第三章機械波

第5節(jié)

多普勒效應(yīng)——身正心定閎中博學(xué)——人教版（2019）物理（選擇性必修第一冊）張二朝學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，會分析多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因.2.列舉多普勒效應(yīng)在生活和技術(shù)中的應(yīng)用，解釋它們產(chǎn)生的原因。3.實驗探究聲源與觀察者發(fā)生相對運動時接受頻率發(fā)生變化與聲源頻率的關(guān)系。課堂引入觀看視頻并思考：當(dāng)救護(hù)車、火車、飛機從身邊疾速通過的時候，它們遠(yuǎn)離的過程中的鳴笛或轟鳴聲的音調(diào)有什么變化？現(xiàn)象：聲源靠近時音調(diào)較高；聲源遠(yuǎn)去時，音調(diào)變低。（音調(diào)由頻率決定，頻率高音調(diào)高；頻率低音調(diào)低）．一、多普勒效應(yīng)奧地利物理學(xué)家多普勒（1803——1853）1.定義：當(dāng)波源和觀察者之間有相對運動時，使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。思考：為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？如何解釋？1842年，奧地利物理學(xué)家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時就注意到了上面描述的現(xiàn)象。一、多普勒效應(yīng)思考：描述在竹竿旋轉(zhuǎn)過程中聲音的變化？演示：蜂鳴器音調(diào)的變化一、多普勒效應(yīng)（1）波源振動頻率f：（2）觀測者接收的頻率f′

:究竟波源的頻率和觀測者接收到的頻率關(guān)系如何？波源每進(jìn)行一次全振動，就向外發(fā)出一個波，稱為一個完全波，波源的頻率就等于單位時間內(nèi)發(fā)出的波的個數(shù)。單位時間內(nèi)觀測者接收的完整波的個數(shù)。它決定了觀察者聽到的聲音的音調(diào)。2.幾個基本概念一、多普勒效應(yīng)3.成因模擬實驗（1）當(dāng)波源和觀察者都相對靜止時S

觀察者在相同時間里接收到波的個數(shù)等于波源發(fā)出的波的個數(shù)，即接收到的頻率等于發(fā)出的頻率。一、多普勒效應(yīng)3.成因模擬實驗（2）當(dāng)波源不動，觀察者靠近波源時

觀察者在相同時間里接收到波的個數(shù)大于波源發(fā)出的波的個數(shù)，即接收到的頻率大于發(fā)出的頻率。S一、多普勒效應(yīng)3.成因模擬實驗（3）當(dāng)波源不動，觀察者遠(yuǎn)離波源時

觀察者在相同時間里接收到波的個數(shù)小于波源發(fā)出的波的個數(shù)，即接收到的頻率小于發(fā)出的頻率。S一、多普勒效應(yīng)3.成因模擬實驗4.運動和頻率的關(guān)系波源的運動情況觀察者運動情況頻率的關(guān)系波源靜止觀察者靜止觀察者接收頻率波源的頻率波源靜止觀察者朝著波源運動波源靜止觀察者遠(yuǎn)離波源運動波源朝著觀察者運動觀察者靜止波源遠(yuǎn)離觀察者運動觀察者靜止等于大于大于小于小于一、多普勒效應(yīng)一、多普勒效應(yīng)思考：只要觀察者與波源發(fā)生相對運動，就會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，觀測到的頻率就大于波源振動的頻率，這種說法對嗎？為什么？不對，如果觀察者繞著波源做圓周運動，雖然兩者間發(fā)生了相對運動，但觀察者接收的頻率與波源發(fā)出的頻率依然相等，并未發(fā)生多普勒效應(yīng).多普勒效應(yīng)是觀察者與波源間的相對距離發(fā)生變化時產(chǎn)生的思考:若波源運動的速度等于波傳播的速度會怎么樣？波源速度趨于波速,所有波面在一點相切,接收頻率趨于無窮大。Su一、多普勒效應(yīng)思考:若波源運動的速度大于波傳播的速度會怎么樣？這種波是一種以運動物體的運動軌跡為中心的一系列球面波。由于球面波的波速u比物體的運動速度v小，所以就會形成如下圖的V形錐面波，這種波叫做擊波。擊波的包絡(luò)面成圓錐狀，并稱之為馬赫錐。一、多普勒效應(yīng)二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用多普勒測速儀：向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個已知頻率的超聲波（通常是紅外線），波被運動的汽車反射回來時，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車的速度。多普勒測速

水下多普勒測速儀軍事應(yīng)用：脈沖多普勒雷達(dá)、多譜勒導(dǎo)航儀殲20第五代隱身戰(zhàn)機中國帶刀護(hù)衛(wèi)--055導(dǎo)彈驅(qū)逐艦二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用測血液流速(彩超):醫(yī)生向人體內(nèi)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,測出反射波的頻率變化,就能知道血流的速度。這種方法俗稱“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。經(jīng)顱多普勒檢查彩超二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用理論和實驗都證明，光波或電磁波都有多普勒效應(yīng)，多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用。測星球速度:1.(多選)下面說法正確的是(

)A.發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源的頻率變化了B.發(fā)生多普勒效應(yīng)時,觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C.多普勒效應(yīng)是因波源與觀察者之間有相對運動而產(chǎn)生的D.多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的BCD練一練練一練2．如圖所示，裝有多普勒測速儀的汽車測速監(jiān)視器安裝在公路旁，它向行駛中的車輛發(fā)射已知頻率的超聲波，并接收被車輛反射回來的反射波．當(dāng)某汽車向測速監(jiān)視器靠近時，被該汽車反射回來的反射波與測速監(jiān)視器發(fā)出的超聲波相比（

）A．頻率不變，波速變小 B．波速不變，頻率變小C．頻率不變，波速變大 D．波速不變，頻率變大D練一練3.（多選）下列哪些現(xiàn)象屬于多普勒效應(yīng)(

)A．利用地球上接收到的遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運動速度B．交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來，根據(jù)接收到的電磁波頻率發(fā)生的變化，就能知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況D．有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲就能判斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)去ABD練一練4.一頻率為600Hz的聲源以20rad/s的角速度沿一半徑為0.8m的圓周(圓心為O點)做勻速圓周運動。一觀察者站在離圓心很遠(yuǎn)的P點且相對于圓心靜止，如圖所示，則觀察者接收到（）A.聲源在A點時的頻率等于600HzB.聲源在B點時的頻率等于600HzC.聲源在C點時的頻率等于600HzD.聲