2024-2025年高一物理人教版选择性必修一同步精品讲义3.5 多普勒效应（解析版）.docx

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3.5多普勒效应

学习目标：1．知道什么是多普勒效应，了解多普勒效应产生的原因。

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现象。

重点：多普勒效应。

难点：多普勒效应中频率变化的理解。

知识点一、多普勒效应

1．现象：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，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）。

2．定义：波源与观察者相互靠近或者远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应。由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象。

3．多普勒效应的成因：发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动。声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。

（1）当波源和观察者相对介质都静止不动，即二者没有相对运动时。

单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波。观察者接收到的频率等于波源的频率。

（2）相互靠近——波源相对介质不动，观察者朝波源运动时（或观察者不动，波源朝观察者运动时）。

单位时间内通过观察者的波峰（或密部）的数目增加，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，观测到的频率大于波源的频率，即接收到的频率增大。

（3）相互远离——波源相对介质不动，观察者远离波源运动时（或观察者不动，波源远离观察者运动时）。

观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小。

总之：声音的音调取决于频率，频率高则音调高，频率低则音调低。当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大，音调变高；如果二者远离，观察者接收到的频率减小，音调变低。

【特别提醒】（1）在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化。

（2）多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。

【题1】下列关于多普勒效应的说法，正确的是

A．只有声波才能发生多普勒效应

B．当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声源的频率升高了

C．当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时，不会发生多普勒效应

D．火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛音调降低

【答案】CD

【解析】多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应，A项错误。发生多普勒效应时，声源的频率并没有发生变化，而是观察者接收到的频率发生了变化，B项错误。当波源和观察者以相同的速度同向运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应，C项正确。火车离站时，站台上的旅客和火车相互远离，听到火车的汽笛音调降低，D项正确。

【题2】如图分别反映了飞机以三种速度在空中（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表示飞机的位置。请你利用给出的图，确定飞机飞行速度最大的是_____（选填“甲”“乙”或“丙”）。

【答案】丙

【解析】题图甲中，飞机飞到A点时，声波已传播到前面了，即飞机慢于声音，题图乙中飞机与声音速度相同，题图丙中，飞机运动到A点时，声波还在后面，故飞机运动快于声音。

【题3】如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是

A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高

B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高

C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变

D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低

【答案】AD

【解析】女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低。选项A、D正确，B、C错误。

【题4】（多选）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

【答案】BCD

【解析】当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，选项C正确；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项A错误，选项B正确；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，选项D正确。

4．相对位置变化与频率的关系（规律）

相对位置

图示

结论

波源S和观察者A相对静止，如图所示

f波源＝f观察者，音调不变

波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→