資源簡介

5　多普勒效應
[學習目標]　1.知道什么是多普勒效應，理解多普勒效應的形成原因(重點)。2.了解多普勒效應在生活中的應用，會用多普勒效應解釋一些物理現象(重點)。
一、多普勒效應
1．多普勒效應
波源與觀察者相互靠近或者相互遠離時，______________的波的__________都會發生變化的現象。
2．多普勒效應產生的原因
(1)當波源與觀察者相對靜止時，1 s內通過觀察者的波峰(或密部)的數目是________的，觀測到的頻率______波源振動的頻率。
(2)當波源與觀察者相互接近時，1 s內通過觀察者的波峰(或密部)的數目________(選填“增加”或“減少”)，觀測到的頻率______(選填“增大”或“減小”)；反之，當波源與觀察者相互遠離時，觀測到的頻率________(選填“增大”或“減小”)。
只要觀察者與波源發生相對運動，就會產生多普勒效應，觀測到的頻率就大于波源振動的頻率，這種說法對嗎？為什么？
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
1．相對位置變化與頻率的關系
相對位置 圖示 結論(頻率、音調、波面)
波源S和觀察者A相對靜止 f觀察者＝f波源，音調不變
波源S不動，觀察者運動，由A→B或A→C 由A→B，f觀察者>f波源，音調升高 由A→C，f觀察者觀察者A不動，波源S運動，由S→S′，接近觀察者或遠離觀察者 波源向哪運動，哪個方向波面被壓縮較密集 接近觀察者，f觀察者>f波源，音調升高 遠離觀察者，f觀察者2.成因歸納
(1)發生多普勒效應時，一定是由于波源與觀察者之間發生了相對運動，且兩者間距發生變化。
(2)發生多普勒效應時，波源的頻率保持不變，只是觀察者接收到的頻率發生了變化。
(1)觀察者與聲源間沒有相對運動也可能產生多普勒效應。(　　)
(2)當波源和觀察者向同一個方向運動時，一定發生多普勒效應。(　　)
(3)多普勒效應是由于波的干涉引起的。(　　)
(4)當觀察者遠離波源運動時，觀察者接收到的波的頻率變小。(　　)
(5)甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發出的笛聲頻率相同，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。(　　)
例1　如圖甲所示，某同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，如圖乙，下列關于女同學的感受的說法正確的是(　　)
A．女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調變低
B．女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調變高
C．女同學在點C向右運動時，她感覺哨聲音調不變
D．女同學在點C向左運動時，她感覺哨聲音調變低
例2　(2022·江蘇蘇州市質檢)如圖表示產生機械波的波源O做勻速運動的情況，圖中的圓表示波峰。
(1)該圖表示的是________。
A．干涉現象 B．衍射現象
C．反射現象 D．多普勒效應
(2)波源正在移向________(選填“A”“B”“C”或“D”)點。
(3)觀察到波的頻率最低的點是________(選填“A”“B”“C”或“D”)點。
例3　一頻率為600 Hz的聲源以20 rad/s的角速度沿一半徑為0.8 m 的圓周(圓心為O點)做勻速圓周運動。一觀察者站在離圓心很遠的P點且相對于圓心靜止，如圖所示，則觀察者接收到(　　)
A．聲源在A點時發出聲音的頻率等于600 Hz
B．聲源在B點時發出聲音的頻率等于600 Hz
C．聲源在C點時發出聲音的頻率等于600 Hz
D．聲源在D點時發出聲音的頻率小于600 Hz
二、多普勒效應的應用
1．利用多普勒測速儀測速
交通警察向行進中的車輛發射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的____________，根據反射波____________變化的多少就能知道車輛的速度。
2．利用超聲波測血流速度
醫生向人體內發射頻率已知的超聲波，測出被血管中的血流反射后的波的__________變化，就可知道血流的__________。
3．利用光波的頻率變化，計算星球靠近或遠離我們的________。
拓展：紅移現象
測量星球上某些元素發出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時發光的頻率對照，可測得星球靠近或遠離地球的速度。若星球遠離我們運動，接收到的光波的頻率變小，譜線就向頻率小的紅端移動，這種現象稱為紅移現象。
例4　(2023·太原五中月考)關于多普勒效應的應用，下列說法中不正確的是(　　)
A．發現星系譜線的“紅移”現象
B．利用多普勒效應可以從火車的鳴笛聲中判斷其運動方向
C．利用多普勒效應可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度
D．目前在技術上人們只能利用聲波發生的多普勒效應
例5　汽車無人駕駛技術已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應巡航控制系統，它可以控制無人車在前車減速時自動減速、前車加速時自動跟上去，其使用的傳感器主要是毫米波雷達，該雷達會發射和接收調制過的無線電波，再通過因波的時間差和多普勒效應造成的頻率變化來測量目標的相對距離和相對速度。若該雷達發射的無線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為f′，則(　　)
A．當f＝f′時，表明前車與無人車速度相同
B．當f＝f′時，表明前車一定處于靜止狀態
C．當f′>f時，表明前車在加速行駛
D．當f′5　多普勒效應
[學習目標]　1.知道什么是多普勒效應，理解多普勒效應的形成原因(重點)。2.了解多普勒效應在生活中的應用，會用多普勒效應解釋一些物理現象(重點)。
一、多普勒效應
1．多普勒效應
波源與觀察者相互靠近或者相互遠離時，接收到的波的頻率都會發生變化的現象。
2．多普勒效應產生的原因
(1)當波源與觀察者相對靜止時，1 s內通過觀察者的波峰(或密部)的數目是一定的，觀測到的頻率等于波源振動的頻率。
(2)當波源與觀察者相互接近時，1 s內通過觀察者的波峰(或密部)的數目增加(選填“增加”或“減少”)，觀測到的頻率增大(選填“增大”或“減小”)；反之，當波源與觀察者相互遠離時，觀測到的頻率減小(選填“增大”或“減小”)。
只要觀察者與波源發生相對運動，就會產生多普勒效應，觀測到的頻率就大于波源振動的頻率，這種說法對嗎？為什么？
答案　不對，如果觀察者繞著波源做圓周運動，雖然兩者間發生了相對運動，但觀察者接收的頻率與波源發出的頻率依然相等，并未發生多普勒效應。
1．相對位置變化與頻率的關系
相對位置 圖示 結論(頻率、音調、波面)
波源S和觀察者A相對靜止 f觀察者＝f波源，音調不變
波源S不動，觀察者運動，由A→B或A→C 由A→B，f觀察者>f波源，音調升高 由A→C，f觀察者觀察者A不動，波源S運動，由S→S′，接近觀察者或遠離觀察者 波源向哪運動，哪個方向波面被壓縮較密集 接近觀察者，f觀察者>f波源，音調升高 遠離觀察者，f觀察者2.成因歸納
(1)發生多普勒效應時，一定是由于波源與觀察者之間發生了相對運動，且兩者間距發生變化。
(2)發生多普勒效應時，波源的頻率保持不變，只是觀察者接收到的頻率發生了變化。
(1)觀察者與聲源間沒有相對運動也可能產生多普勒效應。(　×　)
(2)當波源和觀察者向同一個方向運動時，一定發生多普勒效應。(　×　)
(3)多普勒效應是由于波的干涉引起的。(　×　)
(4)當觀察者遠離波源運動時，觀察者接收到的波的頻率變小。(　√　)
(5)甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發出的笛聲頻率相同，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。(　×　)
例1　如圖甲所示，某同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，如圖乙，下列關于女同學的感受的說法正確的是(　　)
A．女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調變低
B．女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調變高
C．女同學在點C向右運動時，她感覺哨聲音調不變
D．女同學在點C向左運動時，她感覺哨聲音調變低
答案　D
解析　根據多普勒效應，靠近聲源時，哨聲音調變高，遠離聲源時，哨聲音調變低，所以A、B、C錯誤，D正確。
例2　(2022·江蘇蘇州市質檢)如圖表示產生機械波的波源O做勻速運動的情況，圖中的圓表示波峰。
(1)該圖表示的是________。
A．干涉現象 B．衍射現象
C．反射現象 D．多普勒效應
(2)波源正在移向________(選填“A”“B”“C”或“D”)點。
(3)觀察到波的頻率最低的點是________(選填“A”“B”“C”或“D”)點。
答案　(1)D　(2)A　(3)B
解析　(1)該圖表示的是多普勒效應，正確選項為D。
(2)從波長變化情況來看，波源正在移向A點。
(3)由于波源遠離B點，所以觀察到波的頻率最低的點是B點。
例3　一頻率為600 Hz的聲源以20 rad/s的角速度沿一半徑為0.8 m的圓周(圓心為O點)做勻速圓周運動。一觀察者站在離圓心很遠的P點且相對于圓心靜止，如圖所示，則觀察者接收到(　　)
A．聲源在A點時發出聲音的頻率等于600 Hz
B．聲源在B點時發出聲音的頻率等于600 Hz
C．聲源在C點時發出聲音的頻率等于600 Hz
D．聲源在D點時發出聲音的頻率小于600 Hz
答案　B
解析　根據多普勒效應，當聲源和觀察者相向運動時，觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率，當聲源和觀察者反向運動時，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率，將聲源運動到A、B、C、D四個點時，畫出來相對于觀察者的速度方向，可以得到聲源在A點有接近觀察者的趨勢，聲源在C點有遠離觀察者的趨勢，聲源在B、D兩點的速度方向垂直O點與觀察者的連線，所以在B、D兩點，觀察者接收到的頻率就等于聲源的頻率，而在A點觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率，在C點觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率，故選B。
二、多普勒效應的應用
1．利用多普勒測速儀測速
交通警察向行進中的車輛發射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率，根據反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。
2．利用超聲波測血流速度
醫生向人體內發射頻率已知的超聲波，測出被血管中的血流反射后的波的頻率變化，就可知道血流的速度。
3．利用光波的頻率變化，計算星球靠近或遠離我們的速度。
拓展：紅移現象
測量星球上某些元素發出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時發光的頻率對照，可測得星球靠近或遠離地球的速度。若星球遠離我們運動，接收到的光波的頻率變小，譜線就向頻率小的紅端移動，這種現象稱為紅移現象。
例4　(2023·太原五中月考)關于多普勒效應的應用，下列說法中不正確的是(　　)
A．發現星系譜線的“紅移”現象
B．利用多普勒效應可以從火車的鳴笛聲中判斷其運動方向
C．利用多普勒效應可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度
D．目前在技術上人們只能利用聲波發生的多普勒效應
答案　D
解析　星系譜線的“紅移”現象的發現是多普勒效應在天體運動中的應用，選項A正確；利用多普勒效應可以從火車的鳴笛聲中判斷其運動方向，這是多普勒效應在機械運動中的應用，選項B正確；利用多普勒效應可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度，這是多普勒效應在天體運動中的應用，選項C正確；人們已可以利用電磁波的多普勒效應進行各種測量，D錯誤。
例5　汽車無人駕駛技術已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應巡航控制系統，它可以控制無人車在前車減速時自動減速、前車加速時自動跟上去，其使用的傳感器主要是毫米波雷達，該雷達會發射和接收調制過的無線電波，再通過因波的時間差和多普勒效應造成的頻率變化來測量目標的相對距離和相對速度。若該雷達發射的無線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為f′，則(　　)
A．當f＝f′時，表明前車與無人車速度相同
B．當f＝f′時，表明前車一定處于靜止狀態
C．當f′>f時，表明前車在加速行駛
D．當f′答案　A
解析　當波源和觀察者之間的距離不發生變化時，觀察者接收到的頻率和波源發出的頻率相等，故當f＝f′時，說明兩者之間的距離不變，表明前車與無人車的速度相同，但不一定靜止，故A正確，B錯誤；當f′>f時，說明接收到的頻率增大，說明兩車距離減小，表明前車在減速行駛，故C錯誤；當f′

展開更多......

收起↑