2018年河北省邢台市高中物理 第十二章 机械波 12.5 多普勒效应 12.6 惠更斯原理（二）学案（无答案）新人教版选修3-4.docVIP

12.5 多普勒效应 12.6 惠更斯原理 [目标定位] 1.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象.2.知道什么是波面和波线.3.了解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释波的反射与折射现象． 一、多普勒效应 1．定义：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫做多普勒效应． 2．成因 (1)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 的，观察到的频率 波源振动的频率． (2)当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目 ，观察到的频率 ；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率 ． 3．应用 (1)测车辆速度；(2)测星球速度；(3)测血流速度． 想一想 当汽车远离观察者时，听到的汽车的声音越来越小，这种现象就是多普勒效应吗？ 二、惠更斯原理 1．波面和波线 (1)波面：在波的传播过程中，任一时刻振动状态都相同的介质质点所组成的面． 波面为球面的波叫球面波，波面是平面的波叫平面波．如图12－5－1所示． 图12－5－1 (2)波线：与波面垂直的那些线代表了波的传播方向，叫做波线． 2．惠更斯原理 (1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的 ，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的 就是新的波面． (2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向． 一、对多普勒效应的理解 1．多普勒效应是波共有的特征，不仅机械波，光波和电磁波也都会发生多普勒效应． 2．发生多普勒效应时，波源发出的频率不变，变化的是观察者接收到的频率． 3．当波源与观察者相互接近时，f观察者变大，音调变高．如图12－5－2甲中波源S不动，观察者A向B运动和图乙中观察者A不动，波源由S1向S2运动； 当波源与观察者相互远离时，f观察者变小，音调变低，如图甲中波源S不动，观察者A向C运动． 图12－5－2 【例1】 下面说法中正确的是( ) A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C．多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的 D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的 借题发挥 判断观察者接收的频率是怎么样变化的，就是看波源与观察者间的相对运动情况． 【例2】 下面哪些应用是利用了多普勒效应( ) A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度 B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去 二、对惠更斯原理的理解 1．惠更斯原理中，同一波面上的各点都可以看做子波的波源．波源的频率与子波波源的频率相等． 2．波线的指向表示波的传播方向． 3．在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直． 4．球面波的波线是沿半径方向的直线，平面波的波线是垂直于波面的平行直线． 5．利用惠更斯原理可以解释平面波和球面波的传播、波的衍射、干涉和折射现象，但无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小关系． 【例3】 关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是( ) A．同一波面上的各质点振动情况完全相同 B．同一波面上的各质点振动情况可能不相同 C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直 三、对波的反射与折射的理解 1．波的反射：反射波的波长、波速、频率跟入射波的相同． 2．波的折射：在波的折射中，波的频率不变，波速和波长发生改变． 3．波在两种介质的界面上发生折射的原因是波在不同的介质中的传播速度不同． 【例4】 下列说法正确的是( ) A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短 B．波发生反射时，波的频率、波长、波速均不变 C．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化 D．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化 对多普勒效应的理解及应用 1．根据多普勒效应，下列说法正确的是( ) A．当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率一定发生变化 B．当波源与观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低 C．当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高 D．当波源与观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低 2．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反