資源簡介

第三章 機(jī)械波
第5節(jié) 多普勒效應(yīng)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1. 知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別。
2. 知道什么是多普勒效應(yīng)。
3. 知道多普勒效應(yīng)是在波源和觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的。
4. 能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象。
重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn)
1. 知道波源的頻率與觀察者接受到的波的頻率的區(qū)別。
2. 知道多普勒效應(yīng)是在波源和觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí)產(chǎn)生的。
難點(diǎn)
波源與觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的頻率變化的分析。
自主探究
1.奧地利物理學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn):波源和觀察者互相① 或互相② 時(shí),接收到的波的頻率都③ 的現(xiàn)象叫作多普勒效應(yīng)
2.當(dāng)波源與觀察者相對靜止時(shí),接收的頻率④ 波源振動(dòng)的頻率;當(dāng)波源與觀察者互相靠近時(shí),接收的頻率⑤ 波源振動(dòng)的頻率;當(dāng)波源與觀察者互相遠(yuǎn)離時(shí),接收的頻率
⑥ 波源振動(dòng)的頻率
3.交通警車通過分析行進(jìn)車輛⑦ 頻率的⑧ 確定車輛的速度;通過對比運(yùn)動(dòng)天體和地球上同種元素發(fā)射的光波的⑨ 的不同來確定天體的速度。
答案：①靠近 ②遠(yuǎn)離 ③發(fā)生變化 ④等于 ⑤大于 ⑥小于 ⑦反射波 ⑧變化 ⑨頻率
預(yù)習(xí)檢測
1.關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是( )
A.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化
B.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者的聽力出現(xiàn)了問題
C.甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發(fā)出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率
D.將哈勃太空望遠(yuǎn)鏡接收到的來自遙遠(yuǎn)星系上的某種原子光譜，與地球上同種原子的光譜相比較，光譜中各條譜線的波長均變長（稱為哈勃紅移），這說明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去
2.當(dāng)火車進(jìn)站鳴笛時(shí),我們在車站聽到的聲音的頻率和音調(diào)( )
A.變低,變高 B.不變,變高
C.變高,變高 D.不知聲速和火車車速,不能判斷
3.有經(jīng)驗(yàn)的鐵路養(yǎng)護(hù)人員可以根據(jù)火車鳴笛的聲音判斷火車的行駛方向,他所利用的應(yīng)是( )
A.聲波的干涉現(xiàn)象 B.聲波的衍射現(xiàn)象
C.聲波的多普勒效應(yīng) D.聲波的反射現(xiàn)象
4.下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法，正確的是( )
A.醫(yī)院檢查身體的“彩超”儀運(yùn)用了多普勒效應(yīng)
B.不僅機(jī)械波會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，電磁波也會(huì)
C.由地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波發(fā)生“紅移”現(xiàn)象（各條譜線的波長均變長），可以判斷遙遠(yuǎn)天體正靠近地球
答案
1.答案：D
解析：產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因不是波源頻率發(fā)生了變化，而是觀察者相對波源的位置變化引起了聽覺頻率的變化，故選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且發(fā)出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率高于他聽到的乙車笛聲頻率，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將哈勃太空望遠(yuǎn)鏡接收到的來自遙遠(yuǎn)星系上的某種原子光譜，與地球上同種原子的光譜相比較，光譜中各條譜線的波長均變長（稱為哈勃紅移），即頻率變小，這說明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去，選項(xiàng)D正確。
2.答案：C
解析：火車進(jìn)站鳴笛時(shí),聲源與觀察者距離減小,觀察者感受到的頻率變大,音調(diào)變高。
3.答案：C
解析：根據(jù)多普勒效應(yīng)的現(xiàn)象,當(dāng)火車靠近鐵路養(yǎng)護(hù)人員時(shí),他聽到的聲音音調(diào)變高;當(dāng)火車遠(yuǎn)離鐵路養(yǎng)護(hù)人員時(shí),他聽到的聲音音調(diào)變低。
4.答案：AB
解析：醫(yī)院檢查身體的“彩超”儀是通過測出反射波的頻率變化來確定血流的速度，顯然是運(yùn)用了多普勒效應(yīng)，故選項(xiàng)A正確；多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象，故選項(xiàng)B正確；當(dāng)波源與觀測者相互靠近時(shí)，觀測到的頻率增大，反之，當(dāng)波源與觀測者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀測到的頻率減小，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；“紅移”現(xiàn)象中光波頻率變小，因此遙遠(yuǎn)天體應(yīng)正在遠(yuǎn)離地球，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。
探究思考
1、多普勒效應(yīng)
當(dāng)波源與觀察者相對靜止時(shí)，1s內(nèi)通過觀察者的波峰（或密部）的數(shù)目是一定的，觀測到的頻率等于波源振動(dòng)的頻率；當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí)，1s內(nèi)通過觀察者的波峰（或密部）的數(shù)目增加，觀測到的頻率增加；反之，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀測到的頻率變小。
2、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用
1.公路測速
2.測量水在海底的流速
3.彩超檢測
4.測量星球移動(dòng)方向
【典例一】關(guān)于多普勒效應(yīng),以下說法正確的有( )
A.只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)
B.機(jī)械波、電磁波、光波等均能產(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
答案：BD
解析：多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征,無論是機(jī)械波還是電磁波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。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,而波源的頻率不變,故B、D正確,A、C錯(cuò)誤。
【典例二】13.下列哪些現(xiàn)象是多普勒效應(yīng)( )
A.遠(yuǎn)去的汽車聲音越來越小
B.炮彈迎面飛來,聲音刺耳
C.火車向你駛來時(shí),音調(diào)變高;遠(yuǎn)離你而去時(shí),音調(diào)變低
D.大風(fēng)中,遠(yuǎn)處人的說話聲時(shí)強(qiáng)時(shí)弱
答案：BC
解析：聲波音調(diào)的高低由其頻率決定,根據(jù)多普勒效應(yīng),當(dāng)聲源與觀察者發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者聽到的聲音會(huì)變化,B、C正確。聲音的強(qiáng)弱由聲波的能量決定,聲源越近,聲波能量越大,聽起來越響亮,但音調(diào)不一定變化,A、D項(xiàng)不是由多普勒效應(yīng)造成的,故選B、C。
知識(shí)梳理
隨堂訓(xùn)練
1.警車向路上的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時(shí)探測反射波的頻率。下列說法正確的是( )
A.車輛勻速駛向停在路邊的警車，警車探測到的反射波頻率增高
B.車輛勻速駛離停在路邊的警車，警車探測到的反射波頻率降低
C.警車勻速駛向停在路邊的汽車，探測到的反射波頻率降低
D.警車勻速駛離停在路邊的汽車，探測到的反射波頻率不變
2.關(guān)于多普勒效應(yīng),下列說法中正確的是( )
A.當(dāng)波源與觀察者有相對運(yùn)動(dòng)時(shí),才會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)
B.當(dāng)波源與觀察者運(yùn)動(dòng)的速度相同時(shí),不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)
C.只有機(jī)械波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)
D.只要波源運(yùn)動(dòng),就一定會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)
3.關(guān)于多普勒效應(yīng),下列說法正確的是( )
A.只要波源在運(yùn)動(dòng),就一定能觀察到多普勒效應(yīng)
B.只要觀察者在運(yùn)動(dòng),就一定能觀察到多普勒效應(yīng)
C.只要波源與觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng),就一定能觀察到多普勒效應(yīng)
D.當(dāng)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),觀察者感覺到的頻率可能在增大,也可能在減小
4.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)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動(dòng)速度
B.公路上的測速雷達(dá)向迎面而來的汽車發(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,根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化,就可知汽車的速度,以便于進(jìn)行交通管理
C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況
D.有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去
5.如圖所示,男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨,一位女同學(xué)坐在秋千上來回?cái)[動(dòng),下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是( )
A.女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高
B.女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高
C.女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí),她感覺哨聲音調(diào)不變
D.女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí),她感覺哨聲音調(diào)變低
答案解析
1.答案：AB
解析：本題考察的是多普勒效應(yīng)，凡是波源靠近觀察者，觀察者接收到的頻率就會(huì)變大，遠(yuǎn)離觀察者，接收到的頻率就會(huì)變小，故AB正確。
2.答案：AB
解析：當(dāng)波源與觀察者有相對運(yùn)動(dòng)時(shí),他們之間的距離必然發(fā)生變化,其距離增大或減小,觀察者接收到的頻率就相應(yīng)的減小或增大,可知必發(fā)生多普勒效應(yīng),即A選項(xiàng)正確;而當(dāng)波源與觀察者運(yùn)動(dòng)的速度完全相同時(shí),無相對運(yùn)動(dòng),相當(dāng)于二者都靜止的情況,不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng),故B選項(xiàng)正確,D選項(xiàng)不正確;多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征,這里的波動(dòng)包括一切波的傳播過程,故C選項(xiàng)不正確。
3.答案：CD
解析：若波源與觀察者一起同方向、同速度運(yùn)動(dòng),則觀察者觀察不到多普勒效應(yīng)。
4.答案：ABD
解析：凡是波都具有多普勒效應(yīng),因此利用光波的多普勒效應(yīng)便可以測定遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動(dòng)速度,A選項(xiàng)正確;被反射的電磁波,相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)出的電磁波,其頻率發(fā)生變化,由多普勒效應(yīng)可求出運(yùn)動(dòng)物體的速度,B選項(xiàng)正確;鐵路工人是根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對列車的運(yùn)動(dòng)做出判斷,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;炮彈飛行,與空氣摩擦產(chǎn)生聲波,人耳接收到的頻率與炮彈的相對運(yùn)動(dòng)方向有關(guān),D選項(xiàng)正確。
5.答案：AD
解析：女同學(xué)蕩秋千的過程中,只要她有向右的速度,她都有靠近聲源的趨勢,根據(jù)多普勒效應(yīng),她都感到哨聲音調(diào)變高;反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí),她感到音調(diào)變低。選項(xiàng)A、D正確,B、C錯(cuò)誤。
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