第5課 多普勒效應(yīng) -2023-2024學(xué)年高二物理（人教版2019）（解析版）

第5課多普勒效應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)試驗(yàn)，生疏多普勒效應(yīng)。能解釋多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的緣由。能列舉多普勒效應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例。1．通過(guò)試驗(yàn)，生疏多普勒效應(yīng)。2．能解釋多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的緣由。3．能列舉多普勒效應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)（一）課前閱讀：波源、觀看者、相互靠近、相互遠(yuǎn)離、頻率、測(cè)速（二）基礎(chǔ)梳理一、多普勒效應(yīng)1.多普勒效應(yīng)的條件：波源與觀看者發(fā)生相互或者相互的運(yùn)動(dòng)2.多普勒效應(yīng)的成因分析(1)接收頻率：觀看者接收到的頻率等于觀看者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的的個(gè)數(shù).(2)當(dāng)波源與觀看者相互時(shí)，觀看者接收到的頻率大于波源發(fā)出的頻率，當(dāng)波源與觀看者相互時(shí)，觀看者接收到的頻率小于波源發(fā)出的頻率.答案：1.多普勒效應(yīng)的條件：波源與觀看者發(fā)生相互靠近或者相互遠(yuǎn)離的運(yùn)動(dòng)2.多普勒效應(yīng)的成因分析(1)接收頻率：觀看者接收到的頻率等于觀看者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù).(2)當(dāng)波源與觀看者相互靠近時(shí)，觀看者接收到的頻率大于波源發(fā)出的頻率，當(dāng)波源與觀看者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀看者接收到的頻率小于波源發(fā)出的頻率.【概念連接】波源、觀看者、頻率【拓展補(bǔ)充】互繞不會(huì)導(dǎo)致多普勒效應(yīng)【即學(xué)即練】1.（多選）關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A．多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的B．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率并未發(fā)生轉(zhuǎn)變C．多普勒效應(yīng)是由于波源與觀看者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而發(fā)生的D．只有聲波才有多普勒效應(yīng)E．若聲源向觀看者靠近，則觀看者接收到的頻率大于聲源發(fā)出聲波的頻率解析：選BCE多普勒效應(yīng)是由于波源與觀看者之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，其波源的頻率不發(fā)生變化，是觀看者接收到的頻率發(fā)生變化，故B、C正確，A錯(cuò)誤；當(dāng)聲源向觀看者靠近時(shí)，觀看者接收到的頻率大于聲源發(fā)出聲波的頻率，E正確；機(jī)械波和光波都有多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。2.大路巡警開車在高速大路上以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)已知頻率的波，假如該波被轎車反射回來(lái)時(shí)，巡警車接收到的波的頻率比發(fā)出時(shí)低．(1)此現(xiàn)象屬于A．波的衍射 B．波的干涉C．多普勒效應(yīng) D．波的反射(2)若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的波的頻率應(yīng)________．(填“偏高”或“偏低”)答案(1)C(2)偏高【微點(diǎn)撥】重點(diǎn)是推斷波源與觀看者靠近還是遠(yuǎn)離二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．在科技中有廣泛的應(yīng)用2.電磁波也有多普勒效應(yīng)【概念連接】電磁波【拓展補(bǔ)充】測(cè)速【即學(xué)即練】1.（多選）在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有()A.雷雨天看到閃電后，稍過(guò)一會(huì)兒才能聽到雷聲B.超聲波被血管中的血流反射后，探測(cè)器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化C.觀看者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會(huì)變低D.同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同E.天文學(xué)上觀看到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的兩顆恒星)光譜隨時(shí)間的周期性變化答案BCE解析看到閃電后，過(guò)一會(huì)兒才能聽到雷聲，是光和聲音在空氣中的傳播速度不同造成的，故A錯(cuò)誤；探測(cè)器接收到光的超聲波頻率發(fā)生變化，是由于血液發(fā)生流淌，探測(cè)器與血液的觀測(cè)點(diǎn)的距離發(fā)生變化引起的，可以用多普勒效應(yīng)解釋，故B正確；觀看者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)變低是由于列車與觀看者的距離發(fā)生變化引起的，可以用多普勒效應(yīng)解釋，故C正確；聲波在空氣中和水中的傳播速度不同，是由于進(jìn)入不同介質(zhì)，波長(zhǎng)發(fā)生變化引起的，故D錯(cuò)誤；觀看者與雙星的距離發(fā)生變化，接收到的頻率發(fā)生變化，產(chǎn)生周期性變化的光譜，屬于多普勒效應(yīng)，E正確.2.（多選）我國(guó)自主研發(fā)的“海翼”號(hào)深海滑翔機(jī),刷新了下潛深度的世界紀(jì)錄。懸停在深海中某處的滑翔機(jī)發(fā)出聲吶信號(hào)(超聲波)的頻率為f,在該處海水中的傳播速度為v,若停在海面上的監(jiān)測(cè)船收到的頻率稍大于滑翔機(jī)發(fā)出聲吶信號(hào)的頻率,則下列說(shuō)法正確的是()A.聲吶信號(hào)在該處海水中的波長(zhǎng)為QUOTEB.聲吶信號(hào)在該處海水中的波長(zhǎng)為QUOTEC.滑翔機(jī)正在靠近該監(jiān)測(cè)船D.滑翔機(jī)正在遠(yuǎn)離該監(jiān)測(cè)船【解析】選B、C。依據(jù)波速定義:v=fλ,λ=QUOTE,A錯(cuò)、B對(duì)。依據(jù)多普勒效應(yīng),當(dāng)滑翔機(jī)靠近監(jiān)測(cè)船時(shí),監(jiān)測(cè)船接收到的頻率大于滑翔機(jī)發(fā)出聲吶信號(hào)的頻率,C對(duì)、D錯(cuò)。（三）預(yù)習(xí)作業(yè)1．蝙蝠在地窖中飛來(lái)飛去時(shí),它利用超聲脈沖導(dǎo)航格外有效,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,則下列推斷正確的是()A.墻壁接收到超聲脈沖頻率等于39000HzB.蝙蝠接收到從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率等于墻壁接收的頻率C.蝙蝠接收到從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率大于墻壁接收的頻率D.蝙蝠接收到從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率等于39000Hz【解析】選C。蝙蝠(波源)相對(duì)墻壁(觀看者)的距離靠近,所以墻壁接收到的超聲波頻率增大,A錯(cuò)誤;超聲波被反射后頻率不變,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(lái)的超聲波時(shí),頻率會(huì)更大,故C正確,B、D錯(cuò)誤。2．（多選）如圖甲所示，男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來(lái)回?fù)u擺，據(jù)圖乙，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說(shuō)法正確的是()甲乙A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在點(diǎn)C向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺(jué)哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在點(diǎn)C向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變低答案AD解析女同學(xué)蕩秋千的過(guò)程中，只要她有向右的速度，她都有靠近聲源的趨勢(shì)，依據(jù)多普勒效應(yīng)，她都會(huì)感到哨聲音調(diào)變高；反之，女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感到音調(diào)變低，選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤．003探究提升環(huán)節(jié)一多普勒效應(yīng)思考：（多選）如圖所示，將上下振動(dòng)的振針?biāo)揭苿?dòng)，移動(dòng)過(guò)程中在水面上形成了如圖所示的水波圖形，下列說(shuō)法正確的是()A．振針向右移動(dòng)B．振針向左移動(dòng)C．在A處的觀看者，接收到的水波頻率比振針的振動(dòng)頻率小D．在A處的觀看者，接收到的水波頻率比振針的振動(dòng)頻率大答案AC環(huán)節(jié)二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用問(wèn)題探究：平直大路上，汽車正在勻速遠(yuǎn)離，用多普勒測(cè)速儀向其發(fā)出頻率為f0的超聲波，被汽車反射回來(lái)的超聲波的頻率隨汽車運(yùn)動(dòng)位移變化的圖象，正確的是()答案D004體系構(gòu)建波源與觀看者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離---多普勒效應(yīng)---應(yīng)用：測(cè)速005記憶清單一、多普勒效應(yīng)的成因分析★學(xué)習(xí)聚焦：(1)接收頻率：觀看者接收到的頻率等于觀看者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)。(2)當(dāng)波源與觀看者相互靠近時(shí)，觀看者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀看者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀看者接收到的頻率變小。二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用★學(xué)習(xí)聚焦：測(cè)速060601強(qiáng)化訓(xùn)練1．關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)波源與觀看者都運(yùn)動(dòng)時(shí)，才會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)B．當(dāng)波源與觀看者運(yùn)動(dòng)的速度相同時(shí)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)C．只有機(jī)械波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)D．只要波源運(yùn)動(dòng)，就肯定會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)答案B2.輪船在進(jìn)港途中的x-t圖象如圖所示,則在港口所測(cè)到輪船上霧笛發(fā)出聲音的頻率是圖中的哪一個(gè) ()【解析】選A。勻速靠近港口的過(guò)程中,測(cè)量到的頻率不隨時(shí)間變化,但速度大時(shí)頻率大,由x-t圖象可知,輪船靠近港口時(shí)三段時(shí)間內(nèi)的速度v1>v3>v2,可知f1>f3>f2,故A正確。3.（多選）如圖所示是一波源O做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)在均勻介質(zhì)中產(chǎn)生球面波的狀況，則()A．該波源正在移向a點(diǎn)B．該波源正在移向b點(diǎn)C．在a處觀看，波的頻率變低D．在b處觀看，波的頻率變低答案AD4．隨著科技的進(jìn)展和作戰(zhàn)的需要,現(xiàn)在的戰(zhàn)斗機(jī)飛得越來(lái)越快,甚至有些戰(zhàn)斗機(jī)的速度超過(guò)了聲音在空氣中的傳播速度。假設(shè)某爆炸聲在空氣中的傳播速度為340m/s,一架戰(zhàn)斗機(jī)正在爆炸點(diǎn)四周遠(yuǎn)離它飛行,要使飛行員聽不到爆炸聲,戰(zhàn)斗機(jī)飛行的速度至少多大?【解析】要使飛行員恰好聽不到爆炸聲,即飛行員正好一個(gè)聲波也接收不到,則他隨戰(zhàn)斗機(jī)運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)與波峰前進(jìn)的速度一樣,即戰(zhàn)斗機(jī)應(yīng)以340m/s的速度飛行遠(yuǎn)離爆炸點(diǎn)。答案:340m/s5.一固定的超聲波源發(fā)出頻率為100kHz的超聲波,一輛汽車從遠(yuǎn)處向超聲波源迎面駛來(lái),在超聲波源處的接收器接收到由汽車反射回來(lái)的超聲波,并測(cè)出接收到的超聲波頻率為110kHz,設(shè)空氣中聲音的傳播速度是330m/s,計(jì)算汽車的行駛速度。【解析】(1)選C、D、E。波源運(yùn)動(dòng)時(shí),波源與觀看者距離不肯定變化,不肯定發(fā)生多普勒效應(yīng),A錯(cuò);聲源靜止時(shí),若觀看者向聲源運(yùn)動(dòng),能發(fā)生多普勒效應(yīng),B錯(cuò);聲源朝著觀看者運(yùn)動(dòng)時(shí),聲源頻率不變,觀看者接收到的頻率增大,C對(duì);聲源相對(duì)觀看者運(yùn)動(dòng)時(shí),二者距離可能增大,也可能減小,故觀看者接收到的頻率可能變低,也可能變高,D正確;當(dāng)觀看者向靜止的聲源運(yùn)動(dòng)時(shí),觀看者聽到的聲音頻率會(huì)變高,E正確。(2)設(shè)波源放射的超聲波頻率為f,汽車接收到的頻率為f′,并把它反射回去,固定接收站接收到的頻率為f″,超聲波在空氣里的傳播速度為v,汽車的行駛速度為u。超聲波在空氣中的波長(zhǎng)為λ0,則f=QUOTE,汽車每秒鐘接收到的超聲波的波數(shù),即頻率f′=QUOTE+QUOTE=u+vvQUOTEu+vvf,汽車反射回的超聲波在空氣中的波長(zhǎng)λ′=QUOTE-QUOTE=QUOTE=QUOTE,固定接收器接收到的頻率f″=QUOTE=QUOTEf,由此可以解得u=QUOTE·v=15.7m/s,即為56.5km/h。答案:(1)C、D、E(2)56.5km/h6.如圖所示，在原點(diǎn)O處的質(zhì)點(diǎn)(波源)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧波，波速v＝20m/s。為了接收到這列波，在x＝200m處設(shè)有一臺(tái)接收器(圖中未標(biāo)出)。已知t＝0時(shí)，波剛好傳播到x＝30m處，則下列說(shuō)法正確的是()A．波源振動(dòng)的周期為2sB．接收器在t＝8s時(shí)才能接收到此波C．x＝40m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝1s時(shí)向上運(yùn)動(dòng)D．若波源向x軸負(fù)方向移動(dòng)，則在其移動(dòng)過(guò)程中接收器接收到的波的頻率將小于1Hz解析：選D由圖像可知，波長(zhǎng)λ＝20m，周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(20,20)s＝1s，A錯(cuò)誤；接收器接收到此波所需時(shí)間為t＝eq\f(s,v)＝eq\f(200－30,20)s＝8.5s，B錯(cuò)誤；在t＝1s時(shí)，波向前傳播了一個(gè)波長(zhǎng)，x＝40m處的質(zhì)點(diǎn)與t＝0時(shí)x＝20m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀況一樣，而t＝0時(shí)x＝20m處的質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，故x＝40m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝1s時(shí)向下運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；若波源向x軸負(fù)方向移動(dòng)，則接收器離波源越來(lái)越遠(yuǎn)，依據(jù)多普勒效應(yīng)可知，接收到的波的頻率變小，D正確。7.依據(jù)高中物理所學(xué)學(xué)問(wèn)，分析下列生活中的物理現(xiàn)象：①聞其聲而不見(jiàn)其人；②鋼琴聲震碎玻