35多普勒效應課件高二上學期物理人教版選擇性2

3.5多普勒效應年級：高二學科：高中物理（人教版）

同學們大家好！現(xiàn)在我們來學習新的一節(jié)課：多普勒效應。本節(jié)課讓我們從生活中的一個現(xiàn)象開始。

生活中的現(xiàn)象：仔細聽救護車的鳴笛聲，你會發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象，當車從你身邊疾馳而過的時候，鳴笛的音調會由高變低。

這個現(xiàn)象在歷史上就有人注意到了，人們把這種現(xiàn)象叫做多普勒效應。一.多普勒效應

1842年，奧地利物理學家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時就注意到了類似上面描述的現(xiàn)象。他經過認真的研究，發(fā)現(xiàn)波源與觀察者相互靠近或者相互遠離時，接收到的波的頻率都會發(fā)生變化。人們把這種現(xiàn)象叫做多普勒效應。問題1：在多普勒效應中提到了音調與頻率，那么它們有著怎么樣的關系呢？問題2：波源與觀察者發(fā)生相對運動時，為什么頻率會發(fā)生變化呢？答案：音調由頻率決定。頻率越高，音調越高；頻率越低，音調越低。

為了解決這個問題，我們可以來做一個模擬實驗。

同學們想要了解多普勒效應，可以從以下的問題開始。

模擬實驗如圖所示：

讓一隊人沿路行走，觀察者站在路旁不動，假設每分鐘有30個人從他身邊通過（如圖甲所示），這種情況下的“過人頻率”是30人每分。如果觀察者逆著隊伍行走，每分鐘與觀察者相遇的人數(shù)增加，也就是頻率增加（如圖乙所示）；反之，如果觀察者順著隊伍行走，頻率降低（如圖丙所示）。說明：1.在這個模擬實驗中，人不表示介質中的質點，只代表傳播

中的波峰或者波谷，于是“過人頻率”就代表波的頻率。2.觀察者順著隊伍的方向行走時，假設他的速度小于隊伍行進

的速度。從模擬實驗可知：

我們可以這樣理解聲波的多普勒效應：當波源與觀察者相對靜止時，一秒內通過觀察者的波峰（或密部）的數(shù)目是一定的，觀測到的頻率等于波源振動的頻率；當波源與觀察者相互接近時，一秒內通過觀察者的波峰（或密部）的數(shù)目增加，觀測到的頻率增加；反之，當波源與觀察者相互遠離時，觀測到的頻率變小。

這是我們從模擬實驗中得到的結論，那么我們能否用實驗來驗證呢？接下來讓我們來看水波的多普勒效應實驗。答案：①振動片正在向左運動；

②水波槽左邊接收完全波個數(shù)多。思考與討論：

固定在振動片上的金屬絲周期性觸動水面可以形成水波。當振動片在水面上移動時拍得一幅如圖所示的照片，顯示出此時波的圖樣。由照片是否可知，振動片正在向圖中哪個方向移動？單位時間內是水波槽左邊接收完全波個數(shù)多還是右邊接收完全波個數(shù)多？實驗照片

實驗1實驗2對多普勒效應的理解：2.當波源與觀察者相互接近時，觀察者接收到的頻率增大；相互遠離時，觀察者接收到的頻率減??；距離不變時，觀察者接收到的頻率也不變（例如：二者同速同向運動、波源繞觀察者做圓周運動時，接收到的頻率都不變）。3.注意：在多普勒效應中，波源的頻率是不變的，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化。多普勒效應也是波特有的現(xiàn)象，不僅機械波，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應。1.明確兩個頻率：①波源的頻率：指單位時間內波源發(fā)出完全波的個數(shù)。②接收到的頻率：單位時間內觀察者接收到完全波的個數(shù)。

4.波速不變，根據(jù)v＝λf可知，頻率f發(fā)生變化，波長λ也相應變化。

請同學們觀看多普勒效應的動畫視頻，它能夠幫助同學們理解多普勒效應。二.多普勒效應在生活中的應用：

1、交通警察向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時測量反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。二.多普勒效應的應用：

2、裝有多普勒測速儀的監(jiān)視器可以裝在公路上方，在測速的同時把車輛牌號拍攝下來，并把測得的速度自動打印在照片上。二.多普勒效應的應用：

3、利用多普勒測速儀，還可以測量水在海底的流速，為養(yǎng)殖場尋找適合貝類生長的場所。二.多普勒效應的應用：

4、醫(yī)生向人體發(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、大腦和眼底血管等的病變。二.多普勒效應的應用：

5、理論和實驗都證明，光波或電磁波都有多普勒效應，多普勒效應在科學技術中也有著廣泛的應用。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，然后與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者遠離我們的速度。課堂小結一.認識了多普勒效應。二.分析了多普勒效應產生的原因。

三.知道了多普勒效應在生活中的應用。

課堂練習：1．(多選)下列關于多普勒效應的說法，正確的是()A.醫(yī)院檢查身體的“彩超”儀運用了多普勒效應。B.不僅機械波會發(fā)生多普勒效應，電磁波也會。C.由地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波發(fā)生“紅移”現(xiàn)象(各條譜線的波長均變長)，可以判斷遙遠天體正靠近地球。D.靜止的觀察者聽到某個單一頻率聲源發(fā)出的聲音頻率越來越高，說明聲源正在遠離觀察者?！窘馕觥?/p>

容易判斷的選項是ABD，其中AB是正確的；有難度的選項是C，根據(jù)v＝λf，光速v不變，波長λ變長，則頻率f變小，那么“紅移”現(xiàn)象中光波頻率變小，因此遙遠天體正在遠離地球，故選項C錯誤。

【答案】AB2．(多選)一頻率為600Hz的聲源以20rad/s的角速度沿一半徑為0.8m的圓周(圓心為O點)做勻速圓周運動,一觀察者站在離圓心很遠的P點且相對于圓心靜止,如圖所示,則觀察者接收到()A.聲源在A點時發(fā)出聲音的頻率大于600Hz。B.聲源在B點時發(fā)出聲音的頻率等于600Hz。C.聲源在C點時發(fā)出聲音的頻率小于600Hz。D.聲源在D點時發(fā)出聲音的頻率小于600Hz?！窘馕觥勘绢}有難度。當聲源在A點時，它的速度VA在AP連線上有分速度，且指向P點，說明聲源在靠近觀察者，則接收到的頻率變大。同理，聲源在C點