【志鸿优化设计-赢在课堂】(人教版)2014-2015高中物理选修3-4同步课件：12.5_多普勒效

5多普勒效应课前预习导学目标导航学习目标重点难点1.能正确区分波源的频率和观察者接收到的频率。2.知道什么是多普勒效应,能说出多普勒效应产生的原因。3.能说出多普勒效应的一些应用。重点:多普勒效应的应用。难点:多普勒效应产生的原因及分析。预习导引一、多普勒效应1.多普勒效应:波源与观察者互相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.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,观察者接收到的频率等于波源振动的频率。3.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,接收到的频率增加;反之,当波源与观察者互相远离时,接收到的频率变小。预习交流奥地利有一位名叫多普勒的数学家、物理学家。1842年的某一天,他正路过铁路交叉处,恰逢一列火车从他身旁驰过,他发现火车从远而近时汽笛声变响,音调变尖,而火车从近而远时汽笛声变弱,音调变低。你知道这是为什么吗?答案:多普勒对这个物理现象产生极大兴趣,并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动,使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象。因为,声源相对于观测者在运动时,观测者所听到的声音会发生变化。当声源离观测者而去时,声波的波长增加,音调变得低沉,当声源接近观测者时,声波的波长减小,音调就变高。音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关。这一比值越大,改变就越显著,后人把它称为“多普勒效应”。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:向人体内发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血液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。课堂合作探究问题导学一、多普勒效应活动与探究11.声音的音调由什么来决定?答案:由频率决定,频率大则音调高,频率小则音调低。2.多普勒效应中声源的频率发生变化了吗?答案:多普勒效应是在波源与观察者有相对运动时,观察者接收到的频率发生变化的现象。其实波源的频率并没有发生变化,只是观察者感受到的频率发生了变化。3.产生多普勒效应的原因是什么?答案:声源完成一次全振动,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。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。(1)波源和观察者相对介质都静止观察者接收到的频率等于波源的频率。(2)波源和观察者距离发生相对变化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。迁移与应用1下列说法中正确的是()A.发生多普勒效应时,波源的频率变化了B.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化C.多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的D.多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的答案:BCD解析:该题考查对多普勒效应的理解。当波源和观察者之间有相对运动时,会发生多普勒效应,C正确。但波源的频率并没有发生变化,A错。多普勒效应产生的本质是观察者接收到的频率不等于波源频率,它首先由奥地利科学家多普勒发现,B、D正确。1.波源与观察者相对静止时,单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的,观察者感觉到的频率等于波源振动的频率。2.波源与观察者相互靠近时,单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加,观察者感觉到的频率大于波源的频率,即感觉到的频率增加。3.波源与观察者相互远离时,观察者感觉到的频率变小。二、多普勒效应的应用活动与探究21.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,结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。若该路段限速为100km/h,则该车是否超速?答案:因巡警车接收到的频率低,由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离,而巡警车车速恒定又在后面,可判断轿车车速比巡警车车速大,故该车超速。2.列举多普勒效应在现实生活中的应用。答案:例如:多普勒雷达、多普勒超声波检查等。其他应用同学们可以上网查找。迁移与应用2下列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答案:ABD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,A选项正确。被反射的电磁波,相当于一个运动的物体发出的电磁波,其频率发生变化,由多普勒效应可求出运动物体的速度,B选项正确。铁路工人根据振动的强弱而对列车的运动作出判断,C选项错误。炮弹飞行,与空气摩擦产生声波,人耳接收到的频率与炮弹运动方向有关,D选项正确。选A、B、D。1.多普勒效应的应用很多,但基本原理都是利用波源与观察者相对运动时引起接收波数的变化。2.无论什么情况,发生多普勒效应时,波源与观察者肯定有相对运动,二者相互靠近时,观察者接收到的频率变高,相互远离时,接收到的频率变低。3.多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远,而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向。当堂检测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与观察者之间有相对运动而产生的D.只有声波才可以产生多普勒效应答案:C2.站在火车站台上的旅客听到路过的火车鸣笛声的音调变化情况,以下说法正确的是()A.当火车进站时,鸣笛声的音调变低B.当火车进站时,鸣笛声的音调变高C.当火车离站时,鸣笛声的音调变低D.当火车离站时,鸣笛声的音调变高答案:BC解析:音调由频率决定,频率大时音调高,频率小时音调低,火车进站时旅客接收到的频率会变大,故音调变高,B项正确;火车离站时,旅客接收到的频率会变小,故音调会变低,C项正确。3.a为声源,发出声波;b为接收者,接收a发出的声波。a、b若运动,只限于在沿两者连线方向上,下列说法正确的是()A.a静止,b向a运动,则b收到的声频比a发出的高B.a、b向同一方向运动,则b收到的声频一定比a发出的高C.a、b向同一方向运动,则b收到的声频一定比a发出的低D.a、b都向相互背离的方向运动,则b收到的声频比a发出的高答案:A4.上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端后迅速水平旋转,蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化,下列判断正确的是()A.旋转时蜂鸣器发出的频率变化了B.由于旋转,改变了同学们听到的声音频率C.蜂鸣器音调变高时,一定是向靠近观察者的方向运动D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的答案:BC解析:由多普勒效应知蜂鸣器的频率并没有发生变化,只是同学们感受到的频率发生了变化,当二者靠近时,听到的音调变高,故A错,B、C对。当发生波的干涉时,是声音的强弱发生变化,而不是频率发生变化,故D错。5.如图所示,在公路的十字路口东侧路边,甲以速度v1向东行走,在路口北侧,乙站在路边,一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛,已知汽车笛声的频率为f0,车速v2v1。甲听到的笛声的频率为f1,乙听到的笛声的频率为f2,司机自己听到的笛声的频率为f3,则此三人听到笛声的频率由高至低顺序为。答案:f1f3f2解析:由于v2v1,所以汽车和甲的相对距离减小,甲听到的频率变大,即f1f0;由于乙静止不动,则汽车和乙的相对距离增大,乙听到的频率变低,即f2f0;由于司机和汽车相对静止,所以司机听到的频率不变,即f3=f0。综上所述,三人听到笛声的频率由高至低顺序为f1f3f2。