202X_202X學年高中物理第12章機械波第5節(jié)多普勒效應課件新人教版選修3_4

1、第十二章機械波機械波第五節(jié)第五節(jié) 多普勒效應多普勒效應 了解多普勒效應及其產(chǎn)生的原因了解多普勒效應及其產(chǎn)生的原因 了解多普勒效應在生活中的應用了解多普勒效應在生活中的應用1 1課前預習反饋課前預習反饋 2 2課內(nèi)互動探究課內(nèi)互動探究3 3核心素養(yǎng)提升核心素養(yǎng)提升4 4課內(nèi)課堂達標課內(nèi)課堂達標5 5課后課時作業(yè)課后課時作業(yè)課課 前前 預預 習習 反反 饋饋1音調(diào)音調(diào)音調(diào)由頻率決定，頻率高則音調(diào)音調(diào)由頻率決定，頻率高則音調(diào)_，頻率低則音調(diào)，頻率低則音調(diào)_。2響度響度響度由振幅決定，振幅大則響度響度由振幅決定，振幅大則響度_，振幅小則響度，振幅小則響度_。音調(diào)與響度音調(diào)與響度高高 低低 大大 小小

2、1定義定義多普勒效應指由于波源與觀察者之間有多普勒效應指由于波源與觀察者之間有_，使觀察者感到，使觀察者感到_變化的現(xiàn)象。變化的現(xiàn)象。2多普勒效應產(chǎn)生的原因多普勒效應產(chǎn)生的原因(1)波源與觀察者相對靜止時，單位時間內(nèi)通過觀察者的波峰波源與觀察者相對靜止時，單位時間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部或密部)的數(shù)的數(shù)目是目是_的，觀察者感覺到的頻率的，觀察者感覺到的頻率_波源振動的頻率。波源振動的頻率。(2)波源與觀察者相互靠近時，單位時間內(nèi)通過觀察者的波峰波源與觀察者相互靠近時，單位時間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部或密部)的數(shù)的數(shù)目目_，觀察者感覺到的頻率，觀察者感覺到的頻率_波源的頻率，即感覺到的頻率波

3、源的頻率，即感覺到的頻率_。(3)波源與觀察者相互遠離時，觀察者感覺到的頻率波源與觀察者相互遠離時，觀察者感覺到的頻率_。多普勒效應多普勒效應相對運動相對運動 頻率頻率 一定一定 等于等于 增加增加 大于大于 增加增加 變小變小 3應用應用(1)交通交通大城市中的一些路段通常需限制車速，如學校附近，可在公路上安裝大城市中的一些路段通常需限制車速，如學校附近，可在公路上安裝_便可監(jiān)視到過往車輛的行駛速度是否符合要求。便可監(jiān)視到過往車輛的行駛速度是否符合要求。(2)測天體運動測天體運動通過測量某天體上元素發(fā)出的光波的通過測量某天體上元素發(fā)出的光波的_，就可以算出此天體相對地，就可以算出此天體相對地

4、球的運動情況。球的運動情況。(3)醫(yī)療醫(yī)療醫(yī)院里用的醫(yī)院里用的_通過測定通過測定_，可以檢查大腦、眼底等處的血管，可以檢查大腦、眼底等處的血管病變。病變。(4)軍事軍事以炮彈飛行的以炮彈飛行的_判斷炮彈的飛行方向。判斷炮彈的飛行方向。多普勒測速儀多普勒測速儀 頻率頻率 彩超彩超 血液流速血液流速 尖叫聲尖叫聲 判一判判一判(1)產(chǎn)生多普勒效應時，波源的振動頻率并沒有發(fā)生變化。產(chǎn)生多普勒效應時，波源的振動頻率并沒有發(fā)生變化。()(2)我們在劇場聽演唱會時，聽到的聲音頻率與聲源的頻率是不一致的。我們在劇場聽演唱會時，聽到的聲音頻率與聲源的頻率是不一致的。()(3)人與波源有相對運動時，接收到的頻率

5、一定發(fā)生變化。人與波源有相對運動時，接收到的頻率一定發(fā)生變化。()(4)只有橫波才能發(fā)生多普勒效應。只有橫波才能發(fā)生多普勒效應。()(5)波源與觀察者相互遠離時，觀察者感覺到的頻率變小。波源與觀察者相互遠離時，觀察者感覺到的頻率變小。()選一選選一選(多選多選)如圖所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺如圖所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，下列關(guān)于女同學的感受的說法正確的是動，下列關(guān)于女同學的感受的說法正確的是()A女同學從女同學從A向向B運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B女同學從女同學從E向向D運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高

6、運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C女同學在女同學在C點向右運動時，她感覺哨聲音調(diào)不變點向右運動時，她感覺哨聲音調(diào)不變D女同學在女同學在C點向左運動時，她感覺哨聲音調(diào)變低點向左運動時，她感覺哨聲音調(diào)變低AD 解析：解析：女同學蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她都有靠近聲源的女同學蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她都有靠近聲源的趨勢，根據(jù)多普勒效應，她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學向左運動時，她趨勢，根據(jù)多普勒效應，她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學向左運動時，她感到音調(diào)變低。選項感到音調(diào)變低。選項A、D正確，正確，B、C錯誤。錯誤。想一想想一想隨著科技的發(fā)展和作戰(zhàn)的需要，現(xiàn)在的戰(zhàn)斗機飛得越來

7、越快，有些戰(zhàn)斗機隨著科技的發(fā)展和作戰(zhàn)的需要，現(xiàn)在的戰(zhàn)斗機飛得越來越快，有些戰(zhàn)斗機的速度超過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的速度超過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340 m/s，一架戰(zhàn)斗機正在爆炸點附近遠離它飛行，要使飛行員聽不到爆炸聲，一架戰(zhàn)斗機正在爆炸點附近遠離它飛行，要使飛行員聽不到爆炸聲，戰(zhàn)斗機飛行的速度至少多大？戰(zhàn)斗機飛行的速度至少多大？答案：答案：要使飛行員恰好聽不到爆炸聲，即飛行員正好一個聲波也接收不要使飛行員恰好聽不到爆炸聲，即飛行員正好一個聲波也接收不到，則他隨戰(zhàn)斗機運動的速度應與波峰前進的速度一樣，即戰(zhàn)斗機應以到，則他隨

8、戰(zhàn)斗機運動的速度應與波峰前進的速度一樣，即戰(zhàn)斗機應以340 m/s的速度飛行遠離爆炸點。的速度飛行遠離爆炸點。課課 內(nèi)內(nèi) 互互 動動 探探 究究(1)生活中我們能否從飛機轟鳴聲調(diào)的高低，判斷它是從遠處飛來，還是掠生活中我們能否從飛機轟鳴聲調(diào)的高低，判斷它是從遠處飛來，還是掠過頭頂而去？過頭頂而去？(2)站在馬路邊，一輛響著喇叭的汽車從身邊駛過。你聽到的喇叭音調(diào)是否站在馬路邊，一輛響著喇叭的汽車從身邊駛過。你聽到的喇叭音調(diào)是否變化？變化？提示：提示：(1)能能(2)變化變化探究一對多普勒效應的理解探究一對多普勒效應的理解1波源頻率波源頻率波源的頻率等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)。波源的頻率

9、等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)。2觀察者接收到的頻率觀察者接收到的頻率發(fā)生多普勒效應時，波源的頻率并沒有變化，是接收者接收的頻率發(fā)生多普勒效應時，波源的頻率并沒有變化，是接收者接收的頻率(單位時單位時間內(nèi)接收到的完整波的個數(shù)間內(nèi)接收到的完整波的個數(shù))發(fā)生變化發(fā)生變化(大于或小于波源頻率大于或小于波源頻率)。3發(fā)生多普勒效應的幾種情況發(fā)生多普勒效應的幾種情況特別提醒：特別提醒：(1)無論什么情況，發(fā)生多普勒效應時，波源與觀察者肯定有相無論什么情況，發(fā)生多普勒效應時，波源與觀察者肯定有相對運動，二者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變高，相互遠離時，接收到的對運動，二者相互靠近時，觀察者接收到的

10、頻率變高，相互遠離時，接收到的頻率變低。頻率變低。(2)多普勒效應的產(chǎn)生不是取決于觀察者距波源多遠，而是取決于觀察者相多普勒效應的產(chǎn)生不是取決于觀察者距波源多遠，而是取決于觀察者相對于波源的運動速度的大小和方向。對于波源的運動速度的大小和方向。 (多選多選)下列關(guān)于多普勒效應的說法，正確的是下列關(guān)于多普勒效應的說法，正確的是()A只有聲波才能發(fā)生多普勒效應只有聲波才能發(fā)生多普勒效應B當觀察者靠近聲源時，聽到聲音的音調(diào)升高，說明聲源的頻率升高了當觀察者靠近聲源時，聽到聲音的音調(diào)升高，說明聲源的頻率升高了C當聲源和觀察者同時以相同的速度向同一方向運動時，不會發(fā)生多普當聲源和觀察者同時以相同的速度向

11、同一方向運動時，不會發(fā)生多普勒效應勒效應D火車離站時，站臺上的旅客聽到火車的汽笛音調(diào)降低火車離站時，站臺上的旅客聽到火車的汽笛音調(diào)降低CD 解題指導：解題指導：多普勒效應是波具有的特征，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒多普勒效應是波具有的特征，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應。效應。觀測者向波源靠近時，波源頻率不變，但觀測者接收到的頻率增高，即觀測者向波源靠近時，波源頻率不變，但觀測者接收到的頻率增高，即音調(diào)增高；反之，觀測者與波源遠離時，觀測者接收到的頻率降低，即音調(diào)降音調(diào)增高；反之，觀測者與波源遠離時，觀測者接收到的頻率降低，即音調(diào)降低。低。解析：解析：多普勒效應是波動過程共有的特征，不僅是機械波

12、，電磁波和光波多普勒效應是波動過程共有的特征，不僅是機械波，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應，也會發(fā)生多普勒效應，A項錯誤。項錯誤。發(fā)生多普勒效應時，聲源的頻率并沒有發(fā)生變化，而是觀察者接收到的頻發(fā)生多普勒效應時，聲源的頻率并沒有發(fā)生變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，率發(fā)生了變化，B項錯誤。項錯誤。當波源和觀察者以相同的速度同向運動時，兩者之間無相對運動，不會發(fā)當波源和觀察者以相同的速度同向運動時，兩者之間無相對運動，不會發(fā)生多普勒效應，生多普勒效應，C項正確。項正確?；疖囯x站時，站臺上的旅客和火車相互遠離，聽到火車的汽笛音調(diào)降低，火車離站時，站臺上的旅客和火車相互遠離，聽到火車的汽笛音調(diào)

13、降低，D項正確。項正確。 對點訓練對點訓練1(2019江蘇省揚州中學高二下學期期中江蘇省揚州中學高二下學期期中)如圖表示產(chǎn)生機如圖表示產(chǎn)生機械波的波源械波的波源O做勻速運動的情況下，某一時刻在介質(zhì)平面中的情形，圖中的圓做勻速運動的情況下，某一時刻在介質(zhì)平面中的情形，圖中的圓表示波峰。表示波峰。(1)該圖表示的是該圖表示的是()A干涉現(xiàn)象干涉現(xiàn)象B衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象C反射現(xiàn)象反射現(xiàn)象D多普勒效應多普勒效應D(2)波源正在移向波源正在移向()AA點點BB點點CC點點DD點點(3)觀察到波的頻率最低的點是觀察到波的頻率最低的點是()AA點點 BB點點 CC點點 DD點點解析：解析：(1)該圖表示的是多

14、普勒效應，正確的選項為該圖表示的是多普勒效應，正確的選項為D。(2)從波長變化情況來看，波源正在移向從波長變化情況來看，波源正在移向A點。點。(3)由于波源遠離由于波源遠離B點，所以，觀察到波的頻率最低的點是點，所以，觀察到波的頻率最低的點是B點。點。AB醫(yī)院有一種先進的檢測技術(shù)醫(yī)院有一種先進的檢測技術(shù)彩超，向病人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超彩超，向病人體內(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，測出反射波的頻率變化，就可以聲波。超聲波經(jīng)血液反射后被專用儀器接收，測出反射波的頻率變化，就可以知道血液的流速。這一技術(shù)主要體現(xiàn)了哪一種物理現(xiàn)象？知道血液的流速。這一技術(shù)主要體現(xiàn)了

15、哪一種物理現(xiàn)象？探究二多普勒效應及超聲波的應用探究二多普勒效應及超聲波的應用提示：提示：儀器接收到的波的頻率發(fā)生變儀器接收到的波的頻率發(fā)生變化，是因為血液的流動使波源與接收化，是因為血液的流動使波源與接收儀器間距離發(fā)生變化，從而發(fā)生了多儀器間距離發(fā)生變化，從而發(fā)生了多普勒效應。普勒效應。1多普勒效應的應用多普勒效應的應用(1)多普勒效應測車速。多普勒效應測車速。(2)醫(yī)用彩色超聲波測定心臟跳動，了解血管血流等情況。醫(yī)用彩色超聲波測定心臟跳動，了解血管血流等情況。(3)電磁波的多普勒效應為跟蹤目標物電磁波的多普勒效應為跟蹤目標物(如導彈、云層等如導彈、云層等)提供了一種簡單的提供了一種簡單的方法

16、。在軍事、航天、氣象預報等領(lǐng)域有了廣泛的應用。方法。在軍事、航天、氣象預報等領(lǐng)域有了廣泛的應用。(4)用多普勒效應測量其他星系向著或遠離地球運動的速率。用多普勒效應測量其他星系向著或遠離地球運動的速率。2超聲波及其應用超聲波及其應用(1)定義：頻率高于定義：頻率高于2104 Hz的聲波。的聲波。(2)特點：大功率的超聲波幾乎沿直線傳播。特點：大功率的超聲波幾乎沿直線傳播。(3)應用：超聲波洗滌，超聲波碎石，超聲波探測儀，醫(yī)用彩超等。應用：超聲波洗滌，超聲波碎石，超聲波探測儀，醫(yī)用彩超等。 公路巡警開車在高速公路上以公路巡警開車在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同的恒定速度巡查，在

17、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，如果該電磁波被轎車反射回來時，警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低。被轎車反射回來時，警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低。(1)此現(xiàn)象屬于此現(xiàn)象屬于()A波的衍射波的衍射B波的干涉波的干涉C多普勒效應多普勒效應 D波的反射波的反射(2)若該路段限速為若該路段限速為100 km/h，則轎車是否超速？，則轎車是否超速？(3)若轎車以若轎車以20 m/s的速度行進，反射回的頻率應怎樣變化？的速度行進，反射回的頻率應怎樣變化？C解題指導解題指導：根據(jù)波源與觀察者相對距離增大或減小時，

18、觀察者接收到的頻根據(jù)波源與觀察者相對距離增大或減小時，觀察者接收到的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象即多普勒效應解答。率發(fā)生變化的現(xiàn)象即多普勒效應解答。解析：解析：(1)巡警車接收到的電波頻率比發(fā)出時低，此現(xiàn)象為多普勒效應。巡警車接收到的電波頻率比發(fā)出時低，此現(xiàn)象為多普勒效應。(2)因警車接收到的頻率低，由多普勒效應知警車與轎車在相互遠離，而警因警車接收到的頻率低，由多普勒效應知警車與轎車在相互遠離，而警車車速恒定又在后面，可判斷轎車車速比警車車速大，故該車超速。車車速恒定又在后面，可判斷轎車車速比警車車速大，故該車超速。(3)若該車以若該車以20 m/s的速度行進時，此時警車與轎車在相互靠近，由多普勒的速

19、度行進時，此時警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應知反射回的頻率應偏高。效應知反射回的頻率應偏高。答案：答案：(2)超速超速(3)偏高偏高對點訓練對點訓練2(多選多選)下面哪些應用是利用了多普勒效應下面哪些應用是利用了多普勒效應()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判斷飛行炮彈是接近還是遠去有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去ABD 解析：解析：凡是波都具有多普勒效應，因此利用光波的多普勒效應便可以測定凡是波都具有多普勒效應，因此利用光波的多普勒效應便可以測定遙遠星體相對地球遠離的速度，遙遠星體