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1、物物 理理选修选修3-4 人教版人教版新课标导学新课标导学新课标导学新课标导学第十二章机械波机械波第五节第五节 多普勒效应多普勒效应返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版了解多普勒效应及其产生的原因了解多普勒效应及其产生的原因了解多普勒效应在生活中的应用了解多普勒效应在生活中的应用返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版1 1课课前前预预习习2 2课课内内探探究究3 3素素养养提提升升4 4课课堂堂达达标标5 5课课时时作作业业返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版课课 前前 预预 习习返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-
2、4 人人教教版版1音调音调音调由频率决定，频率高则音调音调由频率决定，频率高则音调_，频率低则音调，频率低则音调_。2响度响度响度由振幅决定，振幅大则响度响度由振幅决定，振幅大则响度_，振幅小则响度，振幅小则响度_。音调与响度音调与响度高高 低低 大大 小小 返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版1定义定义多多普普勒勒效效应应指指由由于于波波源源与与观观察察者者之之间间有有_，使使观观察察者者感感到到_变化的现象。变化的现象。2多普勒效应产生的原因多普勒效应产生的原因(1)波波源源与与观观察察者者相相对对静静止止时时，单单位位时时间间内内通通过过观观察察者者的的波波峰峰(
3、或或密密部部)的的数数目是目是_的，观察者感觉到的频率的，观察者感觉到的频率_波源振动的频率。波源振动的频率。(2)波波源源与与观观察察者者相相互互靠靠近近时时，单单位位时时间间内内通通过过观观察察者者的的波波峰峰(或或密密部部)的的数数目目_，观观察察者者感感觉觉到到的的频频率率_波波源源的的频频率率，即即感感觉觉到到的的频频率率_。(3)波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率_。多普勒效应多普勒效应相对运动相对运动 频率频率 一定一定 等于等于 增加增加 大于大于 增加增加 变小变小 返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版
4、3应用应用(1)交通交通大大城城市市中中的的一一些些路路段段通通常常需需限限制制车车速速，如如学学校校附附近近，可可在在公公路路上上安安装装_便可监视到过往车辆的行驶速度是否符合要求。便可监视到过往车辆的行驶速度是否符合要求。(2)测天体运动测天体运动通通过过测测量量某某天天体体上上元元素素发发出出的的光光波波的的_，就就可可以以算算出出此此天天体体相相对对地地球的运动情况。球的运动情况。多普勒测速仪多普勒测速仪 频率频率 返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版(3)医疗医疗医医院院里里用用的的_通通过过测测定定_，可可以以检检查查大大脑脑、眼眼底底等等处处的的血管病变。
5、血管病变。(4)军事军事以炮弹飞行的以炮弹飞行的_判断炮弹的飞行方向。判断炮弹的飞行方向。彩超彩超 血液流速血液流速 尖叫声尖叫声 返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版判一判判一判(1)产生多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化。产生多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化。()(2)我们在剧场听演唱会时，听到的声音频率与声源的频率是不一致的。我们在剧场听演唱会时，听到的声音频率与声源的频率是不一致的。()(3)人与波源有相对运动时，接收到的频率一定发生变化。人与波源有相对运动时，接收到的频率一定发生变化。()(4)只有横波才能发生多普勒效应。只有横波才能发生多普
6、勒效应。()(5)波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率变小。波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率变小。() 返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版选一选选一选(多多选选)如如图图所所示示，男男同同学学站站立立不不动动吹吹口口哨哨，一一位位女女同同学学坐坐在在秋秋千千上上来来回回摆摆动动，下列关于女同学的感受的说法正确的是下列关于女同学的感受的说法正确的是()AD A女同学从女同学从A向向B运动过程中，她感觉哨声音调变高运动过程中，她感觉哨声音调变高B女同学从女同学从E向向D运动过程中，她感觉哨声音调变高运动过程中，她感觉哨声音调变高C女同学在女同学在C点向右运
7、动时，她感觉哨声音调不变点向右运动时，她感觉哨声音调不变D女同学在女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低点向左运动时，她感觉哨声音调变低返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版解解析析：女女同同学学荡荡秋秋千千的的过过程程中中，只只要要她她有有向向右右的的速速度度，她她都都有有靠靠近近声声源源的的趋趋势势，根根据据多多普普勒勒效效应应，她她都都感感到到哨哨声声音音调调变变高高；反反之之女女同同学学向向左左运运动动时时，她她感到音调变低。选项感到音调变低。选项A、D正确，正确，B、C错误。错误。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版想一想想一想随随着
8、着科科技技的的发发展展和和作作战战的的需需要要，现现在在的的战战斗斗机机飞飞得得越越来来越越快快，甚甚至至有有些些战战斗斗机机的的速速度度超超过过了了声声音音在在空空气气中中的的传传播播速速度度。假假设设某某爆爆炸炸声声在在空空气气中中的的传传播播速速度度为为340m/s，一一架架战战斗斗机机正正在在爆爆炸炸点点附附近近远远离离它它飞飞行行，要要使使飞飞行行员员听听不不到到爆爆炸炸声，战斗机飞行的速度至少多大？声，战斗机飞行的速度至少多大？答答案案：要要使使飞飞行行员员恰恰好好听听不不到到爆爆炸炸声声，即即飞飞行行员员正正好好一一个个声声波波也也接接收收不不到到，则则他他随随战战斗斗机机运运动
9、动的的速速度度应应与与波波峰峰前前进进的的速速度度一一样样，即即战战斗斗机机应应以以340m/s的的速速度飞行远离爆炸点。度飞行远离爆炸点。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版课课 内内 探探 究究返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版(1)生生活活中中我我们们能能否否从从飞飞机机轰轰鸣鸣声声调调的的高高低低，判判断断它它是是从从远远处处飞飞来来，还还是是掠掠过头顶而去？过头顶而去？(2)站站在在马马路路边边，一一辆辆响响着着喇喇叭叭的的汽汽车车从从身身边边驶驶过过。你你听听到到的的喇喇叭叭音音调调是是否否变化？变化？提示：提示：(1)能能(2)变
10、化变化探究一对多普勒效应的理解探究一对多普勒效应的理解返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版1波源频率波源频率波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。2观察者接收到的频率观察者接收到的频率发发生生多多普普勒勒效效应应时时，波波源源的的频频率率并并没没有有变变化化，是是接接收收者者接接收收的的频频率率(单单位位时时间内接收到的完整波的个数间内接收到的完整波的个数)发生变化发生变化(大于或小于波源频率大于或小于波源频率)。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版3发生多普勒效应的几种情况发生多普勒效应
11、的几种情况返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版特特别别提提醒醒：(1)无无论论什什么么情情况况，发发生生多多普普勒勒效效应应时时，波波源源与与观观察察者者肯肯定定有有相相对对运运动动，二二者者相相互互靠靠近近时时，观观察察者者接接收收到到的的频频率率变变高高，相相互互远远离离时时，接接收收到到的的频率变低。频率变低。(2)多多普普勒勒效效应应的的产产生生不不是是取取决决于于观观察察者者距距波波源源多多远远，而而是是取取决决于于观观察察者者相相对于波源的运动速度的大小和方向。对于波源的运动速度的大小和方向。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版(多选
12、多选)下列关于多普勒效应的说法，正确的是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当当声声源源和和观观察察者者同同时时以以相相同同的的速速度度向向同同一一方方向向运运动动时时，不不会会发发生生多多普普勒勒效应效应D火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛音调降低火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛音调降低CD 返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版解解题题指指导导：多多普普勒勒效效应应是是波波具具有
13、有的的特特征征，电电磁磁波波和和光光波波也也会会发发生生多多普普勒勒效应。效应。观观测测者者向向波波源源靠靠近近时时，波波源源频频率率不不变变，但但观观测测者者接接收收到到的的频频率率增增高高，即即音音调调增增高高；反反之之，观观测测者者与与波波源源远远离离时时，观观测测者者接接收收到到的的频频率率降降低低，即即音音调调降降低。低。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版解解析析：多多普普勒勒效效应应是是波波动动过过程程共共有有的的特特征征，不不仅仅是是机机械械波波，电电磁磁波波和和光光波波也会发生多普勒效应，也会发生多普勒效应，A项错误。项错误。发发生生多多普普勒勒效效应
14、应时时，声声源源的的频频率率并并没没有有发发生生变变化化，而而是是观观察察者者接接收收到到的的频频率发生了变化，率发生了变化，B项错误。项错误。当当波波源源和和观观察察者者以以相相同同的的速速度度同同向向运运动动时时，两两者者之之间间无无相相对对运运动动，不不会会发发生多普勒效应，生多普勒效应，C项正确。项正确。火火车车离离站站时时，站站台台上上的的旅旅客客和和火火车车相相互互远远离离，听听到到火火车车的的汽汽笛笛音音调调降降低低，D项正确。项正确。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版对对点点训训练练1如如图图表表示示产产生生机机械械波波的的波波源源O做做匀匀速速运运动
15、动的的情情况况下下，某某一一时刻在介质平面中的情形，图中的圆表示波峰。时刻在介质平面中的情形，图中的圆表示波峰。(1)该图表示的是该图表示的是()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)波源正在移向波源正在移向()AA点点BB点点CC点点DD点点(3)观察到波的频率最低的点是观察到波的频率最低的点是()AA点点BB点点CC点点 DD点点D A B 返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版解析：解析：(1)该图表示的是多普勒效应，正确的选项为该图表示的是多普勒效应，正确的选项为D。(2)从波长变化情况来看，波源正在移向从波长变化情况来
16、看，波源正在移向A点。点。(3)由于波源远离由于波源远离B点，所以，观察到波的频率最低的点是点，所以，观察到波的频率最低的点是B点。点。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版医医院院有有一一种种先先进进的的检检测测技技术术彩彩超超，向向病病人人体体内内发发射射频频率率已已精精确确掌掌握握的的超超声声波波。超超声声波波经经血血液液反反射射后后被被专专用用仪仪器器接接收收，测测出出反反射射波波的的频频率率变变化化，就就可可以以知道血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象？知道血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象？提提示示：仪仪器器接接收收到到的的波波的的频频率率发
17、发生生变变化化，是是因因为为血血液液的的流流动动使使波波源源与与接接收收仪器间距离发生变化，从而发生了多普勒效应。仪器间距离发生变化，从而发生了多普勒效应。探究二多普勒效应及超声波的应用探究二多普勒效应及超声波的应用返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版1多普勒效应的应用多普勒效应的应用(1)多普勒效应测车速。多普勒效应测车速。(2)医用彩色超声波测定心脏跳动，了解血管血流等情况。医用彩色超声波测定心脏跳动，了解血管血流等情况。(3)电电磁磁波波的的多多普普勒勒效效应应为为跟跟踪踪目目标标物物(如如导导弹弹、云云层层等等)提提供供了了一一种种简简单单的的方法。在军事、航天
18、、气象预报等领域有了广泛的应用。方法。在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用。(4)用多普勒效应测量其他星系向着或远离地球运动的速率。用多普勒效应测量其他星系向着或远离地球运动的速率。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版2超声波及其应用超声波及其应用(1)定义：频率高于定义：频率高于2104 Hz的声波。的声波。(2)特点：大功率的超声波几乎沿直线传播。特点：大功率的超声波几乎沿直线传播。(3)应用：超声波洗涤，超声波碎石，超声波探测仪，医用彩超等。应用：超声波洗涤，超声波碎石，超声波探测仪，医用彩超等。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版公
19、公路路巡巡警警开开车车在在高高速速公公路路上上以以100 km/h的的恒恒定定速速度度巡巡查查，在在同同一一车车道道上上巡巡警警车车向向前前方方的的一一辆辆轿轿车车发发出出一一个个已已知知频频率率的的电电磁磁波波，如如果果该该电电磁磁波波被轿车反射回来时，警车接收到的电磁波频率比发出时低。被轿车反射回来时，警车接收到的电磁波频率比发出时低。(1)此现象属于此现象属于()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100km/h，则轿车是否超速？，则轿车是否超速？(3)若轿车以若轿车以20m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？
20、的速度行进，反射回的频率应怎样变化？C 返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版解解题题指指导导：根根据据波波源源与与观观察察者者相相对对距距离离增增大大或或减减小小时时，观观察察者者接接收收到到的的频频率发生变化的现象即多普勒效应解答。率发生变化的现象即多普勒效应解答。解析：解析：(1)巡警车接收到的电波频率比发出时低，此现象为多普勒效应。巡警车接收到的电波频率比发出时低，此现象为多普勒效应。(2)因因警警车车接接收收到到的的频频率率低低，由由多多普普勒勒效效应应知知警警车车与与轿轿车车在在相相互互远远离离，而而警警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速大，故该车超
21、速。车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速大，故该车超速。(3)若若该该车车以以20m/s的的速速度度行行进进时时，此此时时警警车车与与轿轿车车在在相相互互靠靠近近，由由多多普普勒勒效效应知反射回的频率应偏高。应知反射回的频率应偏高。答案：答案：(2)超速超速(3)偏高偏高返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版对点训练对点训练2(多选多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应下面哪些应用是利用了多普勒效应( )A利利用用地地球球上上接接收收到到遥遥远远天天体体发发出出的的光光波波的的频频率率来来判判断断遥遥远远天天体体相相对对于于地地球的运动速度球的运动速度B交交通通警警
22、察察向向行行进进中中的的汽汽车车发发射射一一个个已已知知频频率率的的电电磁磁波波，波波被被运运动动的的汽汽车车反反射射回回来来，根根据据接接收收到到的的频频率率发发生生的的变变化化，就就知知道道汽汽车车的的速速度度，以以便便于于进进行行交交通管理通管理C铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去ABD 返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版解解析析：凡凡是是波波都都具具有有多多普普勒勒效效应应，因因此此利利用用光光波波
23、的的多多普普勒勒效效应应便便可可以以测测定定遥遥远远星星体体相相对对地地球球远远离离的的速速度度，A正正确确；被被反反射射的的电电磁磁波波，相相当当于于一一个个运运动动的的物物体体发发出出的的电电磁磁波波，其其频频率率发发生生变变化化，由由多多普普勒勒效效应应的的计计算算公公式式可可以以求求出出运运动动物物体体的的速速度度，B正正确确；铁铁路路工工人人是是根根据据振振动动的的强强弱弱而而对对列列车车的的运运动动作作出出判判断断的的，C错错误误；炮炮弹弹飞飞行行，与与空空气气摩摩擦擦产产生生声声波波，人人耳耳接接收收到到的的频频率率与与炮炮弹弹的的相相对对运运动动方向有关，方向有关，D正确。正确
24、。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版素素 养养 提提 升升返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版(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)确确定定波波源源与与观观察察者者是是否否有有相相对对运运动动。若若有有相相对对运运动动，能能发发生生多多普普勒勒效效应应，否则不发生。否则不发生。(3)判判断断：当当两两者者远远离离时时，观观察察者者接接收收到到的的波波的的频频率率变变小小，靠靠近近时时观观察察者者接接收到的波的频率变大，但波源的频率不变。收到的波的频率变大，但波源的频率不变。多普勒效应的判断方法多普勒效应的判断方法返
25、回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版某某人人站站在在地地面面上上某某处处，一一架架飞飞机机由由远远而而近近从从人人的的头头顶顶上上方方匀匀速速飞飞过，则人听到飞机发出声音的频率过，则人听到飞机发出声音的频率()A越来越低越来越低B越来越高越来越高C先变高后变低先变高后变低D先变低后变高先变低后变高易易错错分分析析：飞飞机机从从人人头头顶顶匀匀速速飞飞过过，匀匀速速是是指指飞飞机机相相对对地地面面，但但相相对对观观察察者者的的速速度度是是先先减减小小后后增增大大，这这需需要要将将速速度度分分解解。一一些些同同学学思思维维简简单单，只只考考虑虑到到起起初初是是飞飞机机(声声源
26、源)相相对对观观察察者者靠靠近近，飞飞机机过过了了人人的的正正头头顶顶后后，变变成成了了声声源源相相对对观观察者远离，因此认为接收的频率先变高后变低，错选了察者远离，因此认为接收的频率先变高后变低，错选了C项。项。A 返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版解解析析：当当飞飞机机飞飞近近人人时时，将将飞飞机机的的速速度度分分解解，如如图图甲甲所所示示，飞飞机机相相对对人人的的速速度度为为v1vcos，越越来来越越大大，则则v1越越来来越越小小，即即人人听听到到飞飞机机声声音音的的频频率率越越来来越越低低，但但总总是是f听听f源源。当当飞飞机机远远离离人人时时，将将飞飞机机的的速速度度分分解解如如图图乙乙所所示示，飞飞机机相相对对人人的的速速度度v3vcos，越越来来越越小小，则则v3越越来来越越大大，即即人人听听到到飞飞机机声声音音的的频频率率越越来来越越低低，且且都都是是f听听f源源；恰恰好好在人头顶正上方时，在人头顶正上方时，f听听f源源；越过头顶正上方之后，；越过头顶正上方之后，f听听f源源。返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版课课 堂堂 达达 标标返回导航第十二章 机械波物物理理选选修修3-4 人人教教版版课课 时时 作作 业业
