驻波 多普勒效应.ppt

黄冈中学网校达州分校 黄冈中学网校达州分校 物理与生活 如图10—77所示，在铁路旁听行驶中的火车的汽笛声，会发现当火车向你驶来时，音调变高，火车离你远去时，音调变低． 有经验的战士可以从炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近不是远去：当炮弹飞行时尖叫声的音调变高，炮弹是飞近的；当炮弹飞行时尖叫声的音调变低，炮弹是远去的． 思考讨论 怎样解释这种现象呢? 知识详解 知识点1 多普勒效应现象 1．多普勒效应的定义． 波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的．现象叫做多普勒效应． 2．多普勒效应是波动过程所共有的特征，一切波如机械波、电磁波、光波都会发生多普勒效应． 知识点2 多普勒效应产生的原因 波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数． 观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数． 当波源或观察者之一或两者都与介质发生不同的相对运动时，波源的频率并没有改变，只是观察者在单位时间内接收到完全波的个数发生变化，从而导致观察者感觉到波的频率发生了变化，而引起多普勒效应． 知识点3 多普勒效应的应用 1．交通警察可以从被运行中的汽车反射回的电磁波频率的变化来测定汽车行驶的速度，从而判定是否超速行驶． 2．用多普勒效应引起的天体光波波长的变化来测定天体是背离地球还是向着地球运动．根据测量，发现所有星系都在背离地球运动，这一结果成为“宇宙膨胀”理论的基础．“宇宙膨胀”理论认为，在大约150亿年以前，宇宙发生了一次“大爆炸”，使各星系彼此远离，它们之间的空间距离不断增大，从而使整个宇宙在膨胀，现在还在继续膨胀着． 易错点导析：多普勒效应是波源和观察者间有相对运动，使观察者感到频率发生了变化的现象，但应注意波源频率并没有发生变化．这一点容易出错． 【例2】下列说法中正确的是( ) A．发生多普勒效应时，波源频率变化了 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．多普勒效应是奥地利物理学家多普勒首先发现的 错解：A、B、C、D错解分析：当波源和观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，但波源的频率并没有发生变化，所以A错误}多普勒效应产生的本质是观察者接收的频率不等于波源的频率，它首先由奥地利物理学家多普勒发现． 正确解法：B、C、D 针对性练习 根据多普勒效应，下列说法正确的是( ) A．当波源和观察者发生运动时，观察者接收到的波的频率一定和波源发出的频率不相同 B．当波源和观察者相向运动时，观察者接收到波的频率一定比波源发出的频率高 C．当波源和观察者同向运动时，观察者接收到的波的频率一定比波源发出的频率低 D．当波源和观察者反向运动时，观察者接收到的波的频率一定比波源发出的频率低 针对性练习答案 B、D 点拨：在多普勒效应中，波源的频率是不变的，只有波源和观察者之间有相对运动时，观察者接收到的频率才能发生变化． 一、学科综合思维专题点拨 学科综合思维导析：本节知识可以和前边所讲运动学知识结合，并且能与后边所讲电磁波和光波相结合． 【例l】一个观察者在铁路旁，当火车迎面驶来时，他听到的汽笛声频率为f1=440 Hz；当火车驶过他身旁后，他听到汽笛声的频率为f2=392 Hz．若大气中声速约为330 m／s，求火车的速度和火车汽笛发声的频率f． 解：设火车的速度为甜，声速为v.当火车靠近时，声波的波长被压缩为 观察者听到的频率 ①， 同理，火车远离时，观察者听到的频率 ②．联立①②解得： 点拨：多普勒效应问题始终围绕v=λf展开，先由波源的频率和波速求出λ0，再根据间距的变化求出变化后的波长(波源动观察者不动)或求出变化后的波速(波源不动观察者动)，最后应用 或 求频率f． 二、实际应用思维专题点拨 实际应用思维导析：多普勒效应在很多方面都有广泛的应用，在日常生活中有经验的铁路工人可从火车汽笛声判断火车的快慢及运动方向；交通警察应用此效应，可判断汽车的速度；在医学上多普勒超声诊断可以测出血液的流动速度，从而诊断病情。由地球上接收到遥远的天体发出的光波频率可以判断遥远天体相对于地球运动的速度。 【例2】某天文观测站使用最先进的电子望远镜观测到离地球非常遥远的某恒星的光谱,发现其中A元素的特征光谱的频率为a，而在地球上静止的A元素相应的特征光谱的频率为b，已知ab，试求该恒星相对于地球的运行速度的的大小和方向． 解：该恒星向地球传播的光波到达地球时，被观察者发现其频率减小了(这是由原子发出的光的频率确定的),由此可以判断出该恒星正