魯科版選修34 2.4 多普勒效應及其應用 學案.docxVIP

4多普勒效應及其應用知識內(nèi)容多普勒效應及其應用考試要求必考加試b課時要求1.了解多普勒效應現(xiàn)象及其簡單應用；初步理解多普勒效應的產(chǎn)生原因.2.了解波面、波線的概念，知道惠更斯原理；理解球面波與平面波的傳播特點.3會用惠更斯原理解釋波的反射、折射，分析簡單的問題.一、多普勒效應導學探究警車鳴笛從你身邊飛速駛過，對于警車向你靠近和警車遠離的過程，你會聽到警笛的聲音在變化思考下列問題：(1)你聽到警笛的音調有何不同？(2)實際上警笛的音調會變化嗎？(3)聽到音調發(fā)生變化的原因是什么？答案(1)警車駛來時，音調變高；警車遠離時音調變低(2)實際上警笛的音調不會變化(3)警車與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的頻率增大；二者如果相互遠離，觀察者接收到的頻率減小，因此會感覺警笛音調變化知識梳理對多普勒效應的理解1多普勒效應：波源與觀察者互相靠近或者互相遠離時，接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象2多普勒效應產(chǎn)生的原因：(1)當波源與觀察者相對靜止時，1 s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的，觀察者觀察到的頻率等于波源振動的頻率(2)當波源與觀察者相向運動時，1 s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加，觀察到的頻率增加；反之，當波源與觀察者互相遠離時，觀察到的頻率變小即學即用判斷下列說法的正誤(1)只要波源與觀察者之間有相對運動，就一定能觀察到多普勒效應()(2)當發(fā)生多普勒效應時，觀察者接收到的波的頻率可能增大，也可能減小()(3)發(fā)生多普勒效應時，波源的頻率沒有發(fā)生變化()(4)只有聲波才能發(fā)生多普勒效應()二、惠更斯原理導學探究把一顆石子投到平靜的池塘里，會激起一圈圈起伏不平的水面波向周圍傳播，向四面八方傳播的波峰(波谷)是否會組成一個個圓？與這些圓垂直的線能否表示波的傳播方向？答案因為水波由波源向四周傳開，向各個方向的波速都一樣，所以向四面八方傳播的波峰(波谷)會組成一個個圓與這些圓垂直的線能表示波的傳播方向知識梳理對惠更斯原理的理解(1)波面：在波的傳播過程中，任一時刻介質中任何振動狀態(tài)相同的點組成的面叫做波面(2)波線：波線是指與波面垂直的那些線，它代表了波的傳播方向，如圖1所示圖1(3)惠更斯原理介質中任一波面上的各點，都可以看做發(fā)射子波的波源，其后任意時刻，這些子波在波前進方向的包絡面就是新的波面即學即用 判斷下列說法的正誤(1)在波的傳播過程中，介質中所有參與振動的質點都可以看做是新的波源()(2)子波是為了解釋波動現(xiàn)象而假想出來的波()(3)同一波面上的各質點振動情況可能不相同()(4)無論怎樣的波，波線始終和波面垂直()三、波的反射和折射導學探究(1)對著山崖或高墻說話時，能聽到回聲；夏日的雷聲在云層間轟鳴不絕，你知道這是怎么回事嗎？(2)如圖2所示為兩波的示意圖，波由介質1進入介質2時頻率變化嗎？波長變化嗎？圖2答案(1)這兩種現(xiàn)象都是由于聲波的反射造成的(2)頻率由波源確定，故頻率不變化，波速由介質決定，故波速變化，由知波長變化了 知識梳理對波的反射和折射的理解1波的反射(1)波的反射：波傳播過程中遇到介質界面會返回原介質繼續(xù)傳播的現(xiàn)象(2)反射波的波長、波速、頻率跟入射波的相同(3)波的反射定律：反射波線、入射波線和法線在同一平面內(nèi)，反射波線和入射波線分別位于法線兩側，反射角等于入射角2波的折射(1)波的折射：波從一種介質進入另一種介質時，波的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象(2)波的折射中，波的頻率不變，波速和波長發(fā)生改變(3)在波的折射現(xiàn)象中，入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于波在第一種介質中的傳播速度跟波在第二種介質中的傳播速度之比即學即用判斷下列說法的正誤(1)波向前傳播在兩介質的界面上要么發(fā)生反射，要么發(fā)生折射，二者不會同時發(fā)生()(2)波發(fā)生反射時頻率、波長、波速均不變()(3)波發(fā)生折射時波的頻率不變，但波長、波速發(fā)生變化()(4)波的折射和反射現(xiàn)象都可以用惠更斯原理解釋()一、多普勒效應多普勒效應產(chǎn)生的原因分析：(1)相對位置變化與頻率的關系(規(guī)律)：相對位置圖示結論波源s和觀察者a相對靜止，如圖所示f觀察者f波源音調不變波源s不動，觀察者a運動，由ab或ac，如圖所示若靠近波源，由ab，則f觀察者f波源，音調變高；若遠離波源，由ac，則f觀察者f波源音調變高(2)成因歸納：根據(jù)以上分析可以知道，發(fā)生多普勒效應時，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對運動例1(多選)關于多普勒效應，以下說法中正確的是()a發(fā)生多普勒效應時，波源的頻率發(fā)生了變化b發(fā)生多普勒效應時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化c多普勒效應是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的d只有聲波才能產(chǎn)生多普勒效應答案bc針對訓練(多選)(2016湖州市高二下學期期中)火車上有一個聲源發(fā)出頻率一定的音樂當火車靜止，觀察者也靜止時，觀察者聽到并記住了這個音樂的音調以下情況中，觀察者聽到這個音樂的音調比原來降低的是()a觀察者靜止，火車向他駛來b火車靜止，觀察者乘汽車向著火車運動c觀察者靜止，火車離他遠去d火車靜止，觀察者乘汽車遠離火車運動答案cd解析根據(jù)多普勒效應可知，當波源和觀察者間距離變小，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率高當波源和觀察者間距離變大，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率低觀察者聽到這個音樂的音調比原來降低，即接收到的聲波頻率降低，說明觀察者和火車之間的距離在變大所以a、b錯誤，c、d正確多普勒效應的判斷方法1確定研究對象(波源與觀察者)2確定波源與觀察者是否有相對運動若有相對運動，能發(fā)生多普勒效應，否則不發(fā)生3判斷：當兩者遠離時，觀察者接收到的波的頻率變小，靠近時，觀察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變二、惠更斯原理1惠更斯原理的實質：波面上的每一點(面元)都是一個次級球面波的子波源，子波的波速與頻率等于初級波的波速和頻率，此后每一時刻的子波波面的包絡面就是該時刻總的波動的波面其核心思想是介質中任一處的波動狀態(tài)是由各處的波動決定的2惠更斯原理的局限性波的直線傳播、反射、折射等都能用此來進行較好的解釋但是，惠更斯原理是比較粗糙的，用它不能解釋衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物大小的關系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波顯然是不存在的例2(多選)對惠更斯原理的理解，下列說法正確的是()a同一波面上的各質點振動情況完全相同b同一波面上的各質點振動情況可能不相同c球面波的波面是以波源為中心的一個個球面d無論怎樣的波，波線始終和波面垂直答案acd解析按照惠更斯原理：波面是由任意時刻振動情況完全相同的點構成的面，故a對，b錯由波面和波線的概念，不難判定c、d正確三、波的反射和折射及應用波的反射和折射問題中的規(guī)律：(1)頻率是由振源決定的，介質中各個質點的振動都是受迫振動，因此不論是反射還是折射，波的頻率是不改變的(2)波速是由介質決定的，波反射時是在同一介質中傳播，因此波速不變，波折射時是在不同介質中傳播，因此波速改變(3)波長是由頻率和波速共同決定的，即在波的反射中，由于波的頻率和波速均不變，根據(jù)公式可知波長不改變；在波的折射中，當進入新的介質中波速增大時，由可知波長變大；反之變小例3圖3中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則()圖3a2與1的波長、頻率相等，波速不等b2與1的波速、頻率相等，波長不等c3與1的波速、頻率、波長均相等d3與1的頻率相等，波速、波長均不等答案d解析波線1、2都在介質a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長均相等，a、b錯；波線1、3是在兩種不同介質中傳播，波速不同，但波源沒變，因而頻率相等，由得波長不同，故c錯，d對1(多選)一漁船向魚群發(fā)出超聲波，若魚群正向漁船靠近，則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比()a波速變大 b波速不變c頻率變高 d頻率不變答案bc解析漁船向魚群發(fā)出超聲波，若魚群正向漁船靠近，波速由介質決定，所以被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比波速不變，根據(jù)聲音的多普勒效應，聲源移向觀察者時接收頻率變高，所以被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比頻率變高2下列說法中正確的是()a根據(jù)惠更斯原理可知，介質中任一波面上的各點，都可以看做發(fā)射子波的波源b惠更斯原理只能解釋球面波的傳播，不能解釋平面波的傳播c若知道某時刻一列波的某個波面的位置，由惠更斯原理可以確定波的傳播方向d惠更斯原理不能解釋波的直線傳播，可以解釋波的反射與折射等相關現(xiàn)象答案a解析根據(jù)惠更斯原理，我們可以知道，介質中任意波面上的各點，都可以看做發(fā)射子波的波源，其后任意時刻，這些子波在波前進方向的包絡面就是新的波面，a正確；惠更斯原理既可以解釋球面波的傳播，也可以解釋平面波的傳播，b錯誤；僅知道某時刻一列波的某個波面的位置，無法確定波的傳播方向，故c錯誤；惠更斯原理能解釋波的直線傳播、反射與折射等相關現(xiàn)象，故d錯誤3(多選)對于波的折射現(xiàn)象，下列說法中正確的是()a當入射速度小于折射速度時，折射光線偏離法線b當波垂直界面入射時，傳播方向不改變，波速和波長都不改變c在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長都發(fā)生改變d波發(fā)生折射時一定不會發(fā)生反射現(xiàn)象答案ac解析當入射速度小于折射速度時，折射光線偏離法線，a對當波垂直界面入射時，傳播方向盡管不改變，但由于介質發(fā)生改變，波速和波長都發(fā)生改變，周期、頻率不變，b錯，c對波發(fā)生折射時也可以在兩種介質界面上發(fā)生反射現(xiàn)象，d錯4(2016樂清芙蓉中學高二下學期月考)分析下列物理現(xiàn)象：(1)夏天里在一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕；(2)“聞其聲而不見其人”；(3)圍繞振動的音叉轉一圈會聽到忽強忽弱的聲音；(4)當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調變高這些物理現(xiàn)象分別屬于波的()a反射、衍射、干涉、多普勒效應b折射、衍射、多普勒效應、干涉c反射、折射、干涉、多普勒效應d衍射、折射、干涉、多普勒效應答案a解析(1)夏天里在一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕，是由于聲音在云層間來回傳播，這是聲音的反射；(2)“聞其聲而不見其人”，聽到聲音，卻看不見人，這是聲音的衍射；(3)圍繞振動的音叉轉一圈會聽到忽強忽弱的聲音，聲叉發(fā)出兩個頻率相同的聲波相互疊加，從而出現(xiàn)加強區(qū)與減弱區(qū)這是聲音的干涉；(4)當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調變高音調變高就是頻率變高，因此這是多普勒效應現(xiàn)象一、選擇題1醫(yī)院通過彩超對人體進行體檢時，彩超機向人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波，超聲波經(jīng)血液反射后被專用儀器接收，然后通過反射波頻率變化就可知血液的流速，這一技術主要體現(xiàn)了哪一種物理現(xiàn)象()a共振 b波的衍射c多普勒效應 d波的干涉答案c解析由題意可知，該儀器是測量反射波的頻率變化，而波的干涉、波的衍射及共振都不會產(chǎn)生頻率的變化多普勒效應中由于波源的移動而使接收到的頻率變化，故該技術體現(xiàn)的是多普勒效應2(多選)(2016武義高二檢測)下面應用利用了多普勒效應的是()a利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度b交通警察向行進中的汽車發(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)接收到的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理c鐵路工人將耳朵貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況d有經(jīng)驗的戰(zhàn)士利用炮彈飛行的尖嘯聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去答案abd3關于惠更斯原理，下列說法正確的是()a惠更斯原理能夠解釋所有波的現(xiàn)象b子波的波速與頻率等于初級波的波速和頻率c用惠更斯原理不能解釋波的衍射現(xiàn)象d同一波面上的兩個位置的質點振動步調也可能相反答案b4公路巡警開車在高速公路上以100 km/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)出一個已知頻率的電磁波，如果該電磁波被那輛轎車反射回來時，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低，說明那輛轎車的車速()a高于100 km/h b低于100 km/hc等于100 km/h d無法確定答案a解析因為巡警車(觀察者)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低，由多普勒效應知巡警車與轎車在相互遠離，而巡警車車速恒定又在后面，可判定轎車車速比巡警車車速大，故選項a正確，b、c、d錯誤5頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運動以u表示聲源的速度，v表示聲波的速度(uv)，f表示接收器接收到的頻率若u增大，則()af增大，v增大 bf增大，v不變cf不變，v增大 df減小，v不變答案b解析由于聲波的速度只由介質決定，故v不變，根據(jù)多普勒效應可知，當聲源接近接收器時接收到的頻率變高，f增大，故b項正確6(多選)以下關于波的認識，正確的是()a潛艇利用聲吶探測周圍物體的分布情況，用的是波的反射原理b隱形飛機怪異的外形及表面涂特殊隱形物質，是為了減少波的反射，從而達到隱形的目的c雷達的工作原理是利用波的干涉d水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)改變傳播方向的現(xiàn)象，是波的折射現(xiàn)象答案abd解析潛艇探測周圍物體利用了反射原理，a對；隱形飛機可以減少波的反射，b對；雷達工作原理利用了波的反射，c錯；水波的傳播方向發(fā)生變化，屬于波的折射，d對7人在室內(nèi)講話的聲音比在空曠的室外講話聲音要洪亮，是因為()a室內(nèi)空氣不流動 b室內(nèi)聲音多次被反射c室內(nèi)聲音發(fā)生折射 d室內(nèi)物體會吸收聲音答案b解析人在室內(nèi)說話，聲波會被室內(nèi)物體、墻壁反射，甚至反射多次，因而顯得聲音洪亮8(多選)(2016永嘉高二檢測)如圖1甲所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺