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1、第三章第三章 机械波机械波学习目标学习目标1.通过对生活实例的分析通过对生活实例的分析,体会发生多普勒效应时产生的现象体会发生多普勒效应时产生的现象,分分析多普勒效应的发生条件析多普勒效应的发生条件,培养抽象思维能力培养抽象思维能力.2.通过实验与分析通过实验与分析,能定性解释多普勒效应产生的原因能定性解释多普勒效应产生的原因,知道多普知道多普勒效应是波特有的现象勒效应是波特有的现象,并能分析与多普勒效应相关的生活现象并能分析与多普勒效应相关的生活现象,培养归纳推理能力培养归纳推理能力.3.查阅资料查阅资料,列举多普勒效应的应用实例列举多普勒效应的应用实例,激发学习物理的兴趣激发学习物理的兴趣
2、.5多普勒效应多普勒效应知识点知识点一一 多普勒效应多普勒效应1.1842年年,奥地利物理学家多普勒在铁道旁散步时发现火车离奥地利物理学家多普勒在铁道旁散步时发现火车离他越来越近时他越来越近时,音调变高音调变高,火车远离他时火车远离他时,音调变低音调变低.你知道人们你知道人们把这种现象叫什么吗把这种现象叫什么吗?答案答案:波源与观察者相互靠近或者相互远离时波源与观察者相互靠近或者相互远离时,接收到的波的频接收到的波的频率都会发生变化率都会发生变化.人们把这种现象叫作多普勒效应人们把这种现象叫作多普勒效应.2.多普勒效应多普勒效应:波源与观察者相波源与观察者相互互 或或者相者相互互 时时,观察者
3、观察者接收到的波接收到的波的的 都都会发生变化的现象会发生变化的现象.3.多普勒效应的理解多普勒效应的理解.(1)当波源与观察者相对静止时当波源与观察者相对静止时,1 s内通过观察者的波峰内通过观察者的波峰(或密部或密部)的数目是一定的的数目是一定的,观测到的频观测到的频率率 波波源振动的频率源振动的频率.(2)当波源与观察者相互接近时当波源与观察者相互接近时,1 s内通过观察者的波峰内通过观察者的波峰(或密部或密部)的数的数目目 ,观测到的频观测到的频率率 ;反之反之,当波源与观察者相互远当波源与观察者相互远离时离时,观测到的频观测到的频率率 .靠近靠近远离远离频率频率等于等于增加增加变大变
4、大变小变小知识点二多普勒效应的应用知识点二多普勒效应的应用1.测车辆速度测车辆速度:交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波,同时测同时测量量 ,根根据据 变变化的多少就能知道化的多少就能知道车辆的速度车辆的速度.2.测星球速度测星球速度:测量星球上某些元素发出的光波测量星球上某些元素发出的光波的的 ,然后与地然后与地球上这些元球上这些元素素 时时发光的频率对照发光的频率对照,就可以算出星球靠近或远就可以算出星球靠近或远离我们的速度离我们的速度.3.测血流速度测血流速度:向人体内发向人体内发射射 的的超声波超声波,超声波被血管中超声波被血管中的血的血
5、流流 后后又被仪器接收又被仪器接收,测出反射波测出反射波的的 ,就能知道血就能知道血流的速度流的速度.反射波的频率反射波的频率反射波频率反射波频率频率频率静止静止频率已知频率已知反射反射频频率率变化变化小小试试身手身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”,错误的打错误的打“”).).1.声源与观察者相互靠近时声源与观察者相互靠近时,声源振动的频率增大声源振动的频率增大.()2.当波源和观察者向同一个方向运动时当波源和观察者向同一个方向运动时,一定会发生多普勒效应一定会发生多普勒效应.()3.观察者静止观察者静止,若听到火车鸣笛声的音调越来越高若听到
6、火车鸣笛声的音调越来越高,则说明火车则说明火车正从远处靠近观察者正从远处靠近观察者.()4.只要波源在运动只要波源在运动,就一定能观察到多普勒效应就一定能观察到多普勒效应.()5.如果波源静止如果波源静止,就观察不到多普勒效应就观察不到多普勒效应.()6.当声源远离观察者运动时当声源远离观察者运动时,声源振动的频率不变声源振动的频率不变,观察者接收观察者接收到的频率变低到的频率变低.()探究一探究一多普勒效应多普勒效应问题情境问题情境S处有一波源处有一波源,A处有一观察者处有一观察者,图中的圆表示波峰图中的圆表示波峰.答案答案:波源和观察者都不动波源和观察者都不动,观察者接收到的波的频率与波源
7、观察者接收到的波的频率与波源振动的频率一样振动的频率一样.1.如图甲所示如图甲所示,波源和观察者都静止时接收到的波的频率和波波源和观察者都静止时接收到的波的频率和波源振动的频率是一样的吗源振动的频率是一样的吗?甲甲乙乙丙丙2.如图乙所示如图乙所示,当波源不动当波源不动,观察者由观察者由A向向B靠近波源运动时靠近波源运动时,观观察者接收到的频率会改变吗察者接收到的频率会改变吗?答案答案:波源不动波源不动,波源发出波的频率不变波源发出波的频率不变,观察者向波源由观察者向波源由A点点运动到运动到B点点,观察者接收到的频率增大观察者接收到的频率增大.3.如图乙所示如图乙所示,当波源不动当波源不动,观察
8、者由观察者由A向向C远离波源运动时远离波源运动时,观观察者接收到的频率会改变吗察者接收到的频率会改变吗?答案答案:波源不动波源不动,观察者远离波源运动到观察者远离波源运动到C点点,观察者接收到的频观察者接收到的频率减小率减小.答案答案:波源向右运动靠近观察者时波源向右运动靠近观察者时,观察者接收到的频率增大观察者接收到的频率增大.波波源向左运动远离观察者时源向左运动远离观察者时,观察者接收到的频率减小观察者接收到的频率减小.4.如图丙所示如图丙所示,当观察者不动当观察者不动,波源向右或向左运动时波源向右或向左运动时,观察者接观察者接收到的频率会改变吗收到的频率会改变吗?5.根据以上分析根据以上
9、分析,思考发生多普勒效应的原因是什么思考发生多普勒效应的原因是什么?多普勒效多普勒效应与波源到观察者的距离有关吗应与波源到观察者的距离有关吗?是距离越近是距离越近,越容易发生多普越容易发生多普勒效应吗勒效应吗?答案答案:发生多普勒效应的原因是波源和观察者间有相对运动发生多普勒效应的原因是波源和观察者间有相对运动.能能否发生多普勒效应仅取决于波源和观察者间的距离是否变化否发生多普勒效应仅取决于波源和观察者间的距离是否变化,与与距离的大小没有关系距离的大小没有关系.过程建构过程建构1.多普勒效应多普勒效应:波源与观察者相互靠近或者相互远离时波源与观察者相互靠近或者相互远离时,接收到接收到的波的频率
10、都会发生变化的波的频率都会发生变化.人们把这种现象叫作多普勒效应人们把这种现象叫作多普勒效应.2.成因成因:当波源与观察者相互靠近时当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率变大观察者接收到的频率变大;当波源与观察者相互远离时当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小观察者接收到的频率变小.3.对多普勒效应的对多普勒效应的理理解解.(1)多普勒效应是波共有的特征多普勒效应是波共有的特征,机械波和电磁波都有多普勒效应机械波和电磁波都有多普勒效应.(2)发生多普勒效应时发生多普勒效应时,波源发出的频率不变波源发出的频率不变,变化的是观察者接收变化的是观察者接收到的频率到的频率.(3)当波源
11、与观察者相互靠近或相互远离而匀速运动时当波源与观察者相互靠近或相互远离而匀速运动时,观察者观察者“感觉感觉”到的频率变大或变小到的频率变大或变小,但不是越来越大或越来越小但不是越来越大或越来越小.【典例【典例1】产生机械波的波源】产生机械波的波源O做匀速运动的情况如图所示做匀速运动的情况如图所示,图图中的圆表示波峰中的圆表示波峰.(1)该图表示的该图表示的是是()A.干涉现象干涉现象B.衍射现象衍射现象C.反射现象反射现象D.多普勒效应多普勒效应(2)波源正在向哪处波源正在向哪处移动移动()A.AB.BC.CD.D(3)观察到波的频率最低的位置观察到波的频率最低的位置是是()A.AB.BC.C
12、D.D解析解析:题图表示的是多普勒效应题图表示的是多普勒效应,波源的左边波长较小波源的左边波长较小,说明波源说明波源正向左运动正向左运动,因此因此A处的观察者接收到的频率最高处的观察者接收到的频率最高,B处的观察者处的观察者接收到的频率最低接收到的频率最低.答案答案:(1)D(2)A(3)B判断多普勒效应是否发生的方法判断多普勒效应是否发生的方法(1)确定研究对象确定研究对象(波源与观察者波源与观察者).(2)确定波源与观察者间是否有相对运动确定波源与观察者间是否有相对运动.若有相对运动若有相对运动,则发生则发生多普勒效应多普勒效应;反之反之,不发生不发生.(3)判断判断:当二者相互远离时当二
13、者相互远离时,观察者接收到的波的频率变小观察者接收到的波的频率变小;当二当二者相互靠近时者相互靠近时,观察者接收到的波的频率变大观察者接收到的波的频率变大.波源的频率不变波源的频率不变.探究探究二二多普勒效应的应用多普勒效应的应用问题情境问题情境1.阅读阅读教教材材,思考交通警察是如何利用多普勒效应测速的思考交通警察是如何利用多普勒效应测速的?答案答案:交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波,同时测同时测量反射波的频率量反射波的频率,根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度速度.2.阅读阅读教教材材,思考思考
14、“彩超彩超”中是如何应用多普勒效应的中是如何应用多普勒效应的?答案答案:医生向人体内发射频率已知的超声波医生向人体内发射频率已知的超声波,超声波被血管中的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收血液反射后又被仪器接收.测出反射波的频率变化测出反射波的频率变化,就能知道血就能知道血流的速度流的速度.过程建构过程建构多普勒效应多普勒效应的的应应用用.(1)多普勒测速仪多普勒测速仪:测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波,同时测量反射波的频率同时测量反射波的频率,根据反射波频率变化的多少就能知道车根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度辆的速度.(2)多普勒
15、超声诊断仪多普勒超声诊断仪:向人体内发射已知频率的超声波向人体内发射已知频率的超声波,超声波被超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收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测出反射波的频率变化,就能就能知道血流的速度知道血流的速度,从而诊断病情从而诊断病情.(3)根据多普勒效应可算出其他星球靠近或远离地球的速度根据多普勒效应可算出其他星球靠近或远离地球的速度.(4)在日常生活中在日常生活中,有经验的铁路工人可以根据火车的汽笛声判断有经验的铁路工人可以根据火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢火车的运动方向和快慢.【典例【典例2】公路巡警开车在高速公路上以】公路巡警开车在高速公路上以1
16、00 km/h的恒定速度的恒定速度巡查巡查,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的电磁波,结果该电磁波被那辆轿车反射回来时结果该电磁波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到巡警车接收到的电磁波频率比发出时低的电磁波频率比发出时低.(1)此现象此现象属于属于()A.波的衍射波的衍射 B.波的干涉波的干涉C.多普勒效应多普勒效应 D.波的反射波的反射(2)若该路段限速为若该路段限速为100 km/h,则该轿车是否超速则该轿车是否超速?(3)若该轿车以若该轿车以20 m/s的速度行驶的速度行驶,则巡警车接收到的频率应怎样则巡警车接收到的频率应怎样变化变化?答案答案:(1)C(2)超速超速(3)变大变大解析解析:(1)巡警车接收到的电磁波频率比发出时低巡警车接收到的电磁波频率比发出时低,此现象为多普此现象为多普勒效应勒效应,选项选项C正确正确.(2)因为巡警车接收到的频率变低因为巡警车接收到的频率变低,由多普勒效应知巡警车与轿车由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离在相互远离,而巡警车车速恒定且在后面而巡警车车速恒定且在后面,可
