新教材粵教版物理選擇性學(xué)案第3章第4節(jié)多普勒效應(yīng)

第四節(jié)多普勒效應(yīng)[核心素養(yǎng)·明目標(biāo)]核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念多普勒效應(yīng)科學(xué)思維相對(duì)法理解多普勒效應(yīng)科學(xué)探究探究聲波的多普勒效應(yīng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任了解多普勒效應(yīng)的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)一認(rèn)識(shí)多普勒效應(yīng)1．定義如果波源或觀察者或兩者都相對(duì)于傳播介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，那么觀察者接收到的頻率與波源發(fā)出的頻率就不相同了．這樣的現(xiàn)象叫作多普勒效應(yīng)．2．多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因(1)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的完全波的個(gè)數(shù)是一定的，觀察者觀測(cè)到頻率等于波源振動(dòng)的頻率．(2)波源與觀察者相互靠近時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的完全波的個(gè)數(shù)增加，觀察者觀測(cè)到的頻率大于波源的頻率，即觀察到的頻率增大．(3)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察到的頻率變小．知識(shí)點(diǎn)二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．鐵路工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運(yùn)行方向和快慢．2．交警向汽車發(fā)射電磁波，通過(guò)分析反射回來(lái)的電磁波的頻率可以測(cè)出汽車的速度．3．根據(jù)光的多普勒效應(yīng)，由地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波頻率，判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度．4．利用彩色多普勒超聲圖像分析病情．1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)．(1)鐵路工人用耳貼在鐵軌上判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況是利用多普勒效應(yīng)． (×)(2)有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的聲音判斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)去． (√)(3)交警向行駛中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來(lái)時(shí)，根據(jù)接收到的波的頻率發(fā)生的變化，就可知汽車的速度，以便于交通管理． (√)(4)多普勒效應(yīng)的發(fā)生是因?yàn)椴ㄔ吹恼駝?dòng)頻率發(fā)生了變化． (×)2．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率變化了B．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C．多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的D．多普勒效應(yīng)是由奧地利科學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)BCD[該題考查對(duì)多普勒效應(yīng)的理解．當(dāng)波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，C正確；但波源的頻率并沒(méi)有發(fā)生變化，A錯(cuò)誤；多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的本質(zhì)是觀察者接收到的頻率不等于波源頻率，它首先由奧地利科學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)，B、D正確．]3．關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是()A．多普勒效應(yīng)是由波的干涉引起的B．多普勒效應(yīng)說(shuō)明波源的頻率發(fā)生變化C．多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的D．只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)C[在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者感覺(jué)到的頻率發(fā)生了變化．多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程共有的特征，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)．故選項(xiàng)C正確．]考點(diǎn)多普勒效應(yīng)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)．科學(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)？提示：(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)．1．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)幾種情況的比較．相對(duì)位置圖示結(jié)論波源S和觀察者A相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)f波源＝f觀察者，接收頻率不變波源S不動(dòng)，觀察者A運(yùn)動(dòng)，由A→B或A→C若靠近波源，由A→B則f波源＜f觀察者，接收頻率變高；若遠(yuǎn)離波源，由A→C則f波源＞f觀察者，接收頻率變低若觀察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S1→S2f波源＜f觀察者，接收頻率變高2．當(dāng)波源與觀察者相互接近，觀察者接收到的頻率f觀察者變大，反之觀察者接收到的頻率f觀察者變小．3．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，不論觀察者接收到的頻率發(fā)生了怎樣的變化，波源的真實(shí)頻率并不會(huì)發(fā)生任何變化．【典例】(多選)假如一輛汽車在靜止時(shí)喇叭發(fā)出聲音的頻率是300Hz，在汽車向你駛來(lái)又擦身而過(guò)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)汽車向你駛來(lái)時(shí)，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率大于300HzB．當(dāng)汽車向你駛來(lái)時(shí)，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率小于300HzC．當(dāng)汽車和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率大于300HzD．當(dāng)汽車和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率小于300Hz[思路點(diǎn)撥]解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)當(dāng)觀察者與波源的距離減小時(shí)，觀察者接收到的頻率變大．(2)當(dāng)觀察者與波源的距離增大時(shí)，觀察者接收到的頻率變小．AD[當(dāng)汽車向你駛來(lái)時(shí)，兩者距離減小，你單位時(shí)間內(nèi)接收的聲波個(gè)數(shù)增多，頻率升高，將大于300Hz，故A選項(xiàng)正確；當(dāng)汽車和你擦身而過(guò)后，兩者距離變大，你單位時(shí)間內(nèi)接收的聲波個(gè)數(shù)減少，頻率降低，將小于300Hz，故D選項(xiàng)正確．]多普勒效應(yīng)的分析方法(1)確定研究對(duì)象．(波源與觀察者)(2)確定波源與觀察者是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)．若有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能發(fā)生多普勒效應(yīng)，否則不發(fā)生．(3)判斷：當(dāng)兩者遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的波的頻率變小，靠近時(shí)觀察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變．[跟進(jìn)訓(xùn)練]訓(xùn)練角度1多普勒效應(yīng)現(xiàn)象分析1．波源的振動(dòng)頻率為f，當(dāng)波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，波源前方的靜止觀察者接收到的頻率為f1，波源后方的靜止觀察者接收到的頻率為f2，則有()A．f>f1B．f<f2C．f1<f2D．f1>f2D[f由波源每秒鐘所振動(dòng)的次數(shù)決定，介質(zhì)振動(dòng)的頻率由波源頻率及波源相對(duì)介質(zhì)是否移動(dòng)來(lái)決定，當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源過(guò)程中，觀察者接收到的機(jī)械波頻率比觀察者靜止時(shí)接收到的頻率小；當(dāng)觀察者靠近波源過(guò)程中，觀察者接收到的機(jī)械波頻率比觀察者靜止時(shí)接收到的頻率大，所以f>f2，f1>f，由上可知f1>f2，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．]訓(xùn)練角度2多普勒效應(yīng)應(yīng)用2．(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是()A．星系譜線的“紅移”現(xiàn)象B．利用多普勒效應(yīng)可以從火車的笛聲中判斷出運(yùn)動(dòng)方向C．利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)的天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度D．目前在技術(shù)上人們只能應(yīng)用聲波發(fā)生的多普勒效應(yīng)ABC[A、B、C是多普勒效應(yīng)的三個(gè)應(yīng)用，多普勒效應(yīng)在光波、聲波、電磁波等都有應(yīng)用，故D錯(cuò)．]1．物理觀念：多普勒效應(yīng)．2．科學(xué)思維：觀察者接收到的頻率分析．3．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：多普勒效應(yīng)的應(yīng)用．1．(多選)靜止在站臺(tái)上的火車?guó)Q笛，站在遠(yuǎn)處的人聽(tīng)到了汽笛聲．后來(lái)他又聽(tīng)到這列火車行駛時(shí)的汽笛聲．他根據(jù)聽(tīng)到的汽笛聲音判斷火車行駛的方向．以下判斷正確的是()A．當(dāng)聽(tīng)到的聲音音調(diào)變低，則火車離他遠(yuǎn)去B．當(dāng)聽(tīng)到的聲音音調(diào)變低，則火車向著他駛來(lái)C．當(dāng)聽(tīng)到的聲音音調(diào)變高，則火車離他遠(yuǎn)去D．當(dāng)聽(tīng)到的聲音音調(diào)變高，則火車向著他駛來(lái)AD[當(dāng)聽(tīng)到的聲音音調(diào)變低，說(shuō)明接收到的聲音的頻率變小，表明火車離他遠(yuǎn)去，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)聽(tīng)到的聲音音調(diào)變高，說(shuō)明接收到的聲音的頻率變大，則火車向著他駛來(lái)，故C錯(cuò)誤，D正確，故選A、D．]2．下列科學(xué)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中不是應(yīng)用多普勒效應(yīng)的是()A．醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速B．技術(shù)人員用超聲波檢測(cè)金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡C．交警向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，根據(jù)反射波頻率變化檢測(cè)車的速度D．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光的頻率來(lái)判斷遙遠(yuǎn)天體遠(yuǎn)離或靠近地球的速度B[醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速利用聲波的多普勒效應(yīng)；技術(shù)人員用超聲波探測(cè)金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡利用的是超聲波的穿透能力強(qiáng)，與多普勒效應(yīng)無(wú)關(guān)；交通警察對(duì)行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的超聲波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來(lái)，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生變化，來(lái)知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理，利用了多普勒效應(yīng)；利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的原子光譜線的移動(dòng)來(lái)判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球運(yùn)動(dòng)的速度，利用了多普勒效應(yīng)，本題選不是應(yīng)用多普勒效應(yīng)的，故選B．]3．(多選)如圖所示是一個(gè)機(jī)械波的波源S做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，圖中的圓表示機(jī)械波的波面，A、B、C、D是四個(gè)觀察者的位置，由圖可以看出()A．波源正在向A運(yùn)動(dòng)B．波源正在向C運(yùn)動(dòng)C．處在B點(diǎn)的觀察者接收到的波的頻率最低D．處在A點(diǎn)的觀察者接收到的波的頻率最高ACD[由圖可知：波源正在向A運(yùn)動(dòng)，故處在A點(diǎn)的觀察者接收到的波的頻率最高，處在B點(diǎn)的觀察者接收到的波的頻率最低，故A、C、D對(duì)，B錯(cuò)．]4．如圖所示，在公路的十字路口東側(cè)路邊，甲以速度v1向東行走，在路口北側(cè)，乙站在路邊，一輛汽車以速度v2通過(guò)路口向東行駛并鳴笛，已知汽車笛聲的頻率為f0，車速v2>v1．甲聽(tīng)到的笛聲的頻率為f1，乙聽(tīng)到的笛聲的頻率為f2，司機(jī)自己聽(tīng)到的笛聲的頻率為f3，則此