3.5多普勒效應(yīng)0101學(xué)習(xí)目標(biāo)物理素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.物理觀念：知道多普勒效應(yīng)，了解多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理。2.科學(xué)思維：能根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)理解多普勒效應(yīng)。3.科學(xué)探究：經(jīng)歷探究多普勒效應(yīng)的過(guò)程。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解多普勒效應(yīng)在生活和科技中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解多普勒效應(yīng)及產(chǎn)生的原因，知道多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象。2.知道多普勒現(xiàn)象的簡(jiǎn)單應(yīng)用。重點(diǎn)關(guān)注：①頻率②相對(duì)運(yùn)動(dòng)③多普勒效應(yīng)002思維導(dǎo)圖003知識(shí)梳理（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)一、多普勒效應(yīng)1．多普勒效應(yīng):波源與觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的波的頻率都會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。2．多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因(1)當(dāng)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，1s內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的，觀測(cè)到的頻率等于波源振動(dòng)的頻率。(2)當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí)，1s內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加(選填“增加”或“減少”)，觀測(cè)到的頻率增大(選填“增大”或“減小”)；反之，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀測(cè)到的頻率減小(選填“增大”或“減小”)。說(shuō)明：(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且兩者間距發(fā)生變化。(2)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率保持不變，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化。二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1.測(cè)車輛速度:交通警察向行進(jìn)中的車輛發(fā)射一個(gè)已知頻率的超聲波,波被運(yùn)動(dòng)的車輛反射回來(lái)時(shí),交通警察根據(jù)反射波頻率變化的多少可知車輛的速度。2.測(cè)天體速度:根據(jù)光波的多普勒效應(yīng),在地球上接收到的遙遠(yuǎn)天體上某些元素發(fā)出的光波頻率,與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照,可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度。拓展——紅移現(xiàn)象：測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，可測(cè)得星球靠近或遠(yuǎn)離地球的速度。若星球遠(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng)，接收到的光波的頻率變小，譜線就向頻率小的紅端移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為紅移現(xiàn)象。3.醫(yī)用“彩超”:醫(yī)生向人體發(fā)射頻率已知的超聲波,超聲波被血管中的血液反射后又被儀器接收。測(cè)出反射波的頻率變化,就能知道血流的速度,據(jù)此診斷疾病。4.聽(tīng)音辨向:可根據(jù)火車汽笛聲的音調(diào)的變化判斷火車是進(jìn)站還是出站;根據(jù)炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈飛行的方向等。（二）辨析1.火車進(jìn)站和出站時(shí),坐在火車上的乘客能感受到汽笛聲的音調(diào)發(fā)生變化嗎?【答案】不能。坐在火車上的乘客會(huì)感受到汽笛聲的音調(diào)不發(fā)生變化,是因?yàn)槁曉聪鄬?duì)乘客是靜止的。2.隨著科技的發(fā)展和作戰(zhàn)的需要,現(xiàn)在的戰(zhàn)斗機(jī)飛得越來(lái)越快,有些戰(zhàn)斗機(jī)的速度超過(guò)了聲音在空氣中的傳播速度。假設(shè)某爆炸聲在空氣中的傳播速度為340m/s,一架戰(zhàn)斗機(jī)正在爆炸點(diǎn)附近遠(yuǎn)離它飛行,要使飛行員聽(tīng)不到爆炸聲,戰(zhàn)斗機(jī)飛行的速度至少為多大?【答案】要使飛行員恰好聽(tīng)不到爆炸聲,即飛行員正好一個(gè)聲波也接收不到,則他隨戰(zhàn)斗機(jī)運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)與波前進(jìn)的速度相同,即戰(zhàn)斗機(jī)應(yīng)以340m/s的速度遠(yuǎn)離爆炸點(diǎn)飛行。004題型精講【題型一】多普勒效應(yīng)【點(diǎn)撥】【點(diǎn)撥】相對(duì)位置圖示結(jié)論(頻率、音調(diào)、波面)波源S和觀察者A相對(duì)靜止f觀察者＝f波源，音調(diào)不變波源S不動(dòng)，觀察者運(yùn)動(dòng)，由A→B或A→C由A→B，f觀察者>f波源，音調(diào)升高由A→C，f觀察者<f波源，音調(diào)降低觀察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S′，接近觀察者或遠(yuǎn)離觀察者波源向哪運(yùn)動(dòng)，哪個(gè)方向波面被壓縮較密集接近觀察者，f觀察者>f波源，音調(diào)升高遠(yuǎn)離觀察者，f觀察者<f波源，音調(diào)降低成因歸納:根據(jù)以上分析可以知道,發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)?！镜湫屠}1】（23-24高二下·山西太原·期末）固定在振動(dòng)片上的金屬絲周期性觸動(dòng)水面可形成水波。振動(dòng)片在水面上沿x軸勻速移動(dòng)時(shí)，拍得某時(shí)刻波的圖樣如圖所示。下列選項(xiàng)正確的是（）A．波源向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B．A位置處波速大于B位置處波速C．A位置處波速小于B位置處波速D．A位置處接收到的波的頻率小于B位置處接收到的波的頻率【答案】A【詳解】A．左邊形成的波紋比較密，右邊的稀疏，所以振動(dòng)片是向左側(cè)移動(dòng)，故A正確；BC．波速由介質(zhì)決定，則A位置處波速等于B位置處波速，選項(xiàng)BC錯(cuò)誤；D．因波源向左移動(dòng)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，A位置處接收到的波的頻率大于B位置處接收到的波的頻率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】（2024高三·全國(guó)·專題練習(xí)）如圖所示為用發(fā)波水槽演示多普勒效應(yīng)原理的實(shí)驗(yàn)照片，波源以固定頻率振動(dòng)并以恒定速度移動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)A、B位于水波對(duì)稱軸x軸上。下列說(shuō)法正確的是（）A．A處波速大于B處波速B．A處質(zhì)點(diǎn)的振幅越來(lái)越大C．波源可能向x軸正方向運(yùn)動(dòng)D．波源一定向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)【答案】D【詳解】A.機(jī)械波傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，A、B是同一介質(zhì)中的兩點(diǎn)，波速相等，故A錯(cuò)誤；B.由于不知道質(zhì)點(diǎn)固有頻率和波源頻率之間的關(guān)系，則無(wú)法判定A質(zhì)點(diǎn)的振幅變化情況，故B錯(cuò)誤；CD.在A點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)接收到的波面比B點(diǎn)多，則在A點(diǎn)觀察到的頻率比在B點(diǎn)觀察到的頻率高，因此波源向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。005強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．（2024·重慶·模擬預(yù)測(cè)）一乘客佇立在站臺(tái)，列車持續(xù)鳴笛（頻率固定）通過(guò)站臺(tái)時(shí)，從靠近到遠(yuǎn)離站臺(tái)過(guò)程中，該乘客聽(tīng)到鳴笛聲的頻率變化情況是（

）A．一直增大 B．一直減小 C．先增大后減小 D．先減小后增大【答案】C【詳解】當(dāng)乘客站在火車軌道旁，一列正在鳴笛的高速火車靠近他的過(guò)程中，距離越來(lái)越小，乘客感知的音調(diào)逐漸變高，即該乘客聽(tīng)到鳴笛聲的頻率增大；火車離他而去，距離越來(lái)越遠(yuǎn)，乘客感知的音調(diào)逐漸變低，即該乘客聽(tīng)到鳴笛聲的頻率減小。故選C。2．（23-24高一下·上海長(zhǎng)寧·期末）頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)，以u(píng)表示聲源的運(yùn)動(dòng)速度，v表示聲波的傳播速度（u<v），f表示接收器接收到的頻率，若u增大，則（）A．f變大，v不變 B．f變大，v增大 C．f不變，v不變 D．f不變，v增大【答案】A【詳解】當(dāng)聲源靠近接收器時(shí)，接收器收到的頻率增大，若聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)的速度增大，則接收器接收到的頻率會(huì)更大，但聲波的速度不會(huì)發(fā)生變化。故選A。3．（23-24高三下·重慶·階段練習(xí)）一列火車?guó)Q笛勻速經(jīng)過(guò)鐵道，旁邊的人聽(tīng)到鳴笛聲的音調(diào)一直在變化，則下列說(shuō)法正確的是（）A．鐵道旁的人聽(tīng)到鳴笛聲的音調(diào)發(fā)生變化是因?yàn)槁暡òl(fā)生了干涉B．鐵道旁的人聽(tīng)到鳴笛聲的音調(diào)一直升高C．列車上的乘客聽(tīng)到鳴笛聲的音調(diào)不變D．鳴笛聲的音調(diào)越高則在空氣中傳播得越快【答案】C【詳解】A．鳴笛聲的音調(diào)發(fā)生變化是多普勒效應(yīng)，不是聲波的干涉，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．由多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)火車靠近鐵道旁的人時(shí)，人聽(tīng)到的鳴笛聲的音調(diào)升高；當(dāng)火車遠(yuǎn)離鐵道旁的人時(shí)，人聽(tīng)到的鳴笛聲的音調(diào)降低，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．由于車上乘客和鳴笛無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故不產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，聽(tīng)到的音調(diào)不變，選項(xiàng)C正確；D．聲音的傳播速度與音調(diào)（頻率）無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。4．（23-24高二下·廣東深圳·期中）如圖甲所示為醫(yī)護(hù)人員利用“彩超”測(cè)定血管中血液的流速，圖乙為波源S連續(xù)振動(dòng)，形成的水波，靠近橋墩P時(shí)浮出水面的葉片A靜止不動(dòng)。下列說(shuō)法不正確的是（

）A．圖甲中，測(cè)定血管中血液的流速，利用了多普勒效應(yīng)的原理B．若波源與儀器相互靠近，儀器接收到超聲波的頻率變大C．乙圖中，為使水波能帶動(dòng)葉片振動(dòng)，可降低波源振動(dòng)的頻率D．乙圖中，為使水波能帶動(dòng)葉片振動(dòng)，可減小波源距橋墩的距離【答案】D【詳解】AB．“彩超”利用的是多普勒效應(yīng)原理，“彩超”工作時(shí)，向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，若波源與儀器相互靠近，儀器接收到超聲波的頻率變大，故AB正確；CD．降低波源振動(dòng)的頻率，根據(jù)波速不變，頻率減小，波長(zhǎng)增大，衍射現(xiàn)象明顯，水波能帶動(dòng)葉片振動(dòng)，減小波源距橋墩的距離并不能使水波能帶動(dòng)葉片振動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤；本題選擇錯(cuò)誤選項(xiàng)，故選D。5．（23-24高二下·河北邢臺(tái)·階段練習(xí)）春節(jié)假期，小明坐在沙發(fā)上用電視機(jī)觀看某科幻電影，情節(jié)緊張刺激、扣人心弦，與此同時(shí)，來(lái)訪的親友快步向客廳走來(lái)，小明家長(zhǎng)快步前去迎接，對(duì)于電視機(jī)發(fā)出的聲音，小明聽(tīng)到的聲音頻率為，來(lái)訪的親友聽(tīng)到的聲音頻率為，小明家長(zhǎng)聽(tīng)到的聲音頻率為，則下列說(shuō)法正確的是（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】設(shè)電視劇發(fā)出聲音的頻率為，由題意可知小明相對(duì)于電視劇靜止不動(dòng)，則有來(lái)訪的親友相對(duì)在靠近電視機(jī)，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知小明家長(zhǎng)相對(duì)在遠(yuǎn)離電視機(jī)，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知?jiǎng)t有故選C。6．（23-24高二下·全國(guó)·課前預(yù)習(xí)）美國(guó)霍普金斯大學(xué)利用多普勒效應(yīng)對(duì)蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星進(jìn)行了跟蹤試驗(yàn)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)衛(wèi)星向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)返回的信號(hào)頻率增加，衛(wèi)星向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)返回的信號(hào)頻率降低。（1）波源的頻率由誰(shuí)決定？（2）觀察者接收到的頻率與哪些因素有關(guān)？

【答案】（1）由波源決定；（2）觀察者接收到的頻率與波源的頻率、波源與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)【詳解】（1）波源的頻率由波源決定。（2）由多普勒效應(yīng)可知，觀察者接收到的頻率不僅與波源的頻率有關(guān)，還與波源與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。7．（21-22高二·全國(guó)·課后作業(yè)）站在站臺(tái)上，如何根據(jù)汽笛音調(diào)的變化，判斷火車是駛向站臺(tái)還是駛離站臺(tái)？【答案】若聽(tīng)到的汽笛音調(diào)變高，則火車正在駛向站臺(tái)，若聽(tīng)到的汽笛音調(diào)變低，則火車正在駛離站臺(tái)。【詳解】因?yàn)楫?dāng)聲源朝著我們運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們聽(tīng)到的聲音的音調(diào)會(huì)變高，當(dāng)聲源遠(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們聽(tīng)到的聲音的音調(diào)會(huì)變低。若聽(tīng)到的汽笛音調(diào)變高，則火車正在駛向站臺(tái)，若聽(tīng)到的汽笛音調(diào)變低，則火車正在駛離站臺(tái)。【素養(yǎng)提升】8．（23-24高二下·安徽合肥·期中）分析下列物理現(xiàn)象：①水塘中的水波繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播；②雷聲在云層里轟鳴不絕；③彩超測(cè)出反射波頻率的變化，從而知道血液流速；④具有主動(dòng)降噪功能的耳機(jī)，根據(jù)收集到的噪聲信息發(fā)出特定聲波可以抵消噪聲。這些物理現(xiàn)象分別屬于波的（）A．多普勒效應(yīng)、干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象、反射現(xiàn)象B．衍射現(xiàn)象、反射現(xiàn)象、多普勒效應(yīng)、干涉現(xiàn)象C．多普勒效應(yīng)、反射現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象D．衍射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象、多普勒效應(yīng)、反射現(xiàn)象【答案】B【詳解】①水塘中的水波繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播屬于衍射現(xiàn)象；②雷聲在云層里轟鳴不絕屬于反射現(xiàn)象；③彩超測(cè)出反射波頻率的變化，從而知道血液流速屬于多普勒效應(yīng)；④具有主動(dòng)降噪功能的耳機(jī)，根據(jù)收集到的噪聲信息發(fā)出特定聲波可以抵消噪聲屬于干涉現(xiàn)象。故選B。9．（23-24高一下·湖北武漢·期末）下列對(duì)機(jī)械波及其特性的說(shuō)法，正確的是（）A．不同頻率的聲波在同一介質(zhì)中的速率不同B．“余音繞梁，三日不絕”屬于聲波的反射現(xiàn)象C．圖中波源沿方向運(yùn)動(dòng)，且處的觀察者接收到的頻率低于波源頻率D．平靜的水面上，下落的雨滴激起層層漣漪，形成復(fù)雜而美麗的圖案，屬于水波的衍射現(xiàn)象【答案】B【詳解】A．不同頻率的聲波在同一介質(zhì)中的速率相同，故A錯(cuò)誤；B．“余音繞梁，三日不絕”屬于聲波的反射現(xiàn)象，故B正確；C．圖中表示多普勒效應(yīng)，波源沿AB方向運(yùn)動(dòng)，且A處的觀察者接收到的頻率低于波源頻率，故C錯(cuò)誤；D．平靜的水面上，下落的雨滴激起層層漣漪，形成復(fù)雜而美麗的圖案，屬于水波的干涉現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。故選B。10．公路巡警開(kāi)車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波，如果該電磁波被轎車反射回來(lái)時(shí)，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低。（1）若該路段限速為100km/h，則轎車是否超速？（2）若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的波的頻率應(yīng)怎樣變化？【答案】（1）超速；（2）比發(fā)出時(shí)高【詳解】（1）巡警車接收到的頻率低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離；而巡警車車速恒定，以100km/h的速度在轎車后面行駛，可判斷轎車車速比巡警車車速大，故該車超速。（2）若該轎車以20m/s的速度行進(jìn)，此時(shí)巡警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的電磁波的頻率應(yīng)比發(fā)出時(shí)高?！灸芰ε鄡?yōu)】11．（23-24高三下·江蘇南京·開(kāi)學(xué)考試）機(jī)場(chǎng)附近每天都能聽(tīng)到飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的轟鳴聲，一位父親帶著孩子散步的過(guò)程中，有一架飛機(jī)從上空勻速駛過(guò)，如圖所示，問(wèn)飛機(jī)從圖中A位置到B位置過(guò)程中，他們所聽(tīng)到的轟鳴聲的頻率如何變化（）A．一直增大B．一直減小C．先增大，后減小D．先減小，后增大【答案】B【詳解】設(shè)飛機(jī)速度為，飛機(jī)與觀察者連線與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方向的夾角（銳角）為，則飛機(jī)指向（或背向）觀察者的速度大小為在飛機(jī)從遠(yuǎn)處到觀察者正上方過(guò)程，即飛機(jī)靠近觀察者過(guò)程，逐漸增大到，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，觀察者聽(tīng)到的轟鳴聲的頻率大于飛機(jī)發(fā)生的轟鳴聲的頻率，但由于飛機(jī)指向觀察者的速度大小逐漸減小，所以觀察者聽(tīng)到的轟鳴聲的頻率逐漸減小，當(dāng)飛機(jī)處于觀察者正上方時(shí)，觀察者聽(tīng)到的轟鳴聲的頻率剛好等于飛機(jī)發(fā)生的轟鳴聲的頻率；飛機(jī)從觀察者正上方飛過(guò)到遠(yuǎn)處過(guò)程，即飛機(jī)遠(yuǎn)離觀察者過(guò)程，從逐漸減小，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，觀察者聽(tīng)到的轟鳴聲的頻率小于飛機(jī)發(fā)生的轟鳴聲的頻率，且飛機(jī)背向觀察者的速度大小逐漸增大，則觀察者聽(tīng)到的轟鳴聲的頻率逐漸減小。綜上分析可知，他們所聽(tīng)到的轟鳴聲的頻率一直減小。故選B。12．（23-24高二下·湖北·期中）小明為多普勒效應(yīng)的理解問(wèn)題而請(qǐng)教他的物理老師，老師就給他出了一道勻速直線運(yùn)動(dòng)的題目讓他思考，他輕松做完了這道題目，從此不再困惑。請(qǐng)你也嘗試做一做這道題目：如圖（b）所示，聲源S在x軸上運(yùn)動(dòng)，S相繼向右側(cè)觀察者A發(fā)出兩個(gè)脈沖信號(hào)（如圖（a）所示），兩脈沖信號(hào)間的時(shí)間間隔為T。已知空氣中聲音傳播的速度大小為v，不考慮空氣的流動(dòng)，試計(jì)算如下兩種情況中A接收到的兩個(gè)脈沖信號(hào)間的時(shí)間間隔T'，并比較與的大小關(guān)系。（設(shè)T遠(yuǎn)大于單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間，且遠(yuǎn)小于信號(hào)在空間傳播的時(shí)間）（1）聲源S靜止，觀察者A以大小為的速度沿x正方向軸運(yùn)動(dòng)（）；（2）聲源S、觀察者A分別以大小為、的速度沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)。（）。【答案】（1），；（2），見(jiàn)解析【詳解】（1）設(shè)兩個(gè)脈沖信號(hào)從波源S發(fā)出后分別經(jīng)時(shí)間到達(dá)觀察者A，則有且聯(lián)立解得頻率為故解法二：兩脈沖信號(hào)都發(fā)出后的間距為選觀察者A為參考系，兩信號(hào)脈沖的相對(duì)速度為則兩信號(hào)脈沖到達(dá)觀察者A的時(shí)間間隔滿足即有解得（2）兩個(gè)脈沖信號(hào)從波源S發(fā)出后分別經(jīng)時(shí)間到達(dá)觀察者A，則有且聯(lián)立解得，則當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。解法二：波源S、觀察者A均沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩脈沖信號(hào)都發(fā)出后的間距