山东省高中物理第十二章机械波第5、6节多普勒效应惠更斯原理讲义（含解析）新人教版

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1、第5、6节多普勒效应惠更斯原理1.多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率都会发生变化的现象。2．波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大，二者如果远离，观察者接收到的频率减小。3．利用多普勒效应可以测车辆速度、星球速度、血流速度等。4．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。一、多普勒效应1．多普勒效应(1)音调：音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低。(2)多普勒效应：波源与观察者互相

2、靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。2．多普勒效应产生的原因(1)波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察者观测到的频率等于波源振动的频率。(2)当波源与观察者相互靠近时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。二、多普勒效应的应用1．测车辆速度：交警向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。2．测星球速度：测量星球上某些元素

3、发出的光波的频率。然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可得星球的速度。3．测血流速度：向人体内发射已知频率的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就可得血流速度。三、惠更斯原理1．波面与波线(1)波面和波线的概念：①波面：波源发出的波，向四周传开，波峰组成了一个个圆，波谷也组成一个个圆，振动状态相同的点都组成了一个个圆，这些圆叫作一个个波面。②波线：指与波面垂直的那些线，代表了波的传播方向。如图所示。(2)波的分类：①球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以波源为球心的一个个

4、球面，波线就是这些球面的半径。②平面波：指波面是平面的波。2．惠更斯原理(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。(2)应用：①如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向。②利用惠更斯原理只能解释衍射现象中波的传播方向，不能解释波的强度。无法说明衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系。3．波的反射与折射(1)反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象。(2)折射现象

5、：波从一种介质射入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象。1．自主思考——判一判(1)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化。(√)(2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应。(×)(3)只有横波才能发生多普勒效应。(×)(4)波面一定是平面。(×)(5)波的传播方向与波面平行。(×)(6)用惠更斯原理能够解释波的衍射现象与障碍物大小的关系。(×)2．合作探究——议一议(1)炮弹由远处飞来从头顶呼啸而过的整个过程中，我们所听到的音调会发生怎样的变化？为什么？提示：波源与观察者距离的变化会引起

6、接收频率的变化，频率的变化会引起音调的变化，由于炮弹离我们先变近后变远，所以音调先变高后变低。(2)人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能力？提示：在耳廓原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射来提高耳朵的接收能力。对多普勒效应的理解1．波源频率波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波。频率表示单位时间内完成的全振动的次数。因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的个数。2．接收频率(1)波源和

7、观察者相对静止。观察者接收到的频率等于波源的频率。(2)波源和观察者有相对运动。观察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变化，即感觉到波的频率发生变化。波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小。3．音调音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低。观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间内接收到的完全波的个数决定的。[典例]　[多选]如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是(　　)A．

8、女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低[解析]　女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低。选项A、D正确，B、C错误。[答案]　AD观察者接收到