人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學(xué)案：3 5 多普勒效應(yīng)

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊(cè)PAGEPAGE15多普勒效應(yīng)〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.知道什么是多普勒效應(yīng)，了解多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因.2.了解多普勒效應(yīng)在生活中的應(yīng)用，會(huì)用多普勒效應(yīng)解釋一些現(xiàn)象．一、多普勒效應(yīng)1．多普勒效應(yīng)波源與觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的波的頻率都會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象．2．多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因(1)當(dāng)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的，觀測(cè)到的頻率等于波源振動(dòng)的頻率．(2)當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí)，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加(選填“增加”或“減小”)，觀測(cè)到的頻率增加(選填“增加”或“減小”)；反之，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀測(cè)到的頻率減小(選填“增加”或“減小”)．二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．利用多普勒測(cè)速儀測(cè)速交通警察向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時(shí)測(cè)量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少，就能知道車輛的速度．2．利用超聲波測(cè)血流速度醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，測(cè)出被血管中的血流反射后的波的頻率變化，就可知道血流的速度．3．利用光波的頻率變化，計(jì)算星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度．1．判斷下列說法的正誤．(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率發(fā)生了變化．(×)(2)當(dāng)波源和觀察者向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定發(fā)生多普勒效應(yīng)．(×)(3)當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的波的頻率變大．(×)(4)多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的．(×)2．如圖1表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源S做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，圖中的實(shí)線表示波峰．該圖表示_______現(xiàn)象，觀察到波的頻率最高和最低的位置分別是________、________.圖1〖答案〗多普勒效應(yīng)AB一、多普勒效應(yīng)導(dǎo)學(xué)探究警車鳴笛從你身邊飛速駛過，對(duì)于警車向你靠近和警車遠(yuǎn)離的過程，你會(huì)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(diào)有何不同？(2)實(shí)際上警笛的音調(diào)會(huì)變化嗎？(3)聽到音調(diào)發(fā)生變化的原因是什么？〖答案〗(1)警車駛來時(shí)，音調(diào)變高；警車遠(yuǎn)離時(shí)，音調(diào)變低(2)實(shí)際上警笛的音調(diào)不會(huì)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加；二者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小，因此會(huì)感覺警笛音調(diào)變化知識(shí)深化1．相對(duì)位置變化與頻率的關(guān)系相對(duì)位置圖示結(jié)論波源S和觀察者A相對(duì)靜止，如圖所示f觀察者＝f波源音調(diào)不變波源S不動(dòng)，觀察者A運(yùn)動(dòng)，由A→B或A→C，如圖所示若靠近波源，由A→B，則f觀察者>f波源，音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f觀察者<f波源，音調(diào)變低觀察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S′，如圖所示f觀察者>f波源音調(diào)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(yīng)時(shí)，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且兩者間距發(fā)生變化．關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是()A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源頻率發(fā)生了變化B．要發(fā)生多普勒效應(yīng)，波源和觀察者必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)且兩者間距發(fā)生變化C．火車向你駛來時(shí)，你聽到的汽笛聲音調(diào)變低，火車離你遠(yuǎn)去時(shí)，你聽到的汽笛聲音調(diào)變高D．只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)〖答案〗B〖解析〗發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源頻率并沒有發(fā)生變化，波源和觀察者必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且兩者間距發(fā)生變化才能發(fā)生多普勒效應(yīng)，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源和觀察者間距變小，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率高，聽到的聲音音調(diào)變高，當(dāng)波源和觀察者間距變大，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率低，聽到的聲音音調(diào)變低，故C錯(cuò)誤；所有波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)，故D錯(cuò)誤．針對(duì)訓(xùn)練1頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)．以u(píng)表示聲源的速度，v表示聲波的速度(u＜v)，f表示接收器接收到的頻率．若u增大，則()A．f增大，v增大 B．f增大，v不變C．f不變，v增大 D．f減小，v不變〖答案〗B〖解析〗由于聲波的速度只由介質(zhì)決定，故v不變，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)聲源接近接收器時(shí)接收到的頻率f增大，故B項(xiàng)正確．二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(多選)下列選項(xiàng)與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是()A．科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離B．醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速C．交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測(cè)量反射波的頻率確定車輛行進(jìn)的速度D．科學(xué)家通過比較星球與地球上同種元素發(fā)出光的頻率來計(jì)算星球遠(yuǎn)離地球的速度〖答案〗BCD〖解析〗科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離是利用光的反射原理，故A錯(cuò)誤；醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速是利用超聲波的多普勒效應(yīng)，故B正確；交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測(cè)量反射波的頻率確定車輛行進(jìn)的速度是利用超聲波的多普勒效應(yīng)，故C正確；科學(xué)家通過比較星球與地球上同種元素發(fā)出光的頻率來計(jì)算星球遠(yuǎn)離地球的速度，是利用光的多普勒效應(yīng)，故D正確．針對(duì)訓(xùn)練2(2020·綿陽中學(xué)期末)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(gè)已知頻率的電磁波，如果該電磁波被轎車反射回來時(shí)，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低．(1)若該路段限速為100km/h，則轎車是否超速？(2)若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的波的頻率應(yīng)怎樣變化？〖答案〗(1)超速(2)比發(fā)出時(shí)偏高〖解析〗(1)巡警車接收到的頻率低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離；而巡警車車速恒定，以100km/h的速度在轎車后面行駛，可判斷轎車車速比巡警車車速大，故該車超速．(2)若該轎車以20m/s的速度行進(jìn)，此時(shí)巡警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的電磁波的頻率應(yīng)偏高．1．(多普勒效應(yīng)的理解)(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是()A．只要波源在運(yùn)動(dòng)，就一定能觀測(cè)到多普勒效應(yīng)B．只要觀測(cè)者在運(yùn)動(dòng)，就一定能觀測(cè)到多普勒效應(yīng)C．只要波源與觀測(cè)者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)且兩者間距發(fā)生變化，就一定能觀測(cè)到多普勒效應(yīng)D．當(dāng)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀測(cè)者感覺到的頻率可能在增大，也可能在減小〖答案〗CD〖解析〗若波源與觀測(cè)者一起同方向、同速度運(yùn)動(dòng)，則觀測(cè)者觀測(cè)不到多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．2．(多普勒效應(yīng)的理解)(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說法正確的有()A．只有機(jī)械波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)B．機(jī)械波和電磁波均能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)C．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化D．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化〖答案〗BD〖解析〗多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，無論是機(jī)械波還是電磁波，都會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)；產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率不變，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤．3．(多普勒效應(yīng)的應(yīng)用)汽車無人駕駛技術(shù)已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，它可以控制無人車在前車減速時(shí)自動(dòng)減速、前車加速時(shí)自動(dòng)跟上去．其使用的傳感器主要是毫米波雷達(dá)，該雷達(dá)會(huì)發(fā)射和接收調(diào)制過的無線電波，再通過因波的時(shí)間差和多普勒效應(yīng)造成的頻率變化來測(cè)量目標(biāo)的相對(duì)距離和相對(duì)速度．若該雷達(dá)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(shí)，表明前車與無人車速度相同B．當(dāng)f＝f′時(shí)，表明前車一定處于靜止?fàn)顟B(tài)C．當(dāng)f′>f時(shí)，表明前車在加速行駛D．當(dāng)f′<f時(shí)，表明前車在減速行駛〖答案〗A〖解析〗當(dāng)波源和觀察者之間的距