2024年新教材高中物理第三章机械波第5节多普勒效应学案新人教版选择性必修第一册.docxVIP

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第5节多普勒效应

课标解读

课标要求

素养要求

1.通过试验，相识多普勒效应。

2.能说明多普勒效应产生的缘由。

3.能列举多普勒效应的应用实例。

1.物理观念:知道什么是多普勒效应，了解多普勒效应的产生缘由。

2.科学思维:能运用多普勒效应说明一些物理现象。

自主学习·必备学问

教材研习

教材原句

要点多普勒效应

波源与视察者相互靠近或者相互远离①时，接收到的波的频率都会发生变更。人们把这种现象叫作多普勒效应。

自主思索

①（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更吗？

（2）随着科技的发展和作战的须要，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旁边远离它飞行，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：（1）提示不能。坐在火车上的乘客会感受到汽笛声的音调不发生变更，是因为声源相对乘客是静止的。

（2）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。

名师点睛

1.波源与视察者相对静止时，单位时间内通过视察者的波峰（或密部）的数目是肯定的，视察者感觉到的频率等于波源振动的频率。

2.波源与视察者相互靠近时，单位时间内通过视察者的波峰（或密部）的数目增加，视察者感觉到的频率大于波源的频率，即感觉到频率增大。

3.波源与视察者相互远离时，视察者感觉到频率减小。

互动探究·关键实力

探究点多普勒效应

情境探究

1.马路巡警开车在高速马路上以100km/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，该电磁波被轿车反射回来时，警车接收到的电磁波频率比发出时的低。

（1）若该路段限速为100km/h，则轿车是否超速？

（2）若轿车以20m/s的速度行进，反射回的电磁波的频率应怎样变更？

答案：（1）提示巡警车接收到的电磁波频率比发出时的低，此现象为多普勒效应。因警车接收到的频率低，由多普勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可推断出轿车车速比警车车速大，故该车超速。

（2）若该车以20m/s的速度行进，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的电磁波的频率应增大。

探究归纳

1.波源频率、接收频率和音调

（1）波源频率：波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波。频率表示单位时间内完成的全振动的次数。因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的个数。

（2）接收频率

①波源和视察者相对静止时，视察者接收到的波的频率等于波源的频率。

②波源和视察者有相对运动时，视察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变更，即接收到的波的频率发生变更。

波源与视察者假如相互靠近，视察者接收到的波的频率增大；二者假如相互远离，视察者接收到的波的频率减小。

（3）音调：音调由频率确定，频率高则音调高，频率低则音调低。视察者听到的声音的音调，是由视察者接收到的声波的频率（单位时间内接收到的声波的完全波个数）确定的。

2.多普勒效应成因分析

（1）相对位置变更与频率的关系（规律）

相对位置

图示

结论

波源S和视察者A相对静止

f

波源S不动，视察者A运动，由A→B或A→C

若靠近波源，由A→B，则f波源?f

视察者A不动，波源S运动，由S→

f

（2）成因归纳：依据以上分析可以知道，发生多普勒效应时。肯定是由于波源与视察者之间发生了相对运动。

3.多普勒效应的运用

（1）测车辆速度：交通警察向行进中的车辆放射一个已知频率的超声波，波被运动的车辆反射回来时，交通警察依据反射波频率变更的多少可知车辆的速度。

（2）测天体速度：依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比照，可以推断遥远天体相对地球的运动速度。

（3）医用“彩超”：医生向人体放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更，就能知道血流的速度，据此诊断疾病。

（4）听音辨向：可依据火车汽笛声的音调的变更推断火车是进站还是出站；依据炮弹飞行的尖叫声推断炮弹飞行的方向等。

探究应用

例如图所示，产朝气械波的波源从O点起先做匀速运动，图中圆表示波峰，已知波源振动的频率为f0

A.该图表示波源正在向A点移动

B.视察者在A点接收到的波的频率是定值且大于f

C.视察者在B点接收到的波的频率是定值且大于f

D.视察者在C点或D点接收到的波的频率是定值且大于f

答案：C

解析：依据多普勒效应产生的缘由，该图表示波源正在向B点移动