【课件】多普勒效应 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

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1、听到的声音的音调在变化频率第三章第三章 机械波机械波5 5、多普勒效应、多普勒效应C CO ON NT TE EN NT TS S01010101 多普勒效应02020202多普勒效应的应用03030303目录典 型 例 题0404多普勒效应的分析一、多普勒效应一、多普勒效应1 1、定义：当波源和观察者之间有、定义：当波源和观察者之间有相对运动相对运动时，时，观察者会感到观察者会感到频率频率发生变化的现象，叫多普勒发生变化的现象，叫多普勒效应效应.18421842年，年，奥地利奥地利物理学家物理学家多普勒多普勒带着女儿在铁道带着女儿在铁道旁散步时就注意到了旁散步时就注意到了，当火车向你驶来时，

2、感觉当火车向你驶来时，感觉音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低。音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低。（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调调低）低）的现象。的现象。奥地利物理学家多普勒奥地利物理学家多普勒（1803185318031853）1 1、定义：当波源和观察者之间有、定义：当波源和观察者之间有相对运动相对运动时，观察者会感到时，观察者会感到频率频率发生变化发生变化的现象，叫多普勒效应的现象，叫多普勒效应.（1）波源频率：波源完成一次全振动就向外发出一个完整的波，波源频率就等于单位时间内发出完整波的个数（2）观察者接收到的频率：观察者

3、在单位时间内接收到的完整波的个数，此频率决定了我们听到的音调的高低（3）多普勒效应发生的原因：波源和观察者在二者连线上发生相对运动二、多普勒效应的分析二、多普勒效应的分析1、当波源和观察者保持相对静止时单位时间内，波源发出几个完全波，观察者就接到几个完全波，即观察者接收到的波的频率等于波源发出的波的频率设波源频率为设波源频率为f f源源，观察者接收到的频率为观察者接收到的频率为f f 观观。f源=f观不产生多普勒效应2、当波源静止，波速为V波，观察者以速度V观运动（1）当观察者靠近波源运动时，观察者接收到的波的频率 增大（2）当观察者远离波源运动时，观察者接收到的波的频率 减小注：当观察者远离

4、波源的速度V观大于或等于波速V波时，观察者 将接收不到波3、当观察者静止，波速为V波，波源以V源运动（V波不是V源）（1）当波源以速度V源靠近观察者时，观察者接收到的波的频率 增大（2）当波源以速度V源远离观察者时，观察者接收到的波的频率 变小运动和频率的关系波源的运动情况波源的运动情况观察者运动情况观察者运动情况频率的关系频率的关系波源静止波源静止观察者静止观察者静止观察观察者接者接收频收频率率波源波源的频的频率率波源静止波源静止观察者朝着波源观察者朝着波源运动运动波源静止波源静止观察者远离波源观察者远离波源运动运动波源朝着观察者运动波源朝着观察者运动观察者静止观察者静止波源远离观察者运动波

5、源远离观察者运动观察者静止观察者静止等于大于大于小于小于总之，总之，当波源与观察者有当波源与观察者有相对运动相对运动时：时：(1)(1)如果二者相互如果二者相互接近接近，观察者接收到的频率，观察者接收到的频率增大增大；(2)(2)如果二者相互如果二者相互远离远离，观察者接收到的频率，观察者接收到的频率减小减小。注意：注意：1 1、在在多多普普勒勒效效应应中中，波波源源的的频频率率是是不不改改变变的的，只只是是由由于于波波源源和和观观察察者之间有者之间有相对运动相对运动，观察者，观察者接收到的接收到的频率发生了变化频率发生了变化2 2、多多普普勒勒效效应应是是波波动动过过程程共共有有的的特特征征

6、，不不仅仅机机械械波波，电电磁磁波波和和光光波波也会发生多普勒效应也会发生多普勒效应 思考：当波源的速度V源等于声波的速度V波，会发生什么现象音障：当飞行器的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。此时，声波无法迅速传播开来，最终形成空气密度的一个突变面激波面。激波会增加空气对飞行器的阻力，这种因为音速造成的飞行障碍俗称音障思考：当波源的速度V源大于声波的速度V波，会发生什么现象音爆：一个以超音速前进的物体，朝观察者前进时，观察者不会听到声音，物体通过后，所产生的波（马赫锥）朝地面传来，波间的压力差会形成可听见的效应，也就是音爆三、多普勒效应的应用三、多普勒效应的应用1.1.有有经经验验的

7、的铁铁路路工工人人可可以以从从火火车车的的汽汽笛笛声声判判断断火火车车的的运运动动方方向向和和快快慢慢。有有经经验验的的战战士士可可以以从从炮炮弹弹飞飞行行时时的的尖尖叫叫声声判判断飞行的炮弹是接近还是远去。断飞行的炮弹是接近还是远去。2.2.利用多普勒效应测速利用多普勒效应测速 雷雷达达测测速速仪仪：交交通通警警察察向向行行进进中中的的汽汽车车发发射射一一个个已已知知频频率率的的电电磁磁波波（通通常常是是红红外外线线），波波被被运运动动的的汽汽车车反反射射回回来来时时，接接收收到到的的频频率率发发生生变变化化，由由此此可可指指示汽车的速度。示汽车的速度。3 3.医用医用“彩超彩超”医生向人体

8、内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度。这种方法俗称流的速度。这种方法俗称“彩超彩超”，可以检查心脏、大脑和眼，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。底血管的病变。4 4.测量其它星系向着还是远离地球运动的速率测量其它星系向着还是远离地球运动的速率理论和实验都证明，光波或电磁波都有多普勒效应，多普勒效应在理论和实验都证明，光波或电磁波都有多普勒效应，多普勒效应在科学技术中也有着广泛的应用。宇宙中的星球都在不停地运动。测量科学技

9、术中也有着广泛的应用。宇宙中的星球都在不停地运动。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，就可以算出星球靠近或远离我们的速度。光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度。哈勃望远镜哈勃望远镜拍摄星系拍摄星系5 5.军事应用：军事应用：脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪中国的歼中国的歼2020第五代隐身战机第五代隐身战机中国的武直中国的武直1919武装直升机武装直升机 1.1.关于多普勒效应下列说法中正确的是（关于多普勒效应下列说法中正确的是（）A A、只有声波才有多普勒

10、效应、只有声波才有多普勒效应B B、光波也有多普勒效应、光波也有多普勒效应C C、只有机械波才有多普勒效应、只有机械波才有多普勒效应D D、电磁波不能发生多普勒效应、电磁波不能发生多普勒效应B四、当堂训练四、当堂训练2.2.（多选）（多选）下列哪些现象属于多普勒效应下列哪些现象属于多普勒效应()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.炮弹迎面飞来炮弹迎面飞来,声音刺耳声音刺耳C.C.火车向你驶来时火车向你驶来时,音调变高音调变高;驶离你而去时驶离你而去时,音调变低音调变低D.D.大风中大风中,远处人的说话声时强时弱远处人的说话声时强时弱【正确答案】【正确答案】BC3.3.(

11、多选多选)关于多普勒效应关于多普勒效应,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.发生多普勒效应时发生多普勒效应时,观察者接收到的频率和波源的频率都变化了观察者接收到的频率和波源的频率都变化了B.B.发生多普勒效应时发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化观察者接收到的频率发生了变化,但波源的但波源的频率不变频率不变C.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.D.多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的,它适用于一它适用于一切波切波BCDBCD4.4.公路巡警开车在高速公

12、路上以公路巡警开车在高速公路上以100 km/h100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上的恒定速度巡查，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车的车速()A A高于高于100 km/h100 km/hB B低于低于100 km/h100 km/hC C等于等于100 km/h 100 km/h D D无法确定无法确定【正确答案】【正确答案】A5.5.下面哪

13、些应用是利用了多普勒效应（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天、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体相对于地球的运动速度B 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、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，根据接受到的频率发生的变化来知道汽车运动的汽车反射回来，根据接受到的频率发生的变化来知道汽车的速度的速度C C、铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况、铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况D D、有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声确定飞行炮弹

14、是接近还是、有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声确定飞行炮弹是接近还是远去远去ABD6.6.单音源发生器装置在小车上，其发音频率为单音源发生器装置在小车上，其发音频率为f f0 0。图。图1 1中小车沿一圆形跑中小车沿一圆形跑道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为f f1 1；图；图2 2中小车中小车沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上，丙在乙的右侧，沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上，丙在乙的右侧，观察者乙测得频率为观察者乙测得频率为f f2 2，观察者丙测得频率为，观察者丙测得频率为f f3 3，则（），则（）A

15、 AB BC CD Df f1 1时而大于时而大于f f0 0时而小于时而小于f f0 0，【正确答案】【正确答案】C7.7.如图所示，静止的雷达测速仪如图所示，静止的雷达测速仪a a发射频率为发射频率为f f0 0的超声波，该超声波被迎面的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车驶来的汽车b b反射后，又被反射后，又被a a接收到。则（）接收到。则（）A Aa a接收到接收到b b的反射波频率等于的反射波频率等于f f0 0B Ba a的发射波与的发射波与b b的反射波相遇会发生干涉的反射波相遇会发生干涉C C反射波在空气中的传播速度与反射波在空气中的传播速度与b b运动速度有关运动速度有关D Da

16、 a根据接收到的反射波的频率可确定根据接收到的反射波的频率可确定b b的速度的速度【正确答案】【正确答案】D8.8.(多选多选)如图所示如图所示,男同学站立不动吹口哨男同学站立不动吹口哨,一位女同学坐在秋一位女同学坐在秋千上来回摆动千上来回摆动,下列关于女同学的感受的说法正确的是下列关于女同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运动过程中运动过程中,她感觉哨声音调变高她感觉哨声音调变高B.B.女同学从女同学从E E向向D D运动过程中运动过程中,她感觉哨声音调变高她感觉哨声音调变高C.C.女同学从女同学从C C点向点向D D点运动时点运动时,她感觉哨声音调不变她感觉

17、哨声音调不变D.D.女同学从女同学从C C点向点向B B点运动时点运动时,她感觉哨声音调变低她感觉哨声音调变低ADAD9.9.如下图由波源如下图由波源S S发出的波某一时刻在介质平面中的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。设波源频率为情形，实线为波峰，虚线为波谷。设波源频率为10Hz10Hz，且不运动，而观察者，且不运动，而观察者1S1S内由内由A A运动到运动到B B，观察者接收，观察者接收到多少个完全波？设波速为到多少个完全波？设波速为340m/s340m/s。则要让观察者完。则要让观察者完全接受不到波，他要怎样运动？全接受不到波，他要怎样运动？B答案答案:接收接收

18、9 9个完全波个完全波远离波源以远离波源以340m/s340m/s的速度运动的速度运动10.10.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的恒定速度巡查的恒定速度巡查,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电磁波,结果该电磁波被那辆轿车反射回来时结果该电磁波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。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/h,100 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的速度行进的速度行进,反射回的频率应怎样变化反射回的频率应怎样变化?【解析】(1)选C。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。(2)因巡警车接收到的频率变低,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,故轿车超速。(3)若轿车以20 m/s的速度行进,此时巡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。