(yīng)知警車(chē)與因警車(chē)接收到的頻率變低，由多普勒效應(yīng)知警車(chē)與轎車(chē)在相互遠(yuǎn)離，而警車(chē)車(chē)速

16、恒定又在后面，可判斷轎車(chē)轎車(chē)在相互遠(yuǎn)離，而警車(chē)車(chē)速恒定又在后面，可判斷轎車(chē)車(chē)速比警車(chē)車(chē)速大，故該車(chē)超速。車(chē)速比警車(chē)車(chē)速大，故該車(chē)超速。 (3)若該車(chē)以若該車(chē)以20 m/s的速度行進(jìn)時(shí)，此時(shí)警車(chē)與轎車(chē)在的速度行進(jìn)時(shí)，此時(shí)警車(chē)與轎車(chē)在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)變高。相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)變高。 答案答案(1)C(2)轎車(chē)超速轎車(chē)超速(3)頻率變高頻率變高 (1)無(wú)論什么情況，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源與觀無(wú)論什么情況，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源與觀察者肯定有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，二者相互靠近時(shí)，觀察者接收到察者肯定有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，二者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率變高，相互遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的頻率變低。的頻率變高，相互遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的頻率變低。 (2)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于觀察者距波源多多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于觀察者距波源多遠(yuǎn)，而是取決于觀察者相對(duì)于波源的運(yùn)動(dòng)速度的大小和遠(yuǎn)，而是取決于觀察者相對(duì)于波源的運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向。方向。