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(共38張PPT)
人教版（2019）高中物理選擇性必修第一冊(cè)
第三章 機(jī)械波
3.5 多普勒效應(yīng)
授課人：揚(yáng)帆起航
CONTENTS
01
多普勒效應(yīng)
02
多普勒效應(yīng)的應(yīng)用
03
目錄
典型例題
04
多普勒效應(yīng)的解釋
01
多普勒效應(yīng)
機(jī) 械 波
聽(tīng)
【問(wèn)題探究】
一列火車勻速駛過(guò),這時(shí)站在路旁的工人師傅聽(tīng)到火車聲聲波的頻率等于火車
產(chǎn)生的聲波的頻率嗎 為什么
現(xiàn)象：當(dāng)火車向你駛來(lái)時(shí)，感覺(jué)音調(diào)變
高；當(dāng)火車離你遠(yuǎn)去時(shí)，感覺(jué)音調(diào)變低。
（音調(diào)由頻率決定，頻率高音調(diào)高；頻率低音低）．
原因:多普勒效應(yīng)。
多普勒效應(yīng)：
當(dāng)波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者會(huì)感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫多普勒效應(yīng).
一、多普勒效應(yīng)
奧地利物理學(xué)家多普勒（1803——1853）
看下面兩段錄像，注意仔細(xì)聽(tīng)聲音
除音量大小以外的變化。
02
多普勒效應(yīng)的解釋
機(jī) 械 波
二、多普勒效應(yīng)的解釋
1）波源振動(dòng)頻率f：
波源單位時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)次數(shù)
2）接收器的接收頻率f ′ :
接收器單位時(shí)間接收到的完整波數(shù)目
幾個(gè)基本概念
波 源 的 頻 率
f
觀察者接收到的頻率
f’
究竟運(yùn)動(dòng)和頻率的關(guān)系如何？
1、當(dāng)波源和觀察者都相對(duì)介質(zhì)靜止時(shí)
S
A
設(shè)波源頻率為f, 觀察者接收到的頻率為f ′
1、當(dāng)波源和觀察者都相對(duì)介質(zhì)靜止時(shí)
2、波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)
(1)觀察者朝波源運(yùn)動(dòng)時(shí)
B
A
S
設(shè)波源頻率為f, 觀察者接收到的頻率為f ′
2、波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)
(1)觀察者朝波源運(yùn)動(dòng)時(shí)
2、波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)
(2)觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)
B
A
S
設(shè)波源頻率為f, 觀察者接收到的頻率為f ′
2、波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)
(2)觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)
3、觀察者不動(dòng) (1)波源向著觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)
設(shè)波源頻率為f, 觀察者接收到的頻率為f ′
3、觀察者不動(dòng) (2)波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)
設(shè)波源頻率為f, 觀察者接收到的頻率為f ′
究竟運(yùn)動(dòng)和頻率的關(guān)系
波源的運(yùn)動(dòng)情況 觀察者運(yùn)動(dòng)情況 頻率的關(guān)系
波源靜止 觀察者靜止 觀察者接收頻率 波源的頻率
波源靜止 觀察者朝著波源運(yùn)動(dòng)
波源靜止 觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)
波源朝著觀察者運(yùn)動(dòng) 觀察者靜止
波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng) 觀察者靜止
★
★
★
★
★
等于
大于
大于
小于
小于
總之，當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)：
如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；
如果二者相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小。
生活中的多普勒效應(yīng)
注意：
1、在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者感到頻率發(fā)生了變化．
2、多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)．
03
多普勒效應(yīng)的應(yīng)用
機(jī) 械 波
1.有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運(yùn)動(dòng)方向和快慢。有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士可以從炮彈飛行時(shí)的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)去。
三、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用
2.利用多普勒效應(yīng)測(cè)速
雷達(dá)測(cè)速儀：交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波（通常是紅外線），波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來(lái)時(shí)，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車的速度。
3.醫(yī)用“彩超”
醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度。這種方法俗稱“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。
4.測(cè)量其它星系向著還是遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率
理論和實(shí)驗(yàn)都證明，光波或電磁波都有多普勒效應(yīng)，多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用。宇宙中的星球都在不停地運(yùn)動(dòng)。測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，就可以算出星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度。
哈勃望遠(yuǎn)鏡
拍攝星系
5.軍事應(yīng)用：脈沖多普勒雷達(dá)，多譜勒導(dǎo)航儀
中國(guó)的殲20第五代隱身戰(zhàn)機(jī)
中國(guó)的武直19武裝直升機(jī)
光波的多普勒效應(yīng)
04
典 型 例 題
機(jī) 械 波
1.關(guān)于多普勒效應(yīng)下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A、只有聲波才有多普勒效應(yīng)
B、光波也有多普勒效應(yīng)
C、只有機(jī)械波才有多普勒效應(yīng)
D、電磁波不能發(fā)生多普勒效應(yīng)
B
2.(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng),下列說(shuō)法中正確的是(　 　)
A.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),觀察者接收到的頻率和波源的頻率都變化了
B.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化,但波源的頻率不變
C.多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的
D.多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的,它適用于一切波
BCD
3.下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)（ ）
A、利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來(lái)判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度
B、交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來(lái)，根據(jù)接受到的頻率發(fā)生的變化來(lái)知道汽車的速度
C、鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)行情況
D、有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲確定飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去
ABD
4.(多選)如圖所示,男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨,一位女同學(xué)坐在秋千上來(lái)回?cái)[動(dòng),下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說(shuō)法正確的是(　　)
A.女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高
B.女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高
C.女同學(xué)從C點(diǎn)向D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),她感覺(jué)哨聲音調(diào)不變
D.女同學(xué)從C點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),她感覺(jué)哨聲音調(diào)變低
AD
5.如下圖由波源S發(fā)出的波某一時(shí)刻在介質(zhì)平面中的情形，實(shí)線為波峰，虛線為波谷。設(shè)波源頻率為10Hz，且不運(yùn)動(dòng)，而觀察者1S內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B，觀察者接收到多少個(gè)完全波？設(shè)波速為340m/s。則要讓觀察者完全接受不到波，他要怎樣運(yùn)動(dòng)？
B
答案:
接收9個(gè)完全波
遠(yuǎn)離波源以340m/s的速度運(yùn)動(dòng)
6. 公路巡警開(kāi)車在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查,在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波,結(jié)果該電磁波被那輛轎車反射回來(lái)時(shí),巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低。
(1)此現(xiàn)象屬于 (　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.波的衍射 B.波的干涉
C.多普勒效應(yīng) D.波的反射
(2)若該路段限速為100 km/h,則轎車是否超速
(3)若轎車以20 m/s的速度行進(jìn),反射回的頻率應(yīng)怎樣變化
【解析】
(1)選C。巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低,此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)。
(2)因巡警車接收到的頻率變低,由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離,而巡警車車速恒定又在后面,可判斷轎車車速比巡警車車速大,故轎車超速。
(3)若轎車以20 m/s的速度行進(jìn),此時(shí)巡警車與轎車在相互靠近,由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)變高。

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