新教材2025版高中物理第三章機(jī)械波5.多普勒效應(yīng)學(xué)生用書新人教版選擇性必修第一冊

5.多普勒效應(yīng)新課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.通過試驗(yàn)，相識多普勒效應(yīng)2．能說明多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的緣由3．能列舉多普勒效應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例物理觀念知道什么是多普勒效應(yīng)，了解多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生緣由科學(xué)思維能運(yùn)用多普勒效應(yīng)說明一些物理現(xiàn)象必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)——突出基礎(chǔ)性素養(yǎng)夯基一、多普勒效應(yīng)發(fā)覺波源與視察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的波的________都會發(fā)生改變．人們把這種現(xiàn)象叫作多普勒效應(yīng)．二、多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的緣由1．當(dāng)波源與視察者相對靜止時(shí)，1s內(nèi)通過視察者的波峰(或密部)的數(shù)目是________的，視察者視察到的頻率________波源振動(dòng)的頻率．2．當(dāng)波源與視察者相互接近時(shí)，1s內(nèi)通過視察者的波峰(或密部)的數(shù)目________，視察到的頻率________；反之，當(dāng)波源與視察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，視察到的頻率________．三、應(yīng)用1．測車輛速度：交通警車向行進(jìn)中的車輛放射頻率已知的超聲波，同時(shí)測量____________，依據(jù)____________改變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________．然后與地球上這些元素________時(shí)發(fā)光的頻率比照，可得星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度．3．測血流速度：向人體內(nèi)放射________的超聲波，超聲波被血管中的血流________后又被儀器接收，測出反射波的________，就可得血流速度．【思索辨析】推斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”．(1)鐵路工人用耳貼在鐵軌上推斷火車的運(yùn)動(dòng)狀況是利用多普勒效應(yīng)．()(2)有閱歷的戰(zhàn)士從炮彈飛行的聲音推斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)去．()(3)交警向行駛中的汽車放射一個(gè)已知頻率的超聲波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來時(shí)，依據(jù)接收到的波的頻率發(fā)生的改變，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)生了改變．()提升：波源的頻率——單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完整波的個(gè)數(shù)．視察者接收到的頻率——單位時(shí)間內(nèi)視察者接收到的完整波的個(gè)數(shù)．音調(diào)由頻率確定，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低．關(guān)鍵實(shí)力·合作探究——突出綜合性素養(yǎng)形成探究點(diǎn)多普勒效應(yīng)探究總結(jié)1.相對位置改變與頻率的關(guān)系(規(guī)律)相對位置圖示結(jié)論波源S和視察者A相對靜止，如圖所示f波源＝f視察者，音調(diào)不變波源S不動(dòng)，視察者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波源<f視察者，音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f波源>f視察者，音調(diào)變低視察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S2，如圖所示f波源<f視察者，音調(diào)變高2.成因歸納：依據(jù)以上分析可以知道，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，肯定是由于波源與視察者之間發(fā)生了相對運(yùn)動(dòng)．典例示范例1[2024·山東高二上聯(lián)考](多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)的敘述，下列說法正確的是()A．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的緣由是波源頻率發(fā)生了改變B．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的緣由是視察者和波源之間發(fā)生了相對運(yùn)動(dòng)C．甲、乙兩列車相向行駛正在接近，兩車均鳴笛，且所發(fā)出的笛聲頻率相同，乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他所聽到的乙車笛聲頻率D．哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)覺所接收到的來自遙遠(yuǎn)星系上的某種原子光譜，與地球上同種原子的光譜相比較，光譜中各條譜線的波長均變長(稱為哈勃紅移)，這說明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去課堂筆記例2(多選)下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)()A．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來推斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動(dòng)速度B．交通警察向行進(jìn)中的汽車放射一個(gè)已知頻率的超聲波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來，依據(jù)接收到的頻率發(fā)生的改變，就知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上推斷火車的運(yùn)動(dòng)狀況D．有閱歷的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲推斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去課堂筆記針對訓(xùn)練1當(dāng)火車進(jìn)站鳴笛時(shí)，我們在車站聽到的聲音的頻率和音調(diào)()A．變小，變高B．不變，變高C．變大，變高D．不知聲速和火車車速，不能推斷針對訓(xùn)練2如圖所示，產(chǎn)朝氣械波的波源從O點(diǎn)起先做勻速運(yùn)動(dòng)，圖中圓表示波峰，已知波源振動(dòng)的頻率為f0，則下列說法正確的是()A．該圖表示波源正在向A點(diǎn)移動(dòng)B．視察者在A點(diǎn)接收到的波的頻率是定值且大于f0C．視察者在B點(diǎn)接收到的波的頻率是定值且大于f0D．視察者在C點(diǎn)或D點(diǎn)接收到的波的頻率是定值且大于f0課堂檢測·素養(yǎng)提升——突出創(chuàng)新性素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(多選)當(dāng)人聽到聲音的頻率越來越低時(shí)，可能的緣由是()A．聲源和人都是靜止的，聲源振動(dòng)的頻率越來越低B．人靜止，聲源遠(yuǎn)離人做勻速直線運(yùn)動(dòng)，聲源振動(dòng)的頻率不變C．人靜止，聲源遠(yuǎn)離人做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，聲源振動(dòng)的頻率不變D．人靜止，聲源遠(yuǎn)離人做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，聲源振動(dòng)的頻率不變2.如圖所示，O是一個(gè)聲波的波源，發(fā)出的一系列聲波為如圖所示的一組圓面，A、B是兩個(gè)視察者的位置，則下列敘述正確的是()A．波源正向A點(diǎn)移動(dòng)，A處聽到的音調(diào)較高B．波源正向A點(diǎn)移動(dòng)，B處聽到的音調(diào)較高C．波源正向B點(diǎn)移動(dòng)，A處聽到的音調(diào)較高D．波源正向B點(diǎn)移動(dòng)，B處聽到的音調(diào)較高3．蝙蝠在洞窟中飛來飛去時(shí)，利用超聲脈沖導(dǎo)航．這種超聲脈沖是持續(xù)1ms或不到1ms的短促放射，且每秒重復(fù)放射幾次．假定蝙蝠的超聲脈沖放射頻率為39000Hz，在一次正朝著表面平直的墻壁飛撲的期間，下列推斷正確的是()A．墻壁接收到的超聲脈沖頻率等于39000HzB．蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于墻壁接收到的超聲脈沖頻率C．蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率大于墻壁接收到的超聲脈沖頻率D．蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于39000Hz4．近年來我國的航空事業(yè)發(fā)展快速，戰(zhàn)機(jī)的超音速飛行已非常普遍．當(dāng)戰(zhàn)機(jī)在法定上空返航時(shí)，地面上的人常常會聽到一聲雷鳴般的巨響，引起房屋門窗的猛烈抖動(dòng)，這是因?yàn)轱w機(jī)返航加速過程中，當(dāng)飛機(jī)速度接近聲速時(shí)會使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲波波面在飛機(jī)的前方積累形成音障，當(dāng)飛機(jī)加速沖破音障時(shí)會發(fā)出巨大響聲，稱為音爆．關(guān)于音障的形成與下列哪種現(xiàn)象的形成原理最為相近()A．音叉四周有些區(qū)域聲音較強(qiáng)，有些區(qū)域聲音較弱B．敲響一只音叉，不遠(yuǎn)處的另一只音叉也發(fā)出聲音C．火車進(jìn)站時(shí)鳴笛聲的音調(diào)會變高，出站時(shí)會變低D．在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話5．汽車無人駕駛技術(shù)已漸漸成熟，最常用的是ACC自適應(yīng)巡航限制，它可以限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．汽車運(yùn)用的傳感器主要是毫米波雷達(dá)，該雷達(dá)會放射和接收調(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)造成的頻率改變來測量目標(biāo)的相對距離和相對速度．若該雷達(dá)放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)，表明前車肯定做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)f′＝f時(shí)，表明前車肯定處于靜止?fàn)顟B(tài)C．當(dāng)f′>f時(shí)，表明前車相對于無人車正在減速行駛D．當(dāng)f′<f時(shí)，表明前車相對于無人車正在減速行駛5．多普勒效應(yīng)必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)一、頻率二、1．肯定等于2．增加增加降低三、1．反射波的頻率反射波頻率2．頻率靜止3．頻率已知反射頻率改變思索辨析答案：(1)×(2)√(3)√(4)×關(guān)鍵實(shí)力·合作探究探究點(diǎn)【例1】【解析】A錯(cuò)，B對：產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的緣由是視察者與波源的相對運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致接收到的波的頻率發(fā)生改變．C錯(cuò)：因乙車中的某旅客相對甲車靠近，而相對乙車靜止，那么乙車中的該旅客聽到的甲車笛聲頻率高于他聽到的乙車笛聲頻率．D對：哈勃太空望遠(yuǎn)鏡接收到的某種原子光譜，比地球上同種原子的光譜的波長長(稱為哈勃紅移)，即接收到的頻率變小，說明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去．【答案】BD【例2】【解析】凡是波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)，因此利用光波的多普勒效應(yīng)便可以測定遙遠(yuǎn)天體相對于地球運(yùn)動(dòng)的速度；利用多普勒效應(yīng)制作的測速儀常用于交通警察測量汽車的速度；鐵路工人是依據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱(并非多普勒效應(yīng))推斷火車的距離，依據(jù)火車輪與鐵軌接頭間碰撞的快慢來推斷火車運(yùn)動(dòng)的快慢(但目前高鐵的鐵軌已無接頭)；炮彈飛行時(shí)，與空氣摩擦產(chǎn)生聲波，人耳接收到的頻率與炮彈的相對運(yùn)動(dòng)有關(guān)．因此只有選項(xiàng)C沒有利用多普勒效應(yīng)．【答案】ABD針對訓(xùn)練1解析：火車進(jìn)站鳴笛時(shí)，聲源與視察者距離減小，視察者感受到的頻率變大，音調(diào)變高．答案：C針對訓(xùn)練2解析：依據(jù)多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的緣由，該圖表示波源正在向B點(diǎn)移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；當(dāng)波源向視察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，視察者接收到的頻率肯定比波源振動(dòng)的頻率高；當(dāng)波源遠(yuǎn)離視察者時(shí)，視察者接收到的波的頻率肯定比波源振動(dòng)的頻率低．故B、D錯(cuò)誤，C正確．答案：C課堂檢測·素養(yǎng)提升1．解析：人聽到的聲音的頻率比原來低，說明聲源在遠(yuǎn)離，而聽到的頻率越來越低，說明聲源遠(yuǎn)離的速度越來越大，也就是加速遠(yuǎn)離．答案：AC2．解析：由圖可看出，波源正向A運(yùn)動(dòng)，A處接收到的波的頻率變大，因而A處聽到的音調(diào)變高；同理，B處聽到的音調(diào)變低，故A處聽到的音調(diào)比B處高．故A正確．答案：A3．解析：蝙蝠(波源)相對墻壁(視察者)的距離減小，所以墻壁接收到的超聲脈沖頻率增大，A錯(cuò)誤；超聲脈沖被反射后頻率不變，但傳播方向和蝙蝠的運(yùn)動(dòng)方向相反，蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率會更大，C正確，B、D錯(cuò)誤．答案：C4．解析：音叉四周有些區(qū)域聲音較強(qiáng)，有些區(qū)域聲音較弱，這是聲音的干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；敲響一只音叉，不遠(yuǎn)處的另一只音叉也發(fā)出聲音，這是聲音的共振現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；火車進(jìn)站時(shí)鳴笛聲的音調(diào)會變高，出站時(shí)會變低，該現(xiàn)象與音障的形成類似，是聲波的多普勒效應(yīng)，故C正確；在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話，這是聲音的衍射