人教版高中物理 12.5 多普勒效应课件 新人教选修34 (2).ppt

2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一82021/8/9 星期一9一、理解多普勒效应一、理解多普勒效应2021/8/9 星期一101.1.多普勒效应的产生多普勒效应的产生声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波全波.频率表示单位时间内完成的全振动的次数频率表示单位时间内完成的全振动的次数.因此波源的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位时间内接收到的完全波的个数决定的.(1)(1)波源和观察者相对静止波源和观察者相对静止.观察者接收到的频率等于波源的观察者接收到的频率等于波源的频率频率.2021/8/9 星期一11(2)(2)波源和观察者有相对运动波源和观察者有相对运动.观察者在单位时间内接收到的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者如果相互远离，观察者接收到的频率减小.2021/8/9 星期一122.2.多普勒效应是波的特性，不只是机械波会产生多普勒效应，多普勒效应是波的特性，不只是机械波会产生多普勒效应，后面所学的光波、电磁波也会产生这一现象后面所学的光波、电磁波也会产生这一现象.2021/8/9 星期一13 发生多普勒效应是由于波源与观察者发生了相发生多普勒效应是由于波源与观察者发生了相对运动，而不是波源的运动或观察者运动对运动，而不是波源的运动或观察者运动.2021/8/9 星期一14【典例【典例1 1】假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是】假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是确的是()()A.A.当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 Hz300 HzB.B.当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz300 HzC.C.当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 Hz300 HzD.D.当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300 Hz300 Hz2021/8/9 星期一15 【解题指导】【解题指导】解答本题应把握以下两点：解答本题应把握以下两点：2021/8/9 星期一16【标准解答】【标准解答】选选A A、D.D.当汽车向你驶来时，两者距离减小，你当汽车向你驶来时，两者距离减小，你接收的声波个数增多，频率升高，将大于接收的声波个数增多，频率升高，将大于300 Hz300 Hz，故，故A A选项正选项正确；当汽车和你擦身而过后，两者距离变大，你接收的声波确；当汽车和你擦身而过后，两者距离变大，你接收的声波个数减少，频率降低，将小于个数减少，频率降低，将小于300 Hz300 Hz，故，故D D选项正确选项正确.2021/8/9 星期一17【规律方法】【规律方法】观察者接收到的频率的判断观察者接收到的频率的判断(1)(1)声音的音调取决于频率，频率高则音调高，频率低则音调声音的音调取决于频率，频率高则音调高，频率低则音调低低.(2).(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收的频率大于当波源与观察者相互靠近时，观察者接收的频率大于波源频率，音调变高；反之，观察者接收的频率小于波源频波源频率，音调变高；反之，观察者接收的频率小于波源频率，音调变低率，音调变低.2021/8/9 星期一18二、发生多普勒效应的几种情况二、发生多普勒效应的几种情况2021/8/9 星期一212021/8/9 星期一22 (1)(1)无论什么情况，发生多普勒效应时，波源与无论什么情况，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，接收到的频率变低频率变高，相互远离时，接收到的频率变低.(2)(2)多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远，而是取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决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向.2021/8/9 星期一23【典例【典例2 2】公路巡警开车在高速公路上以】公路巡警开车在高速公路上以100 km/h100 km/h的恒定速度的恒定速度巡查，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车接收到的电磁波频率比发出时低.(1)(1)此现象属于此现象属于()()A.A.波的衍射波的衍射 B.B.波的干涉波的干涉C.C.多普勒效应多普勒效应 D.D.波的反射波的反射(2)(2)若该路段限速为若该路段限速为100 km/h100 km/h，则轿车是否超速？，则轿车是否超速？(3)(3)若轿车以若轿车以20 m/s20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？的速度行进，反射回的频率应怎样变化？2021/8/9 星期一24 【解题指导】【解题指导】解答本题可按以下思路进行分析：解答本题可按以下思路进行分析：2021/8/9 星期一25【标准解答】【标准解答】(1)(1)选选C.C.巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应此现象为多普勒效应.(2).(2)因警车接收到的频率变低，由多普因警车接收到的频率变低，由多普勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速大，故该车超速可判断轿车车速比警车车速大，故该车超速.(3).(3)若该车以若该车以20 20 m/sm/s的速度行进时，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效的速度行进时，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应变高应知反射回的频率应变高.2021/8/9 星期一26【典例】下面哪些应用是利用了多普勒效应【典例】下面哪些应用是利用了多普勒效应()()A.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天体相对于地球的运动速度B.B.交通警向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被交通警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，根据接收到的频率发生的变化，就知运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理道汽车的速度，以便于进行交通管理C.C.铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D.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是远去2021/8/9 星期一30【解题指导】【解题指导】利用多普勒效应产生的原因进行判断利用多普勒效应产生的原因进行判断.【标准解答】【标准解答】选选A A、B B、D.D.凡是波都具有多普勒效应，因此利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地球的运动速用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对地球的运动速度，故度，故A A选项利用了多普勒效应选项利用了多普勒效应.被反射的电磁波，相当于一被反射的电磁波，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，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，故应的计算公式可以求出运动物体的速度，故B B选项利用了多普选项利用了多普勒效应勒效应.对于对于C C选项，铁路工人是根据振动的强弱而对列车的选项，铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动做出判断的，故运动做出判断的，故C C没有利用多普勒效应没有利用多普勒效应.炮弹飞行，与空炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，故有关，故D D选项利用了多普勒效应选项利用了多普勒效应.2021/8/9 星期一31一、选择题一、选择题1.1.有经验的铁路养护人员可以根据火车鸣笛的声音判断火车有经验的铁路养护人员可以根据火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向的行驶方向.他所利用的应是他所利用的应是()()A.A.声波的干涉现象声波的干涉现象 B.B.声波的衍射现象声波的衍射现象C.C.声波的多普勒效应声波的多普勒效应 D.D.声波的反射现象声波的反射现象【解析】【解析】选选C.C.据多普勒效应现象据多普勒效应现象,当火车靠近养护人员时当火车靠近养护人员时,他他听到的声音音调较高听到的声音音调较高,火车远离养护人员时火车远离养护人员时,他听到的声音音他听到的声音音调较低调较低.2021/8/9 星期一322.2.关于多普勒效应，以下说法正确的有关于多普勒效应，以下说法正确的有()()A.A.只有机械波才能发生多普勒效应只有机械波才能发生多普勒效应B.B.机械波、电磁波、光波等均能产生多普勒效应机械波、电磁波、光波等均能产生多普勒效应C.C.产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D.D.产生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化产生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化【解析】【解析】选选B B、D.D.多普勒效应是波动过程共有的特征，无论是多普勒效应是波动过程共有的特征，无论是机械波、电磁波还是光波都会发生多普勒效应机械波、电磁波还是光波都会发生多普勒效应.产生多普勒效产生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化，而波源的频率不应的原因是观察者接收的频率发生了变化，而波源的频率不变，故变，故B B、D D正确，正确，A A、C C错误错误.2021/8/9 星期一333.3.超声波由于具有不同于可闻声波的特性，在现代生产技术超声波由于具有不同于可闻声波的特性，在现代生产技术和科学研究中有许多重要应用和科学研究中有许多重要应用.下列选项中，属于超声波的应下列选项中，属于超声波的应用的是用的是()()A.A.探查几米厚的金属内部的缺陷探查几米厚的金属内部的缺陷B.B.把普通水变成雾气喷到房间的空气中把普通水变成雾气喷到房间的空气中C.C.探查人体内部的各种器官、组织等有无异常探查人体内部的各种器官、组织等有无异常D.D.进行人体按摩，治疗神经痛等疾患进行人体按摩，治疗神经痛等疾患【解析】【解析】选选A A、B B、C C、D.AD.A、C C是利用超声波的穿透本领和反射是利用超声波的穿透本领和反射特性，特性，B B、D D是利用超声波在液体中传播时液压冲击的特性是利用超声波在液体中传播时液压冲击的特性.2021/8/9 星期一344.(20114.(2011长沙高二检测长沙高二检测)如图所示，如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学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学的感受的说法正确的是()()A.A.女同学从女同学从A A向向B B运动过程中，她感觉运动过程中，她感觉哨声音调变高哨声音调变高B.B.女同学从女同学从E E向向D D运动过程中，她感觉哨声音调变高运动过程中，她感觉哨声音调变高C.C.女同学在女同学在C C点向右运动时，她感觉哨声音调不变点向右运动时，她感觉哨声音调不变D.D.女同学在女同学在C C点向左运动时，她感觉哨声音调变低点向左运动时，她感觉哨声音调变低2021/8/9 星期一35【解析】【解析】选选A A、D.D.女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速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，她感到音调变低声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低.选项选项A A、D D正确，正确，B B、C C错误错误.2021/8/9 星期一365.5.下列哪些现象是多普勒效应下列哪些现象是多普勒效应()()A.A.远去的汽车声音越来越小远去的汽车声音越来越小B.B.炮弹迎面飞来，声音刺耳炮弹迎面飞来，声音刺耳C.C.火车向你驶来时，音调变高，远离你而去时，音调变低火车向你驶来时，音调变高，远离你而去时，音调变低D.D.大风中，远处人的说话声时强时弱大风中，远处人的说话声时强时弱【解析】【解析】选选B B、C.C.声波音调的高低由其频率决定，根据多普勒声波音调的高低由其频率决定，根据多普勒效应，当声源与观察者发生相对运动时，观察者听到的声音效应，当声源与观察者发生相对运动时，观察者听到的声音会变化，会变化，B B、C C正确正确.声音的强弱由声波的能量决定，声源越近，声音的强弱由声波的能量决定，声源越近，声波能量越大，听起来越响亮，但音调不一定变化，声波能量越大，听起来越响亮，但音调不一定变化，A A、D D项项不是由多普勒效应造成的，故选择不是由多普勒效应造成的，故选择B B、C.C.2021/8/9 星期一376.6.蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效.这种超声脉冲是持续这种超声脉冲是持续1 ms1 ms或不到或不到1 ms1 ms的短促发射，且每秒重的短促发射，且每秒重复发射几次复发射几次.假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz39 000 Hz，在，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列判断正确的是一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列判断正确的是()()A.A.墙壁接收到的超声脉冲频率等于墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 Hz39 000 HzB.B.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率的频率C.C.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率的频率D.D.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hz39 000 Hz2021/8/9 星期一38【解析】【解析】选选C.C.由于蝙蝠向墙壁靠近，所以墙壁接收的频率大由于蝙蝠向墙壁靠近，所以墙壁接收的频率大于于39 000 Hz39 000 Hz，蝙蝠接收到墙反射的频率也大于墙接收的频率，蝙蝠接收到墙反射的频率也大于墙接收的频率.所以所以C C正确正确.2021/8/9 星期一397.7.如图所示，为一波源如图所示，为一波源O O做匀速直线运做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况，动时在均匀介质中产生球面波的情况，则则()()A.A.该波源正在移向该波源正在移向a a点点B.B.该波源正在移向该波源正在移向b b点点C.C.在在a a处观察处观察,波的频率变低波的频率变低D.D.在在b b处观察处观察,波的频率变低波的频率变低2021/8/9 星期一40【解析】【解析】选选A A、D.D.此题考查的是多普勒效应的模型及原理此题考查的是多普勒效应的模型及原理.波波源在某一位置产生一列波面后，该波面以该位置为球心，以源在某一位置产生一列波面后，该波面以该位置为球心，以波速作为传播速度向外传播，反之，由波面可确定出该波面波速作为传播速度向外传播，反之，由波面可确定出该波面的产生位置，即波源的产生位置，即波源.波面半径大，表示产生时间早，传播波面半径大，表示产生时间早，传播时间长时间长.对照图示，可确定出波源由右向左运动，故对照图示，可确定出波源由右向左运动，故A A项正确，项正确，B B错误错误.由于观察者不动，故波面经过观察者的速度等于波速，由于观察者不动，故波面经过观察者的速度等于波速，而在而在a a处观察时，相邻波面间距比波源不动时的间距小，因处观察时，相邻波面间距比波源不动时的间距小，因而经过观察者时间的间隔短，频率大，同理在而经过观察者时间的间隔短，频率大，同理在b b处时间间隔处时间间隔长，频率小，故选项长，频率小，故选项C C错误，错误，D D正确正确.2021/8/9 星期一418.8.频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动.以以u u表示声源的速度，表示声源的速度，v v表示声波的速度表示声波的速度(uv)(uv)，f f表示接收器接收表示接收器接收到的频率到的频率.若若u u增大，则增大，则()()A.fA.f增大，增大，v v增大增大 B.f B.f增大，增大，v v不变不变C.fC.f不变，不变，v v增大增大 D.f D.f减小，减小，v v不变不变【解析】【解析】选选B.B.当声源向着接收器运动的速度增大时，声源的当声源向着接收器运动的速度增大时，声源的频率不变，声波的传播速度不变，接收器接收到的频率增大，频率不变，声波的传播速度不变，接收器接收到的频率增大，因此因此B B正确正确.2021/8/9 星期一42二、非选择题二、非选择题9.9.随着科技的发展和作战的需要，现在的战斗机飞得越来越随着科技的发展和作战的需要，现在的战斗机飞得越来越快，甚至有些飞机的速度超过了声音在空气中的传播速度快，甚至有些飞机的速度超过了声音在空气中的传播速度.假假设某爆炸声在空气中的传播速度为设某爆炸声在空气中的传播速度为340 m/s340 m/s，一架战斗机正在，一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行，要使飞行员听不到爆炸声，飞机飞爆炸点附近远离它飞行，要使飞行员听不到爆炸声，飞机飞行的速度至少多大？行的速度至少多大？2021/8/9 星期一43【解析】【解析】要使飞行员恰好听不到爆炸声，即飞行员正好一个要使飞行员恰好听不到爆炸声，即飞行员正好一个声波也接收不到，则他随飞机运动的速度应与波峰前进的速声波也接收不到，则他随飞机运动的速度应与波峰前进的速度一样，即飞机应以度一样，即飞机应以340 m/s340 m/s的声速飞行远离爆炸点的声速飞行远离爆炸点.答案：答案：340 m/s340 m/s2021/8/9 星期一4410.10.如图为由波源如图为由波源S S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz20 Hz，且不运动，且不运动，而观察者在而观察者在1 s1 s内由内由A A运动到运动到B B，观察者接收到多少个完全波？，观察者接收到多少个完全波？2021/8/9 星期一45【解析】【解析】观察者在单位时间内接收到的完全波的个数等于观观察者在单位时间内接收到的完全波的个数等于观察者接收到的频率察者接收到的频率.如果观察者不动，则如果观察者不动，则1 s1 s内，观察者接收内，观察者接收的完全波的个数应为的完全波的个数应为2020个，然而当观察者从个，然而当观察者从A A运动到运动到B B的过程的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1 1个，即他个，即他只接收到只接收到1919个完全波个完全波.答案：答案：1919个个 2021/8/9 星期一46Thank you!Thank you!2021/8/9 星期一472021/8/9 星期一48