《多普勒效应》.ppt

多普勒效应多普勒效应北京市中关村中学北京市中关村中学 应发宝应发宝*1生活中的现象生活中的现象*2问题问题1 1：波源发出的音调波源发出的音调(f(f源源)发生了变化吗？我们发生了变化吗？我们（观察者）接收到的音调（观察者）接收到的音调（f f观观）发生变化了吗？是发生变化了吗？是什么原因造成的？什么原因造成的？*3 由于波源和观察者之间的相对由于波源和观察者之间的相对运动，使运动，使观察者接受到的频率会发观察者接受到的频率会发生变化生变化的现象叫的现象叫多普勒效应多普勒效应（18421842）一、多普勒效应现象一、多普勒效应现象b奥地利奥地利.多普勒多普勒*4二、探究多普勒效应的成因二、探究多普勒效应的成因1.1.实验定性探究实验定性探究*5 问题问题2 2：我们应怎样做才能利用现有实验器材我们应怎样做才能利用现有实验器材在室内进行重现该现象？在室内进行重现该现象？相对运动物几种情况：相对运动物几种情况：波源波源观察者观察者频率的关系频率的关系1.1 静止静止静止静止f收收f源源1.2 静止静止靠近波源靠近波源1.3 静止静止远离波源远离波源1.4 靠近观察者靠近观察者静止静止1.5 远离观察者远离观察者静止静止等于等于等于等于大于大于大于大于小于小于小于小于观察者运动，使声波相对观察者的传播速度发生了变化，观察者运动，使声波相对观察者的传播速度发生了变化，从而观察者接受到的频率发生了变化，而波源的频率是从而观察者接受到的频率发生了变化，而波源的频率是不变的。不变的。*6 问题问题3 3：既然多普勒效应是在波源与观察者之间有相既然多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时发生的。那么，波源与观察者相对运动在现对运动时发生的。那么，波源与观察者相对运动在现实生活中有哪几种基本情况？实生活中有哪几种基本情况？*问题问题4 4：如果观察者不动，波源运动，情况又会怎样呢？如果观察者不动，波源运动，情况又会怎样呢？你见过你见过“蜻蜓点水，紫燕穿波蜻蜓点水，紫燕穿波”吗？吗？波面之间会波面之间会有什么现象？（猜测）有什么现象？（猜测）*71.4 1.4 观察者相对介质不动，波源靠近观察者运动观察者相对介质不动，波源靠近观察者运动（同一直线）（同一直线）*81.5 1.5 观察者相对介质不动，波源远离观察者运动观察者相对介质不动，波源远离观察者运动（同一直线）（同一直线）*9总结：运动和两种频率的关系？总结：运动和两种频率的关系？波源运动波源运动（变波（变波）观察者运动观察者运动（变波速）（变波速）频率的关系频率的关系静止静止静止静止f收收f源源静止静止靠近波源靠近波源静止静止远离波源远离波源靠近观察者靠近观察者静止静止远离观察者远离观察者静止静止等于等于等于等于大于大于大于大于大于大于大于大于小于小于小于小于小于小于小于小于波源运动，使波面之间的波长发生了变化，从而观察者波源运动，使波面之间的波长发生了变化，从而观察者接受到的频率发生了变化，而波源的频率是不变的。接受到的频率发生了变化，而波源的频率是不变的。*10 问题问题5 5：从运动学的角度看，声波的传播和观察者从运动学的角度看，声波的传播和观察者的运动之间具有的运动之间具有两物运动追击相遇两物运动追击相遇特征。特征。能否应用解决追及相遇问题的方法来迁移解决多能否应用解决追及相遇问题的方法来迁移解决多普勒效应现象？普勒效应现象？通常解决追击相遇问题采用什么方法？通常解决追击相遇问题采用什么方法？*问问1 1：这两物分别做什么运这两物分别做什么运动？动？两者初位置有什么关系？两者初位置有什么关系？如何画出运动情景图？如何画出运动情景图？多普勒效应实质：追击相遇多普勒效应实质：追击相遇122.2.定量探究定量探究 问问2 2：如果在如果在0 0时刻波源按了一下喇叭，声波传播时刻波源按了一下喇叭，声波传播的的S-tS-t图如何画图如何画?经时间间隔经时间间隔T T0 0再按了一下喇叭，声波传播的再按了一下喇叭，声波传播的S-tS-t图图又如何画出又如何画出?观察者两次听到声音的时间间隔观察者两次听到声音的时间间隔 T T收收 如何表示如何表示？问题问题6 6：由由 可知，可知，当三者都匀速时，当三者都匀速时，f f收收是恒定值。那为什么火车从身边匀速驶过时，音调是恒定值。那为什么火车从身边匀速驶过时，音调（频率）是变化的？（频率）是变化的？结论：对于机械波，三者必须是径向（同线）相对运动结论：对于机械波，三者必须是径向（同线）相对运动*13实验探究：声音传感器、蜂鸣器实验探究：声音传感器、蜂鸣器3 3实验检验实验检验注意安静！注意安静！*14三、多普勒效应的应用三、多普勒效应的应用多普勒效应是波动过程共有的特征多普勒效应是波动过程共有的特征*15问题问题7 7：你们知道生活中有哪些应用？：你们知道生活中有哪些应用？问题问题8 8：当观察者远离速率当观察者远离速率U U观观vv渐变时，接收到的频率渐变时，接收到的频率?当波源靠近速率当波源靠近速率U U源源vv渐变时，接收到的频率渐变时，接收到的频率?人耳能听见的范围人耳能听见的范围?四四.适用范围适用范围当当vUvU源源、vUvU观观 时，时，f f收收 为正，产生多普勒效应为正，产生多普勒效应（物理现象与规律的相对性、（物理现象与规律的相对性、量变与质变的辩证统一性）量变与质变的辩证统一性）*16 极端应用：极端应用：如果如果U源源 v波波 时（超音速），所有的波前都被时（超音速），所有的波前都被挤压而聚集在一个圆锥面上，飞机突破音障时就会出现挤压而聚集在一个圆锥面上，飞机突破音障时就会出现音爆音爆.马马赫赫锥锥*17小结小结一、多普勒效应一、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，这样的现象率的变化，这样的现象叫多普勒效应叫多普勒效应二、探究多普勒效应成应二、探究多普勒效应成应 声源与我们有相对运动时，听到的音调会发生变化。声源与我们有相对运动时，听到的音调会发生变化。三速同向三速同向三、多普勒效应的应用三、多普勒效应的应用*18谢谢大家*191.1 1.1 波源和观察者相对介质都静止不动，即二者没有相对运动波源和观察者相对介质都静止不动，即二者没有相对运动*20*1.2 1.2 波源相对介质不动，观察者朝波源运动（同一直线）波源相对介质不动，观察者朝波源运动（同一直线）*21*1.3 1.3 波源相对介质不动，观察者远离波源运动波源相对介质不动，观察者远离波源运动（同一直线）（同一直线）*22*多普勒效应的应用多普勒效应的应用1多普勒测多普勒测(流流)速速:红外线红外线*23多普勒彩超多普勒彩超多普勒效应的应用多普勒效应的应用2 医学研究和临床诊断中使用的超声血流测量仪、超声心医学研究和临床诊断中使用的超声血流测量仪、超声心脏测量仪、超声胎心检查仪等脏测量仪、超声胎心检查仪等*24多普勒雷达多普勒效应的应用多普勒效应的应用3卫星定位卫星定位*25红移红移-哈勃定律哈勃定律V=H r-宇宙大爆炸宇宙大爆炸多普勒效应的应用多普勒效应的应用4*26VURVT0T收收gabcdef hkI实质：追击相遇实质：追击相遇+*272.2.定量探究定量探究 问问2 2：如果在如果在0 0时刻波源按了时刻波源按了一下喇叭，声波传播的一下喇叭，声波传播的S-tS-t图如何画图如何画?经时间间隔经时间间隔T T0 0再按了一下喇叭，再按了一下喇叭，声波传播的声波传播的S-tS-t图又如何画出图又如何画出?观察者两次听到声音的时间观察者两次听到声音的时间间隔间隔 T T收收 如何表示如何表示？*