人教版高中物理選修一期末測試卷35 多普勒效應學案

多普勒效應

【學習目標】

1.知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別。

2.知道什么是多普勒效應。

3.能運用多普勒效應解釋一些物理現(xiàn)象。

【學習重點】

1.知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別。

2.知道多普勒效應是在波源和觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的。

【學習難點】

波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別。

【學習過程】

一、多普勒效應

1.多普勒效應：

由于波源和觀察者之間有，使觀察者接收到的波的頻率的現(xiàn)

象叫做多普勒效應。

這種現(xiàn)象是奧地利物理學家在1842年最先發(fā)現(xiàn)的。

2.波源的頻率與觀察者接收到的頻率

（1）波源的頻率等于時間內(nèi)波源發(fā)出的的o

（2）觀察者接收到的頻率等于觀察者時間內(nèi)接收到的的

（3）當波源和觀察者之間距離發(fā)生變化時:

波源的頻率是的；觀察者接收到的頻率的。

3.多普勒效應產(chǎn)生原因

波源的頻率等于單位時間內(nèi)波源的完全波的個數(shù)。觀察

者接受到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)到的完全波的個數(shù)。

（1）波源與觀察者相對不動時，觀察者接受到的頻率波源

的頻率。

（2）觀察者與波源有相對運動時，若波源的頻率沒有發(fā)生變化，觀察者接受到的

頻率發(fā)生了變化。

波源相對介質(zhì)不動，觀察者向著波源運動，觀察者單位時間內(nèi)接受到完全波的個數(shù)

,即接受到的頻率;同理，如果觀察者遠離波源運動,

觀察者單位時間內(nèi)接受到完全波的個數(shù),即接受到的頻率

觀察者相對介質(zhì)不動，而波源運動，波源接近觀察者時，觀察者

接受到的頻率；波源遠離觀察者時，接受到的頻率O現(xiàn)案者不動

總之，當波源與觀察者相互接近，觀察者接收頻率，音調(diào)變,反

之若波源遠離觀察者，觀察者接收頻率，音調(diào)變O（高或低）

注意：在波源和觀察者之間有相對運動時，雖說觀察者接收（感覺）到的頻率發(fā)生

了，但波源的頻率并0

4.成因解釋：

聲源完成一次全振動，向外發(fā)出一個波長的波，頻率表示單位時間內(nèi)完成的全振動

的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)。

而接收者聽到的聲音的音調(diào)，是由接收者接收到的頻率決定的，即單位時間接收到

的完全波的個數(shù)決定的。

【例1】如圖表示機械波的波源0做勻速運動的情況，圖中的圓表示波峰。

（1）該圖表示的是（）

A.干涉現(xiàn)象?0

B.衍射現(xiàn)象A.凝

c.反射現(xiàn)象

D.多普勒效應”

（2）波源正在向哪個方向移動？（）

A.OA點方向

B.0B點方向

C.0C點方向

D.0D點方向

（3）觀察到波的頻率最低的位置是（）

A.A處B.B處C.C處D.D處

【例2】下列說法正確的是（）

A.疾馳的轎車鳴笛向我們駛來再駛?cè)r，我們聽到鳴笛聲音的頻率發(fā)生了變化,

這是由于聲源的頻率發(fā)生了變化的緣故

B.當汽車勻速向我們駛來時，我們聽到它的鳴笛聲的頻率變高，駛?cè)r頻率變低

C.當汽車勻速向我們駛來時，我們聽到它的鳴笛聲的頻率不變，同樣，駛?cè)r的

頻率亦不變

D.假若你在車前沿著車行駛的方向相對于車以聲速前進，你將聽不到汽車的鳴笛

聲

二、多普勒效應中觀測頻率的計算

1.波源不動，觀察者相對波源運動

（1）觀察者朝波源運動/測二0

（2）觀察者離波源運動/測=o

2.觀察者不動，波源相對觀察者運動

（I）波源朝觀察者運動f測=o

（2）波源離觀察者運動/測=o

三、多普勒效應的應用

1.有經(jīng)驗的鐵路工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運動方向和快慢。有經(jīng)驗的

戰(zhàn)士可以從炮彈飛行時的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還是遠去。

思考：如何判斷？

2.交通警察利用多普勒效應測速。

雷達測速儀：交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波（通常是紅外線）,

波被運動的汽車反射回來時，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車的速度。

3.用多普勒效應測量其它星系向著還是遠離地球運動的速率。

宇宙中的星球都在不停地運動。測量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后跟地

球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照，就可以算出星球靠近或遠離我們的速度。

4.軍事應用；脈沖多普勒雷達，多譜勒導航儀。

5.醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器

接收，測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度。這種方法俗稱“彩超”，可以檢

查心臟、大腦和眼底血管的病變。

【課堂練習】

1.下列關(guān)于多普勒效應的說法中，正確的是（）

A.只要波源在運動，就一定能觀察到多普勒效應

B.如果聲源靜止，就觀察不到多普勒效應

C.當聲源朝靠近觀察者運動時，聲源的頻率不變

D.當聲波遠離觀察者運動時，觀察者接收到的頻率變低

E.當聲源相對于觀察者運動時，觀察者聽到的聲音的頻率可能變高，也可能變低

答案；CDE

解析：波源運動時，波源與觀察者距離不一定變化，不一定發(fā)生多普勒效應，A錯；

聲源靜止時，若觀察者向聲源運動，能發(fā)生多普勒效應，B錯；聲源朝著觀察者運動時，

聲源頻率不變，觀察者接收到的頻率增大，C、D對；聲源相對觀察者運動時，二者距

離可能增大，也可能減小，故觀察者接收到的頻率可能變低，也可能變高，E對。

2.如圖所示，在原點處做簡諧運動的波源產(chǎn)生的機械波沿x軸正方向傳播，波速

v=400m/s,為了接收信號，在x=400m處放置一接收器A（圖中未標出）。已知t=0

時，波已經(jīng)傳播到x=40m,則下列說法中正確的是（）[冰-二

A.波源振動的周期為0.05s八[\

B.x=40m處的質(zhì)點在t=0.5s時位移為零°|一V/20"V

C.接收需在t=1.0s時才能接收到此波

D.若波源向x軸負方向移動，則接收器接收到的波的頻率將小于20Hz

E.接收器接收到的頻率與波源的運動方向無關(guān)

答案：ABD

解析：波源振動的周期：T=X/v=20/400s=0.05s,A正確；x=40m處的質(zhì)點在t

=0.5s時仍在平衡位置，B正確；接收器接收到此波的時間：t=（400-40）/400s=0.9s,

C錯誤；由多普勒效應的知識，可判斷D正確，E錯誤。

3.如圖所示，由波源S發(fā)出的波某一時刻在介質(zhì)平面中的情形，

實線為波峰，虛線為波谷，設波源頻率為20Hz,且不運動,而觀察'

者在1s內(nèi)由A運動到B,觀察者接收到多少個完全波？設波速為

340m/s,則要讓觀察者完全接收不到波，他每秒要運動多少米？

答案：19個340m

解析：觀察者在單位時間內(nèi)接收到完全波的個數(shù)就等于觀察者接收到的頻率。如果

觀察者不動，則1s內(nèi)，觀察者接收的完全波的個數(shù)應為20個，然而當觀察者從A運

動到B的過程中，所能接收到的完全波的個數(shù)正好比不運動時少1個，即他只接收到

19個完全波。要想讓觀察者完全接收不到波，他必須隨同所在的波峰一起運動并遠離

波源。由x=vt得x=340xlm=340m,即觀察者每秒要遠離波源340m。

4.下面說法中正確的是（）

A.發(fā)生多普勒效應時，波源的頻率變化了

B.發(fā)生多普勒效應時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化

C.多普勒效應是波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的

D.多普勒效應是由奧地利物理學家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的

E.多普勒效應是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的

答案：BCD

解析：當波源與觀察者之間有相對運動時會發(fā)生多普勒效應，選項C正確；發(fā)生

多普勒效應時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率并沒有改變，故選項A

錯誤，選項B正確；此現(xiàn)象是奧地利物理學家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的，選項D正確。

5.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，結(jié)果該超聲波被那輛轎車反射回來時,

巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低。

（1）此現(xiàn)象屬于（）

A.波的衍射B.波的干涉

C.多普勒效應D.波的反射

（2）若該