人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學(xué)案3：3 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PAGEPAGE13.5多普勒效應(yīng)〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)多普勒效應(yīng)。2．能解釋多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因。3．能用多普勒效應(yīng)解釋有關(guān)問題。〖知識(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)1多普勒效應(yīng)1．多普勒效應(yīng)：波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的波的______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)波源與觀察者相對靜止時(shí)，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是________的，觀察者觀察到的頻率________波源振動(dòng)的頻率。(2)當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目________，觀察到的頻率________；反之，當(dāng)波源與觀察者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察到的頻率________。知識(shí)點(diǎn)2多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．測車輛速度：交通警車向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時(shí)測量______________，根據(jù)________________變化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)光的頻率對照，可得星球的速度。3．測血流速度：向人體內(nèi)發(fā)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?！颊n堂探究〗一、對多普勒效應(yīng)的理解情境1：美國霍普金斯大學(xué)利用多普勒效應(yīng)對蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星進(jìn)行了跟蹤試驗(yàn)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)衛(wèi)星向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)返回的信號(hào)頻率增加，衛(wèi)星向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)返回的信號(hào)頻率降低。(1)波源的頻率由誰決定？(2)觀察者接收到的頻率與哪些因素有關(guān)？1．波源頻率波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)。2．觀察者接收到的頻率發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率并沒有變化，是接收者接收的頻率(單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)數(shù))發(fā)生變化(大于或小于波源頻率)。3．發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種情況相對位置圖示結(jié)論波源S和觀察者A相對靜止不動(dòng)，如圖所示f波源＝f觀察者，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波源<f觀察者，音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f波源>f觀察者，音調(diào)變低觀察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S2，如圖所示f波源<f觀察者，音調(diào)變高特別提醒(1)無論什么情況，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源與觀察者肯定有相對運(yùn)動(dòng)，二者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率變高，相互遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的頻率變低。(2)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于觀察者距波源多遠(yuǎn)，而是取決于觀察者相對于波源的運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向。例1(多選)下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法，正確的是()A．只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)B．當(dāng)觀察者靠近聲源時(shí)，聽到聲音的音調(diào)升高，說明聲源的頻率升高了C．當(dāng)聲源和觀察者同時(shí)以相同的速度向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)D．火車離站時(shí)，站臺(tái)上的旅客聽到火車的汽笛音調(diào)降低二、多普勒效應(yīng)及超聲波的應(yīng)用情境2：醫(yī)院有一種先進(jìn)的檢測技術(shù)——彩超，向病人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波。超聲波經(jīng)血液反射后被專用儀器接收，測出反射波的頻率變化，就可以知道血液的流速。這一技術(shù)主要體現(xiàn)了哪一種物理現(xiàn)象？1．多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(1)多普勒效應(yīng)測車速。(2)醫(yī)用彩色超聲波測定心臟跳動(dòng)，了解血管血流等情況。(3)電磁波的多普勒效應(yīng)為跟蹤目標(biāo)物(如導(dǎo)彈、云層等)提供了一種簡單的方法。在軍事、航天、氣象預(yù)報(bào)等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。(4)用多普勒效應(yīng)測量其他星系向著或遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率。2．超聲波及其應(yīng)用(1)定義：頻率高于2×104Hz的聲波。(2)特點(diǎn)：大功率的超聲波幾乎沿直線傳播。(3)應(yīng)用：超聲波洗滌，超聲波碎石，超聲波探測儀，醫(yī)用彩超等。3．多普勒效應(yīng)的判斷方法(1)確定研究對象。(波源與觀察者)(2)確定波源與觀察者是否有相對運(yùn)動(dòng)。若有相對運(yùn)動(dòng)，能發(fā)生多普勒效應(yīng)，否則不發(fā)生。(3)判斷：當(dāng)兩者遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的波的頻率變小，靠近時(shí)觀察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變。例2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)，警車接收到的電磁波頻率比發(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)若該路段限速為100km/h，則轎車是否超速？(3)若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的頻率應(yīng)怎樣變化？例3某人站在地面上某處，一架飛機(jī)由遠(yuǎn)而近從人的頭頂上方勻速飛過，則人聽到飛機(jī)發(fā)出聲音的頻率()A．越來越低 B．越來越高C．先變高后變低 D．先變低后變高

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)1頻率一定等于增加增加變小知識(shí)點(diǎn)2反射波的頻率反射波頻率頻率靜止頻率已知反射頻率變化〖課堂探究〗情境1：(1)由波源決定。(2)觀察者接收到的頻率與波源的頻率、波源與觀察者的相對運(yùn)動(dòng)有關(guān)。例1〖答案〗CD〖解析〗多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不僅是機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤。發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，聲源的頻率并沒有發(fā)生變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，B項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)波源和觀察者以相同的速度同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者之間無相對運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，C項(xiàng)正確?；疖囯x站時(shí)，站臺(tái)上的旅客和火車相互遠(yuǎn)離，聽到火車的汽笛音調(diào)降低，D項(xiàng)正確。情境2：儀器接收到的波的頻率發(fā)生變化，是因?yàn)檠旱牧鲃?dòng)使波源與接收儀器間距離發(fā)生變化，從而發(fā)生了多普勒效應(yīng)。例2〖解析〗(1)巡警車接收到的電波頻率比發(fā)出時(shí)低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)。(2)因警車接收到的頻率低，由多普勒效應(yīng)知警車與轎車在相互遠(yuǎn)離，而警車車速恒定又在后面，可判斷轎車車速比警車車速大，故該車超速。(3)若該車以20m/s的速度行進(jìn)時(shí)，此時(shí)警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)偏高?！即鸢浮?1)C(2)超速(3)偏高例3〖答案〗A〖解析〗當(dāng)飛機(jī)飛近人時(shí)，將飛機(jī)的速度分解，如圖甲所示，飛機(jī)相對人的速度為v1＝vcosα，α越來越大，則v1越來越小，即人聽到飛機(jī)聲音的頻率越來越低，但總是f聽>f源。當(dāng)飛機(jī)遠(yuǎn)離人時(shí)，將飛機(jī)的速度分解如圖乙所示，飛機(jī)相對人的速度v