2024_2025学年新教材高中物理第三章机械波5多普勒效应教案新人教版选择性必修第一册.doc

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多普勒效应

【教学目标】

1．知道波源的频率与观看者接收到的频率的区分。

2．知道什么是多普勒效应。

3．能运用多普勒效应解释一些物理现象。

【教学重点】

1．知道波源的频率与观看者接收到的频率的区分。

2．知道多普勒效应是在波源和观看者之间有相对运动时产生的。

【教学难点】

波源的频率与观看者接收到的频率的区分。

【教学过程】

一、新课导入

让学生叙述火车向你驶来时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？

火车离你而去时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？同是汽笛发声为什么会产生两种不同的现象呢？

二、新课教学

（一）多普勒效应

1．多普勒效应：由于波源和观看者之间有相对运动，使观看者接收到的波的频率发生变化的现象叫做多普勒效应。

这种现象是奥地利物理学家多普勒在1842年最先发觉的。

教师简洁介绍多普勒。

2．多普勒效应的现象：

（1）观看者静止不动，数经过的队伍中的人数，每分钟假设有30个人经过。

f测=f源

（2）当观看者逆着队伍行走时，数经过的队伍中的人数，每分钟将大于30个人经过。

f测f源

（3）当观看者与队伍同向行走且速度比队伍的小时，数经过的队伍中的人数，每分钟将小于30个人经过。

f测f源

教师动画演示多普勒效应的成因，让学生理解多普勒效应的实质。

3．多普勒效应的实质：

当波源与观看者有相对运动时，假如二者相互接近，观看者接收到的频率增大；假如二者相互远离，观看者接收到的频率减小。

多普勒效应是观看者接收到的波的频率发生了变化，而波源发出的波的频率并没有转变。

4．多普勒效应是波特有的现象。

不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。

5．多普勒效应的成因：

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。

而接收者听到的声音的音调，是由接收者接收到的频率打算的，即单位时间接收到的完全波的个数打算的。

（二）多普勒效应中观测频率的计算

例：波速为v＝100m/s，波源的频率f＝100Hz，可算得：波的周期T＝0.01s，波长λ＝1m。

（1）波源相对于介质静止，观看者相对于介质静止

在时间t＝1s里有100个波传到观看者所在的A处,观看者接收到的频率与波源的频率相等，音调不变。

（2）观看者相对于介质静止，波源以速度v源＝10m/s相对于介质运动

①波源向观看者运动

则对观看者来说感觉到的波速为110m，他在1秒钟内接收到的完全波数为110个，所以观看者感受到的频率f”＝110Hz比波源的频率f＝100Hz要高，因而音调变高。

留意：波速实际并没有转变，但在相同的距离中却多了10个完整波，是由于波在介质中被均匀挤压，使之波长变短的原因。

②波源远离观看者

由同学自行分析

（3）波源相对于介质静止，观看者以速度v人＝10m/s相对于介质运动

②观看者向波源运动

②观看者远离波源

由同学自行分析

（4）波源与观看者同时相对于介质运动又如何呢？

多普勒效应更加明显

总结如下：

1．波源不动，观看者相对波源运动

（1）观看者朝波源运动

（2）观看者离波源运动

2．观看者不动，波源相对观看者运动

（1）波源朝观看者运动

（2）波源离观看者运动

（三）多普勒效应的应用

1．有阅历的铁路工人可以从火车的汽笛声推断火车的运动方向和快慢。有阅历的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声推断飞行的炮弹是接近还是远去。

学生思考：如何推断？

火车驶来时，由于多普勒效应，听到的汽笛声调比较高，感觉尖锐刺耳；火车远离时，听到的汽笛声调较低，听起来较为低沉。

2．交通警察利用多普勒效应测速。

雷达测速仪：交通警察向行进中的汽车放射一个已知频率的电磁波（通常是红外线），波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度。

3．用多普勒效应测量其它星系向着还是远离地球运动的速率。

宇宙中的星球都在不停地运动。测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发光的频率对比，就可以算出星球靠近或远离我们的速度。

4．军事应用：脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪。

5．医生向人体内放射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流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。这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。

【课堂练习】

1．下列关于多普勒效应的说法中，正确的是（）

A．只要波源在运动，就肯定能观看到多普勒效应

B．假如声源静止，就观看不到多普勒效应

C．当声源朝靠近观看者运动时，声源的频率不变

D．当声波远离观看者运动时，观看者接收到的频率变低

E．当声源相对于观看者运动时，观看者听到的声音的频率可能变高，也可能变低

答案：CDE

解析：波源运动时，波源与观看者距