高中物理 第十二章 5 多普勒效应教材梳理教案[新人教版]选修3-41

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1、多普勒效应疱丁巧解牛知识·巧学一、多普勒效应1.多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感觉到频率的变化，这样的现象叫做多普勒效应.2.当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小.记忆要诀简记为：观源靠近频增大.二、多普勒效应的成因1.如图12-7-1甲所示，波源S和在A处的观察者都不动，设波源频率为20Hz，则波源每秒发出20个完全波，观察者每秒收到20个完全波.甲乙图12-7-1深化升华在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相

2、对运动，观察者感到频率发生了变化.要注意区分频率和强度这两个描写波的不同物理量，多普勒效应是指所接收的波的频率与波源频率不同的现象，并不是接收到的波的强度发生变化的现象.2.如图12-7-1乙所示，波源S不动，观察者运动，观察者在1s内由位置A移到位置B，波源每秒发出20个完全波，但观察者接收到21个完全波.3.当警车从人身边高速驶过时，波源的音调改变了.如果人站在警车前面，声波将发生聚集，波长变短，音调就提高了；如果人站在警车后面，声波会发散开来，波长变长，音调就降低了.深化升华在观察者运动的情况下，引起观察者接收到频率的改变，

3、是由于观测到的波的个数增加或减少；在波源运动的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于波距缩短或伸长.要点提示多普勒效应的产生不是取决于波源距观察者多远，而是取决于波源相对于接收者运动速度的大小和方向.4.发生多普勒效应的几种情况相对位置图示结论①波源S和观察者A相对介质不动，如图12-7-2所示图12-7-2f波源=f观察者，音调不变②波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图12-7-3所示图12-7-3若靠近波源，由A→B则f波源≤f观察者，音调变高；若远离波源，由A→C则f波源≥f观察者，音调变低③若观察者A不动，波

4、源S运动，由S1→S2，如图12-7-4所示图12-7-4f波源≤f观察者，音调变高三、多普勒效应产生原因的定量分析设v表示波源对介质的速度，u表示观察者对介质的速度，V表示波的传播速度；f和f′分别表示波源频率和观察者接收到的频率.1.波源和观察者相对介质都不动：单位时间内波源振动f次，波传播距离是V，即发出的波分布在长度V上，共有f个波长，观察者接收到的频率是单位时间内通过观察者的完全波数，故f==f′，即接收到的频率等于波源的频率.2.波源相对介质不动，而观察者向波源运动：则波对观察者的速度为（v+V）,据公式λ=知f′==

5、(1+)f，即接收到的频率增加为波源频率的(1+)倍.同理可知，观察者远离波源运动，观察者接收到的频率为(1-)f.3.观察者静止，波源以速度u向观察者运动：波速V与波源的运动无关，但波长被压缩为λ′=λ-uT.故观察者接收到的频率f′==f.即接收到的频率增大，反之，即波源远离观察者时，接收到的频率减小.四、多普勒效应的应用1.修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢.2.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可知汽车的速度.3.根据光的多普勒效应，由

6、地球上接收到遥远天体发出的光波的频率，可以判断遥远天体相对地球的运动速度.4.应用多普勒效应还可以跟踪人造地球卫星.联想发散多普勒效应是波动过程共有的特征，电磁波和光也会发生多普勒效应.医学上用“彩超”探测血液的速度进行疾病诊断，宇宙探索中的红移现象就是证明宇宙在膨胀的有力证据，这些都是多普勒效应的应用.典题·热题知识点一多普勒效应例1以下关于多普勒效应的说法中正确的是()A.有多普勒效应时，波源的振动频率发生变化B.有多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化C.多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化D.人与波源有相对运动时，

7、观察到的频率一定发生变化解析：当观察者与声源有相对运动(接近或远离)，观察者测得声波频率有变化，但波源的频率不变.当观察者尽管有相对运动，但距离不变时，此时不会出现多普勒效应，B选项正确.答案：B方法归纳若观察者与声源在一直线上发生相对运动，则必发生多普勒效应.若观察者与声源的相对运动不共线(如圆周运动)则就不一定发生多普勒效应.例2下面哪些应用是利用了多普勒效应()A.利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，根据接收到

8、的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理C.铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D.有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去解析：凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对于地球的运动速度