資源簡介

3.5 多普勒效應(yīng)
[課程標(biāo)準(zhǔn)]: 1.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識多普勒效應(yīng)；
2.能解釋多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因；
3.能列舉出多普勒效應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例。
[核心素養(yǎng)目標(biāo)]：
物理觀念： 理解多普勒效應(yīng)是由于波源和觀察者的相對運(yùn)動引起的，物質(zhì)性和運(yùn)動性；
科學(xué)思維： 能夠通過建模進(jìn)行分析多普勒效應(yīng)的成因；
科學(xué)探究： 能顧用所學(xué)知識解釋多普勒效應(yīng)的現(xiàn)象；
科學(xué)態(tài)度和責(zé)任： 能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象及其應(yīng)用。
[重點(diǎn)難點(diǎn)]： 產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的幾種情況和計算方式
[活動方案]：
活動一：聯(lián)系生活實(shí)際并觀看視頻體會和認(rèn)識多普勒效應(yīng)
火車向你駛來時，汽笛本身的音調(diào)如何變？人聽到的汽笛音調(diào)如何變？
火車離你而去時，汽笛本身的音調(diào)如何變？人聽到的汽笛音調(diào)如何變？
同是汽笛發(fā)聲為什么會產(chǎn)生兩種不同的現(xiàn)象呢？
定義：波源與觀察者互相 或者 時，接收到波的頻率都會發(fā)生 的現(xiàn)象。
什么叫頻率
聲音的音調(diào)由什么因素決定
波源的頻率------單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)
⑤ 觀察者接收到的頻率-----單位時間內(nèi)觀察者接收到完全波的個數(shù)
例題一：關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是（ ）
A．多普勒效應(yīng)是由波的干涉引起的
B．多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生改變
C．多普勒效應(yīng)是由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動而產(chǎn)生的
D．只有聲波才可產(chǎn)生多普勒效應(yīng)
練習(xí)1：關(guān)于多普勒效應(yīng)下列說法中正確的是（ ）
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)
活動二：閱讀材料思考多普勒效應(yīng)的成因：
1.閱讀圖3.5-2，利用模擬實(shí)驗(yàn)理解多普勒效應(yīng)。
(1)波源與觀察者相互靠近時，單位時間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目 ，觀察者觀測到的頻率 波源的頻率，即觀察到的頻率 ．
(2)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀察到的頻率 ．
思考：多普勒效應(yīng)是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生了變化，而波源發(fā)出的波的頻率并沒有改變。當(dāng)波源與觀察者相對靜止時，單位時間內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是 的，觀測到的頻率 波源振動的頻率．
2.多普勒效應(yīng)的成因：
聲源完成一次全振動，向外發(fā)出一個波長的波，頻率表示單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)。
而接收者聽到的聲音的音調(diào)，是由接收者接收到的頻率決定的，即單位時間接收到的完全波的個數(shù)決定的。
（注意）：波在介質(zhì)中的傳播速度(波速)仍為u——它只與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，與波源的運(yùn)動無關(guān).
波一經(jīng)從波源發(fā)出，在均勻介質(zhì)中就以球面波的形式傳播，球面波的球心就是發(fā)出該波時波源所在的位置．
波源向右運(yùn)動時，相當(dāng)于波面的球心向右運(yùn)動。所以，波源右方的波面變得密集，左方的波面變得稀疏．也就是說，波源右方的波長變短，左方的波長變長．
但波在介質(zhì)中的傳播速度并沒有改變，與波源的運(yùn)動無關(guān)。
根據(jù)上圖和波速的理解回答下列問題，并寫出觀察者接收到的頻率公式：
波源不動，觀察者相對波源運(yùn)動
觀察者不動，波源相對觀察者運(yùn)動
波源與觀察者同時相對于介質(zhì)運(yùn)動
例題二：關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說法正確的有 (　　)
A.只有機(jī)械波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)
B.機(jī)械波和電磁波不能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)
C.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化
D.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化
練習(xí)2：如圖所示為由波源S發(fā)出的波某一時刻在介質(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20 Hz，且不運(yùn)動，而觀察者在1 s內(nèi)由A運(yùn)動到B，觀察者接收到多少個完全波？
活動三：了解生活中多普勒效應(yīng)的應(yīng)用
(1)測量汽車速度
交通警車向行進(jìn)中的車輛發(fā)射 已知的超聲波，同時測量 波的頻率，根據(jù)反射波 的多少就能知道車輛的速度．
(2)測星球速度：測量星球上某些元素發(fā)出的光波的 ．然后與地球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照，可得星球的速度．
(3)測血液流速
向人體內(nèi)發(fā)射已知 的超聲波，超聲波被血管中的血液 后又被儀器接收，測出反射波的 變化，就能知道血流的速度．
例題三：下列技術(shù)應(yīng)用涉及到多普勒效應(yīng)的是（　　）
A．雷達(dá)定位 B．用超聲波檢測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡
C．醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速 D． 利用“共鳴箱”來使聲音增強(qiáng)
練習(xí)3：蝙蝠在洞穴中飛來飛去時，它利用超聲脈沖導(dǎo)航非常有效。這種超聲脈沖的頻率高于20 000 Hz，能持續(xù)1 ms或不到1 ms的短促發(fā)射，且每秒重復(fù)發(fā)射數(shù)次。假定蝙蝠的超聲脈沖發(fā)射頻率為39 000 Hz，在一次朝著表面平直的墻壁飛撲的期間，下列說法正確的是 (　　)
A.墻壁接收到的超聲脈沖頻率等于39 000 Hz
B.蝙蝠接收到的從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于墻壁接收的頻率
C.蝙蝠接收到的從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率大于墻壁接收的頻率
D.蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于39 000 Hz
課堂訓(xùn)練：1.在下列現(xiàn)象中，不可以用多普勒效應(yīng)解釋的有（　　）
A．雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲
B．超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化
C．觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低
D．測量星球上發(fā)出的光波頻率與地球上的同種元素靜止時發(fā)光頻率比較判斷星球的靠近或遠(yuǎn)離
2.上課時老師將一蜂鳴器固定在教鞭一端，然后使蜂鳴器迅速水平旋轉(zhuǎn)，蜂鳴器音調(diào)竟然忽高忽低變化，下列判斷正確的是(　 　)
A．旋轉(zhuǎn)時蜂鳴器發(fā)聲的頻率變化了 B．由于旋轉(zhuǎn)，改變了同學(xué)們聽到的聲音頻率
C．蜂鳴器音調(diào)變高時，一定是向遠(yuǎn)離觀察者的方向運(yùn)動 D．音調(diào)的忽高忽低是由波的干涉造成的
3.如圖所示，機(jī)械波的波源O的頻率為f，正沿左右方向做勻速直線運(yùn)動，圖中的若干個圓環(huán)表示同一時刻的波峰分布．下列說法正確的是(　　)
A．波源O正在向右運(yùn)動
B．若靜止的波接收器放置在上方，接收到該波的頻率小于f
C．若靜止的波接收器放置在下方，接收到該波的頻率等于f
D．無論靜止的波接收器放置何處，接收到該波的頻率都是f
4.在坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速v=200m/s。已知t=0時，波剛好傳播到x=40m處，如圖所示，在x=400m處有一接收器（圖中未畫出），則下列說法正確的是（　　）
A．波源開始振動時方向沿y軸正方向
B．從t=0開始經(jīng)過0.15s，x=40m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動路程為0.6m
C．接收器在t=0.8s時才能接收到此波
D．若波源向x軸負(fù)方向運(yùn)動，根據(jù)多普勒效應(yīng)，接收器接收到的波源頻率可能為11Hz
5.如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動5次，一邊沿x軸正方向勻速移動。x=0處是它的初始位置。圖示為恰經(jīng)10個周期時觀察到的水面波。則下列說法正確的是(　　)
A．位于x軸正方向一側(cè)的觀測者，接收頻率小于5Hz
B．位于x軸負(fù)方向一側(cè)的觀測者，接收頻率大于5Hz
C．水面波的傳播速度是0.2m/s，小球勻速移動的速度是0.1m/s
D．水面波的傳播速度是0.4m/s，小球勻速移動的速度是0.2m/s
6.正在報警的警鐘每隔0.5 s響一聲，一個人正坐在以60 km/h的速度向著警鐘行駛的車中，已知聲音在空氣中的速度為330 m/s，則這個人每分鐘能聽到幾聲警鐘？
7. 在高速公路上常用超聲波測速儀測量汽車的速度，測速儀是根據(jù)它發(fā)出并接收超聲波脈沖信號時間差來測出汽車速度的。設(shè)超聲波測速儀發(fā)出的脈沖信號的時間間隔為1s，超聲波在空氣中傳播的速度是340m/s。若汽車靜止時，超聲波測速儀所接收到的脈沖信號的時間間隔也為1s。問：
(1)當(dāng)超聲波測速儀所接收到的脈沖信號的時間間隔大于1s時，你能判定汽車是做怎樣的運(yùn)動嗎？反之又怎樣？
(2)若這一時間間隔為1.2s，則汽車行駛的速度是多少？

展開更多......

收起↑