第4節(jié) 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用

第4節(jié)多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用一、多普勒效應(yīng)1．填一填(1)定義

由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生

的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生的原因

①波源與觀察者相對靜止時，單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)是

______的，觀察者觀測到的頻率

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)通過觀察者的完全波的個數(shù)

，觀察者觀測到的頻率

波源的頻率，即觀察到的頻率增大。

③波源與觀察者相互遠離時，觀察到的頻率

。變化一定等于增多大于減小2．判一判(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率沒有發(fā)生變化。

()(2)當(dāng)波源和觀察者向同一個方向運動時，一定發(fā)生多普勒效應(yīng)。

()(3)只有橫波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)。

()3．想一想炮彈由遠處飛來從頭頂呼嘯而過的整個過程中，我們所聽到的音調(diào)會發(fā)生怎樣的變化？為什么？

提示：波源與觀察者距離的變化會引起接收頻率的變化，頻率的變化會引起音調(diào)的變化，由于炮彈離我們先變近后變遠，所以音調(diào)先變高后變低。√××二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用填一填(1)

可以測量車輛行駛速度。(2)彩色超聲

可以診斷人體心臟、血管疾病。(3)電磁波的多普勒效應(yīng)可以

，在軍事、航天、氣象預(yù)報等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。多普勒測速儀多普勒診斷儀跟蹤目的物探究(一)

多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因分析[問題驅(qū)動]有經(jīng)驗的鐵路工人可以通過分辨火車的汽笛聲來判斷火車的運行方向和快慢。(1)火車的運動方向和快慢對鐵路工人接收到的聲音頻率有影響嗎？(2)鐵路工人是怎樣通過分辨火車的汽笛聲來判斷火車的運行方向和快慢的？提示：(1)有影響，火車的運動方向和快慢對鐵路工人在單位時間里接收到聲波的完整波的個數(shù)有影響，從而影響接收到聲音的頻率。(2)鐵路工人是通過分辨所感受到汽笛的音調(diào)高低來判斷火車的運行方向和快慢的：若火車靠近工人，工人感覺到汽笛的音調(diào)變高，速度越大，音調(diào)越高，反之速度越小，音調(diào)越低。

[重難釋解]1．相對位置變化與頻率的關(guān)系相對位置圖示結(jié)論波源S和觀察者A相對介質(zhì)不動f波源＝f觀察者，音調(diào)不變波源S不動，觀察者A運動，由A→B或A→C若靠近波源，由A→B，則f波源＜f觀察者，音調(diào)變高；若遠離波源，由A→C，則f波源＞f觀察者，音調(diào)變低觀察者A不動，波源S運動，由S→S2f波源＜f觀察者，音調(diào)變高2．成因歸納根據(jù)以上分析可知，發(fā)生多普勒效應(yīng)時，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對運動。

汽車無人駕駛技術(shù)已逐漸成熱，最常用的是ACC自適應(yīng)航控制，它可以控制無人車在前車減速時自動減速、前車加速時自動跟上去。其使用的傳感器主要有毫米波雷達，該雷達會發(fā)射和接收調(diào)制過的無線電波，再通過波的時間差和多普勒效應(yīng)造成的頻率變化來測量目標(biāo)的相對距離和相對速度。若該雷達發(fā)射的無線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為f′，則

(

)A．當(dāng)f＝f′時，表明前車與無人車速度相同B．當(dāng)f＝f′時，表明前車一定處于靜止?fàn)顟B(tài)C．當(dāng)f′>f時，表明前車在加速行駛D．當(dāng)f′<f時，表明前車在減速行駛[解析]

當(dāng)聲源和觀察者之間的距離不變化時，觀察者接收到的頻率和聲源發(fā)出的頻率相等，故當(dāng)f＝f′時，說明二者之間的距離不變，表明前車與無人車速度相同，但不一定靜止，故A正確，B錯誤；當(dāng)f′>f時，說明接收到的頻率增大，說明兩車距離減小，表明前車在減速行駛，故C錯誤；當(dāng)f′<f時，說明接收到的頻率減小，說明兩車距離增大，表明前車在加速行駛，故D錯誤。[答案]

A發(fā)生多普勒效應(yīng)的條件(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者發(fā)生了相對運動，當(dāng)波源和觀察者都運動但無相對運動時則不會發(fā)生多普勒效應(yīng)。(2)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于波源距離觀察者有多遠，而是取決于波源相對于觀察者運動速度的大小和方向。

[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．有經(jīng)驗的鐵路養(yǎng)護人員可以從火車鳴笛的聲音判斷火車的行駛方向。他所利用的是聲波的(

)A．干涉現(xiàn)象 B．衍射現(xiàn)象C．多普勒效應(yīng)

D．反射現(xiàn)象解析：據(jù)多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)火車運動方向靠近養(yǎng)護人員時，他聽到的聲音音調(diào)較高，火車遠離養(yǎng)護人員時，他聽到的聲音音調(diào)較低。答案：C2．(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．頻率不變解析：漁船與魚群發(fā)生相對運動，被魚群反射回來的超聲波的速度大小不變；由多普勒效應(yīng)知，反射回來的超聲波的頻率變高，故選項B、C正確。答案：BC探究(二)多普勒效應(yīng)的實際應(yīng)用

輪船在進港途中的x-t圖像如圖所示，則在港口所測到輪船上汽笛發(fā)出聲音的頻率是圖中的哪一個

(

)[解析]

勻速靠近港口的過程中，測量到的頻率不隨時間變化，但速度大時頻率大，由x-t圖像可知，輪船靠近港口時三段時間內(nèi)的速度v1>v3>v2，可知f1>f3>f2，故A正確。[答案]

A觀察者接收到的頻率的判斷(1)聲音的音調(diào)取決于頻率，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低。(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率大于波源頻率，音調(diào)變高；反之，觀察者接收到的頻率小于波源頻率，音調(diào)變低。

[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．(多選)下列選項與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是

(

)A．科學(xué)家用激光測量月球與地球間的距離B．醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速C．技術(shù)人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D．交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度解析：A選項科學(xué)家用激光測量月球與地球間的距離是利用了波的反射原理，故選項A錯誤；選項B、D利用了超聲波的多普勒效應(yīng)，故B、D正確；選項C利用了超聲波波長短，穿透能力強的特點，故C錯誤。答案：BD

2. 公路巡警開車在高速公路上以100km/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)出一個已知頻率的超聲波，如果該超聲波被那輛轎車反射回來時：(1)若巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低，轎車的速度為多少；(2)若巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出的高，轎車的速度為多少。解析：(1)如果巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出時低，由多普勒效應(yīng)可知，巡警車與轎車在相互遠離。又由于巡警車在后且車速恒定，所以轎車的速度大于100km