高中物理 第十二章 第七节 多普勒效应学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP专享VIP免费

第十二章机械波7.多普勒效应【学习目标】1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别2.知道什么是多普勒效应?3.能运用多普勒效应解释一些物理现象【重点难点】多普勒效应现象；接收频率变化而波源频率不变的原理【课前预习】1.奥地利物理学家多普勒发现：波源和观察者互相靠近或互相远离时，接收到的波的频率都发生变化的现象叫做多普勒效应。2.当波源与观察者相对静止时，接收的频率等于波源振动的频率；当波源与观察者互相靠近时，接收的频率大于波源振动的频率；当波源与观察者互相远离时，接收的频率小于波源振动的频率。3.交通警车通过分析行进中车辆反射波频率的变化确定车辆的速度；通过对比运动天体与地球某元素发射的光波的频率的不同来确定天体速度。【预习检测】1．关于多普勒效应，下列说法正确的是（）A．多普勒效应是由波的干涉引起的B．多普勒效应说明波源的频率发生改变C．多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动而产生的D．只有声波才可产生多普勒效应2．关于多普勒效应下列说法中正确的是（）A．只有声波才有多普勒效应B．光波也有多普勒效应C．只有机械波才有多普勒效应D．电磁波不能发生多普勒效应3．下列哪些现象是多普勒效应引起的（）A．远去的汽车声音越来越小B．炮弹迎面飞来，声音刺耳C．火车离你而去，音调变低D．大风中，远处人的说话声时强时弱【参考答案】【预习检测】1.C2.B3.B、C▲堂中互动▲【典题探究】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1C.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，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.拓展: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公路巡警开车在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速()A.高于100km/hB.低于100km/hC.等于100km/hD.无法确定解析：由多普勒效应知，巡警车接收到的频率低了，即观察者接收到的频率低了，说明轿车和巡警车在相互远离，而巡警车速度恒定，因此可以判定轿车的速度比巡警车速度大，故A选项正确.拓展:当波源与观察者远离时，频率变低；当波源与观察者靠近时，频率变高.例3.一警车上的警报器发射频率f=1000Hz的声波，警车远离静止的观察者向一悬崖行驶，车速v=10m/s，已知声音在空气中的传播速度为v声=330m/s，试问：（1）观察者直接从警报器听到的声音频率是多大？（2）观察者听到从悬崖反射的声音频率是多大？解析：首先应分清楚三个速度，即波的传播速度、波源的速度、观察者的速度，当波源背离观察者运动时，相当于波长变长；观察者听到从悬崖反射回的声音，相当于有一声源以速度v靠近观察者，此时波长变短.（1）当警车远离观察者时，其波长增大vT，则单位时间通过观察者的完全波的个数，即观察者听到的声音频率为f′=f=×1000Hz=970.6Hz.（2）观察者听到从悬崖反射的声音，等效于有一波源以速度v靠近静止的观察者所发声音，此时波长减小vT，所以观察者听到从悬崖反射的声音频率为f″=f=×1000Hz=1031Hz.拓展:此题的易错点是：认为从悬崖反射回来的声波和正常情况一样不发生多普勒效应，或者认为人听到的声波频率和警车远离时人听到的声波频率相同.2