2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第一册）3.5 多普勒效应（解析版）.docx

3.5多普勒效应

物理素养

学习目标

1.物理观念：知道多普勒效应，了解多普勒效应产生的机理。

2.科学思维：能根据相对运动理解多普勒效应。

3.科学探究：经历探究多普勒效应的过程。

4.科学态度与责任：了解多普勒效应在生活和科技中的应用，培养学习兴趣。

1.通过实验了解多普勒效应及产生的原因，知道多普勒效应是波特有的现象。

2.知道多普勒现象的简单应用。

重点关注：①频率②相对运动③多普勒效应

（一）课前研读课本，梳理基础知识

一、多普勒效应

1．多普勒效应:波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。

2．多普勒效应产生的原因

(1)当波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率。

(2)当波源与观察者相互接近时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加(选填“增加”或“减少”)，观测到的频率增大(选填“增大”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小(选填“增大”或“减小”)。

说明：

(1)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，且两者间距发生变化。

(2)发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是观察者接收到的频率发生了变化。

二、多普勒效应的应用

1.测车辆速度:交通警察向行进中的车辆发射一个已知频率的超声波,波被运动的车辆反射回来时,交通警察根据反射波频率变化的多少可知车辆的速度。

2.测天体速度:根据光波的多普勒效应,在地球上接收到的遥远天体上某些元素发出的光波频率,与地球上这些元素静止时发光的频率对照,可以判断遥远天体相对地球的运动速度。

拓展——红移现象：测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可测得星球靠近或远离地球的速度。若星球远离我们运动，接收到的光波的频率变小，谱线就向频率小的红端移动，这种现象称为红移现象。

3.医用“彩超”:医生向人体发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血液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,据此诊断疾病。

4.听音辨向:可根据火车汽笛声的音调的变化判断火车是进站还是出站;根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹飞行的方向等。

（二）辨析

1.火车进站和出站时,坐在火车上的乘客能感受到汽笛声的音调发生变化吗?

【答案】不能。坐在火车上的乘客会感受到汽笛声的音调不发生变化,是因为声源相对乘客是静止的。

2.随着科技的发展和作战的需要,现在的战斗机飞得越来越快,有些战斗机的速度超过了声音在空气中的传播速度。假设某爆炸声在空气中的传播速度为340m/s,一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行,要使飞行员听不到爆炸声,战斗机飞行的速度至少为多大?

【答案】要使飞行员恰好听不到爆炸声,即飞行员正好一个声波也接收不到,则他随战斗机运动的速度应与波前进的速度相同,即战斗机应以340m/s的速度远离爆炸点飞行。

【题型一】多普勒效应

【点拨】

【点拨】

相对位置

图示

结论(频率、音调、波面)

波源S和观察者A相对静止

f观察者＝f波源，音调不变

波源S不动，观察者运动，由A→B或A→C

由A→B，f观察者f波源，音调升高

由A→C，f观察者f波源，音调降低

观察者A不动，波源S运动，由S→S′，接近观察者或远离观察者

波源向哪运动，哪个方向波面被压缩较密集

接近观察者，f观察者f波源，音调升高

远离观察者，f观察者f波源，音调降低

成因归纳:根据以上分析可以知道,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。

【典型例题1】（23-24高二下·山西太原·期末）固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可形成水波。振动片在水面上沿x轴匀速移动时，拍得某时刻波的图样如图所示。下列选项正确的是（）

A．波源向x轴负方向运动

B．A位置处波速大于B位置处波速

C．A位置处波速小于B位置处波速

D．A位置处接收到的波的频率小于B位置处接收到的波的频率

【答案】A

【详解】A．左边形成的波纹比较密，右边的稀疏，所以振动片是向左侧移动，故A正确；

BC．波速由介质决定，则A位置处波速等于B位置处波速，选项BC错误；

D．因波源向左移动，根据多普勒效应，A位置处接收到的波的频率大于B位置处接收到的波的频率，选项D错误。

故选A。

【对点训练1】（2024高三·全国·专题练习）如图所示为用发波水槽演示多普勒效应原理的实验照片，波源以固定频率振动并以恒定速度移动，质点A、B位于水波对称轴x轴上。下列说法正确的是（）

A．A处波速大于B处波速

B．A处质点的振幅越来越大

C．波源可能向x轴正方向运动

D．波源一定向x轴负方向运动

【答案】D

【详解】A.机械波传播速度与介质有关，A、B是同一介质中的两点