高中物理人教版選修3-4課件：12.5-多普勒效應

5.多普勒效應1.知道波源的頻率與視察者接收到的頻率的區(qū)分。2.知道什么是多普勒效應,知道它是在波源與視察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象。3.了解多普勒效應的一些應用。1.多普勒效應的概念由于波源與視察者之間有相對運動(靠近或遠離),使視察者感到接收到的波的頻率發(fā)生了變更的現(xiàn)象,叫作多普勒效應。用繩子把收錄機懸掛在門的氣窗橫檔上,按下放音按鍵,使收錄機發(fā)聲,再讓收錄機搖擺起來,你可以感覺到當收錄機向你擺來時音調(diào)變高,遠離你時音調(diào)變低,這是為什么?提示:這是因為發(fā)生了多普勒效應,你感受到聲音頻率發(fā)生了變更。2.多普勒效應的規(guī)律(1)波源和視察者無相對運動時,視察者接收到的頻率等于波源的頻率;(2)當波源與視察者相互靠近時,視察者接收到的頻率大于波源的頻率;(3)當波源與視察者相互遠離時,視察者接收到的頻率小于波源的頻率。(均選填“大于”“等于”或“小于”)3.多普勒效應的應用(1)測量汽車速度:交通警車向行進中的車輛放射頻率已知的超聲波,同時測量反射波的頻率,依據(jù)反射波頻率變更的多少就能知道車輛的速度。(2)測星球速度:測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發(fā)光的頻率相比照,就可以算出星球靠近或遠離我們的速度。(3)測血液流速:向人體內(nèi)放射已知頻率的超聲波,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更,就能知道血流的速度。有閱歷的鐵路工人可以從火車的汽笛聲中推斷出火車的運動方向,你能說一說其中的道理嗎?提示:火車駛向工人時,由于多普勒效應,他聽到的汽笛聲調(diào)比較高,感覺到尖銳刺耳;火車遠離時,工人聽到的汽笛聲調(diào)較低,聽起來較為低沉。因此工人師傅依據(jù)火車汽笛的聲音可以確定火車的運動方向。一二一、多普勒效應中波源的頻率發(fā)生變更了嗎多普勒效應是在波源與視察者之間有相對運動時,視察者接收到的頻率發(fā)生變更的現(xiàn)象。其實波源的頻率并沒有發(fā)生變更,只是視察者接收到的頻率發(fā)生了變更。一二二、分析多普勒效應形成的緣由如圖甲所示,波源和視察者都不動,設波源頻率為20Hz,則波源每秒發(fā)出20個完全波,波速v=λf,所以每秒經(jīng)過視察者20個完全波,這時視察者接收到的波的頻率等于波源的頻率。一二如圖乙所示,波源不動,視察者向波源運動,人耳在1s內(nèi)由位置A移到位置B,雖然波源每秒仍發(fā)出20個完全波,但視察者每秒?yún)s接收到21個完全波,即二者相互接近時,視察者接收到的波的頻率大于波源的頻率,反之,視察者遠離波源運動時,視察者接收到的波的頻率小于波源的頻率。如圖丙所示,波源向右運動,視察者不動,波源由S1運動到S2,波源右方的波面變得密集,因波速不變,波長變短,右方視察者接收到的波的頻率大于波源的頻率;左方的波面變得稀疏,波長變長,左方的視察者接收到的波的頻率小于波源的頻率。特殊警示可用“極端假設”的方法設想當自己伴同某一個波峰一起遠離波源,你將接收不到波,此時你接收到的頻率變?yōu)榱??？梢杂眠@種方法想象視察者遠離波源時,接收到的波的頻率減小的道理,以理解多普勒效應。類型一類型二多普勒效應概念的理解【例1】下列說法中正確的是()A.若聲波波源向視察者靠近,則視察者接收到的聲波頻率減小B.聲波擊碎玻璃杯的試驗原理是共振C.超聲波沿直線傳播,不會發(fā)生衍射D.“聞其聲不見其人”是聲波的干涉現(xiàn)象解析:由多普勒效應可知,若聲波波源向著視察者運動,則視察者接收到的聲波頻率增大,A項錯誤;聲波擊碎玻璃杯是聲波頻率與玻璃杯的固有頻率相同,玻璃杯發(fā)生共振導致裂開,B項正確;超聲波的波長很短,基本上是沿直線傳播,但在遇到尺寸相當?shù)恼系K物時也會發(fā)生衍射,C項錯誤;“聞其聲不見其人”是聲波的衍射現(xiàn)象,D項錯誤。答案:B類型一類型二題后反思發(fā)生多普勒效應時,只是視察者接收到的頻率發(fā)生變更,而波源的頻率并沒有變更,這一點是學生的易錯點。類型一類型二多普勒效應的應用【例2】下列實例中應用了多普勒效應的有()A.利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來推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放射一個已知頻率的電磁波,波被運動的汽車反射回來,依據(jù)反射波頻率變更的多少就能知道汽車的速度,以便于進行交通管理C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可推斷火車的運動狀況D.有閱歷的戰(zhàn)士從炮彈飛行的“尖叫”聲中推斷飛行炮彈是接近還是遠去類型一類型二解析: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測定遙遠星體相對地球遠離的速度,故選項A正確。被反射的電磁波,相當于一個運動的物體發(fā)出的電磁波,其頻率發(fā)生變更,通過計算可以求出運動物體的速度,故選項B正確。對于C選項,鐵路工人是依據(jù)振動的強