2022年西北师大附中高一物理奥赛教案第七节多普勒效应.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 课题名师精编优秀教案多普勒效应第八节学问目标：1知道波源的频率与观看者接收到的频率的区分；教学2知道什么是多普勒效应,知道它是在波源和观看者之间有相对运动时产生的现象；目标3明白多普勒效应的应用；才能目标：通过分析波源的频率与观看者接收到的频率的区分,培育同学的分析 才能；德育目标：课型 新授课 课时 1 课时 重点 多普勒效应及其产生缘由 难点 波源的频率与观看者接收到的频率的区分 教学 讲练法、阅读法、分析法 方法 教具教学过程摘要 在波源与观看者之间有相对运动时会产生多普勒效应,即当观看者与波源相互靠近 时,观看者接收到的波的频率变大；当观看者和波源之间相互远离时,观看者接收到的 波的频率变小；产生多普勒效应的缘由是由波源和观看者之间的相对运动引起的,观看 者感受到波的频率发生变化的现象,在医疗和科技方面有广泛的应用；关键词： 多普勒效应波源的频率观看者接收到的频率引言名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案问题：火车在进站和出站时拉响汽笛,站台上的人听进站和出站时笛声有何区分？火车进站向你驶来时,音调变高；火车出站驶离你时,音调变低；同是汽笛发声,为什么会产生两种不同的现象呢？本节课我们就来讨论这种现象；新课教学：一、什么是多普勒效应 现象分析： 人感受到音调变化,说明人接收到声音的频率发生了变化；发生这个现 象时,火车正在出站或进站,也就是观看者和波源之间有相对运动,假如火车没有运动,观看者也没有运动,观看者感受的音调也就不会变化,也就是观看者感受到波源的频率不会变化；这个现象是奥地利物理学家多普勒（把这个现象叫做多普勒效应；形成概念：1808 1853）第一发觉的,因此我们多普勒效应：由于波源和观看者之间有相对运动,使观看者感到频率发生变化的现 象,叫做多普勒效应；过渡： 产生多普勒效应的根本缘由是什么呢？二、多普效应的定性说明 问题分析： 我们知道,发生多普勒效应时,波源本身的频率并没有变化,而波源和 观看者之间有相对运动时,观看者感受到波源的频率发生了变化,究竟什么是波源的频 率,什么是观看者感受到的频率呢？波源完成一次全振动,在介质中就能形成一个完整 的波形,所以波源的频率就是单位时间内由波源发处的完全波的个数；1波源的频率：波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数；2观看者接收到的频率：全波的个数；3定性说明观看者接收到的频率等于观看者在单位时间内接收到的完（1）假如波源和观看者相对于介质是静止名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案假如波源和观看者相对于介质是静止的,就波的频率就是波 源振动的频率,观看者所接收到的频率就是波源的振动频率,观 察者感受到波源的频率不发生变化；（2）假如波源或观看者相对于介质运动 设波源相对于介质不动,而观看者向着波源运动；观看者在 单位时间内接收到的完全波的个数增多,即观看者接收到的频率 变大；当观看者远离波源运动时,观看者在单位时间内接收到完 全波的个数削减,即接收到的频率变小；（3）设观看者相对于介质不动,而波源运动 这时,波源发出的波,其波面如下列图；波一经从波源发出,在匀称介质中就以球 面波的形式传播,球面波的球心就是发出该波时波源所在的位置；波源向右移动时,相当于波面的球心向右移动,所以,波源右 方的波面变得密集,左方的波面变得稀疏,也就是波源右方的波长 但波在介质中传播的速度并没有转变,观 变短, 左方的波长变长；察者在波源的右方时,即波源接近观看者时,观看者在单位时间内 接收到的完全波的个数增多,即接收到的频率增大；当观看者处在波源的左方时,即波源远离观看者时,观看者在单位时间内接收到的 完全波的个数削减,即接收到的频率减小；综上所述,当波源与观看者有相对运动时,假如二者相互接近,观看者接收到的频 率增大；假如二者远离,观看者接收到的频率减小；问题：怎样定量说明这种现象呢？三、多普勒效应的定量说明1设波源相对介质静止,观看者相对波源以速度 运动,也可能远离波源运动；（1）假如观看者向着波源方向运动v 运动,观看者可能向着波源方向名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 如图,某时刻观看者在名师精编优秀教案T,观看者运动到B 处接收A 处接收到波1,设经过时间到波 2,就 T即为观看者观测到的波的周期,由图甲及运动学学问可知：v波Tv Tv波T波源2 2 B A 1 得：Tv波vTv 波由 T1得：fv 波vfffv 波1 所以,观看者向着波源方向运动时,观看者观测到的频甲率增大,周期变小,即单位时间里接收到的波的个数增加；（2）假如观看者沿远离波源方向运动时如图, 当 vv 波时,某时刻观看者在 A 处接波源 A B 收到波 1,设经过时间 T,观看者运动到 B 处3 接收到波 2,就 T即为观看者观测到的波的周 2 3期,由图乙及运动学学问可知：乙 1 21v 波 T vT v 波 Tv 波得：T Tv 波 v由 T 1 得：f v 波 vf ff v 波当 v=v 波时,观看者始终随波向前运动接收不到其它的波,就 f=0；当 vv 波时,如丙图所示：某时刻观看者在 A 处接收到波 2,设经过时间 T,观察者运动到 B 处接收到波 1,就 T即为观看者观测到的波的周期,由图丙及运动学学问可知：名师归纳总结 vTv 波Tv波T第 4 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案3 A 2B 得：Tvv波Tv波由T1得：fvvv 波f波源f波3当 v 波v2v 波时, ff；2 当 v=2v波时, f=f；v 运动11 丙当 2v 波 v 时, ff；2设观看者相对介质静止,波源相对波源以速度（1）当波源远离观看者运动时波速与波源的运动无关,如图丁,观看者在 A 点相对介质静止,当波源以速度 v 远离观看者运动时,波源在一个周期 T 内移动的距离为 vT ,波传播的距离为 =v 波T,观察者接收到的波长为：v波vTv波TvTA f解得：fv 波vffS波源 S v 波（2）当波源向着观看者运动时丁1 2 1波速与波源的运动无关,如图戊, 观看者在 A波 T,观看者接收到点相对介质静止,当波源以速度v 向着观看者运动时,波源在一个周期T 内移动的距离为vT,波传播的距离为 =v的波长为：名师归纳总结 v波vTv波TvT波源 S SA 1第 5 页,共 6 页f解得：fvv 波vf波当 vv 波时, ff；戊1 2 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 当 v=v波时, ff；名师精编优秀教案当 v波v2v波时, ff；当 2v波 v 时, ff；即当波源远离观看者运动时,观看者观测到的频率变小；当波源向着观看者运动时,观看者观测到的频率可能变大,也可能变小；过渡：什么样的波才能发生多普勒效应呢？四、多普勒效应的应用1多普勒效应是波动过程共有的特点；不仅是机械波,以后要学到的电磁波和光波,也会发生多普勒效应；2多普勒效应的应用（1）有体会的铁路工人可以从火车的汽笛声判定火车的运动方向和快慢；（2）有体会的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判定飞行的炮弹是接近仍是远去；（3）交通警察先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,由此可指示汽车的速度；（4）由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判定遥远天体相对于地球的运 动速度 1963 年发觉的“ 红移” ；结论 多普勒效应是波动过程的共有特点；当波源和观看者有相对运动时就会发生多普勒 效应；二者相互接近,观看者接收到的频率增大；二者相互远离,观看者接收到的频率 减小；参考文献：1 人民训练出版社物理室编著物理其次册（必修加选修）北京：人民训练出版社, 2006.名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页