滬科物理選修3-4 第2章2.6《多普勒效應(yīng)》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 2 6多普勒效應(yīng) 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 2 6 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道波源頻率與觀察者接收頻率的區(qū)別 2 知道什么是多普勒效應(yīng) 知道它是在波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象 3 了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用 重點(diǎn)難點(diǎn) 理解多普勒效應(yīng) 課前自主學(xué)案 一 感受多普勒效應(yīng)1 音調(diào)與響度 1 音調(diào)由 決定 頻率高則音調(diào)高 頻率低則音調(diào)低 2 響度由 決定 振幅大則響度大 振幅小則響度小 2 多普勒效應(yīng) 1 定義 多普勒效應(yīng)指由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 使觀察者感到 變化的現(xiàn)象 頻率 振幅 頻率 2 現(xiàn)象分析波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí) 單位時(shí)間內(nèi)通過觀察者的波峰 或密部 的數(shù)目是一定的 觀察者感覺到的頻率 波源振動(dòng)的頻率 波源與觀察者相互靠近時(shí) 單位時(shí)間內(nèi)通過觀察者的波峰 或密部 的數(shù)目增加 觀察者感覺到的頻率大于波源的頻率 即感覺到的頻率 波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí) 觀察者感覺到的頻率 等于 增加 變小 二 身邊的多普勒效應(yīng)1 工業(yè)生產(chǎn) 根據(jù)多普勒效應(yīng)制成的流量計(jì) 可以測(cè)定各種封閉管道中流體或懸浮物液體的流速 2 醫(yī)療 醫(yī)學(xué)中根據(jù)多普勒效應(yīng)制成的胎心控制器 血流測(cè)定儀 可以探測(cè)人體內(nèi)臟器官因?yàn)椴∽兌鸬漠惓顩r 3 交通 利用激光的多普勒效應(yīng)可以精確測(cè)定各種運(yùn)動(dòng)物體的速度 如學(xué)校附近 可在公路上安裝多普勒測(cè)速儀便可監(jiān)視過往車輛的行駛速度是否符合要求 4 測(cè)天體運(yùn)動(dòng) 天文學(xué)中根據(jù)多普勒效應(yīng)可以計(jì)算出此天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度 人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度等 5 軍事 以炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向 核心要點(diǎn)突破 一 對(duì)多普勒效應(yīng)的解釋為簡(jiǎn)單起見 我們只討論波源和觀察者在二者的連線上運(yùn)動(dòng)的情形 1 波源與觀察者相對(duì)于介質(zhì)均為靜止的情況觀察者所接收到的頻率與波源的振動(dòng)頻率相同 2 波源靜止而觀察者運(yùn)動(dòng)的情況若觀察者朝波源運(yùn)動(dòng) 由于觀察者迎著波傳來(lái)的方向運(yùn)動(dòng) 使得觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)大于波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù) 3 觀察者靜止而波源運(yùn)動(dòng)的情況圖2 6 1當(dāng)波源S向觀察者O運(yùn)動(dòng)時(shí) 波源在前進(jìn)過程中 不斷地發(fā)射出波 而已經(jīng)發(fā)射出的波仍以波速v前進(jìn) 而后繼波的波源地點(diǎn) 球面的中心 向前移了 所以波源前面的波面被擠緊 因此波面間隔減小了 波源后面的波面稀疏了 因此 波面間隔增大了 如圖2 6 1所示 波在介質(zhì)中的傳播速度并沒有改變 觀察者在波源右方時(shí) 即波源接近觀察者時(shí) 觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 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 只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)D 多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的 解析 選D 多普勒效應(yīng)是由于觀察者與波源之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的 靠近時(shí)頻率變大 遠(yuǎn)離時(shí)頻率變小 一切機(jī)械波都能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) 故A B C錯(cuò)誤 D項(xiàng)正確 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 某人騎自行車在公路上行走 一輛警車一邊發(fā)出警報(bào)聲一邊飛速地從對(duì)面迎面駛來(lái) 又飛速地駛?cè)?在這一過程中 他聽到的警報(bào)聲的變化將是 A 音調(diào)先高后低B 音調(diào)先低后高C 音調(diào)沒有明顯變化D 頻率先高后低解析 選AD 自行車與警車相互靠近又相互遠(yuǎn)離的過程中 騎自行車的人在單位時(shí)間內(nèi)接收到的聲波數(shù)目先增加后減小 感覺到頻率f先變高后變低 由于音調(diào)由頻率決定 故也是先變高后變低 課堂互動(dòng)講練 下列說法中正確的是 A 發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí) 波源的頻率變化了B 發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí) 觀察者接收的頻率發(fā)生了變化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 精講精析 當(dāng)波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng) 選項(xiàng)C正確 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 而波源的頻率并沒有改變 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 選項(xiàng)B正確 此現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的 選項(xiàng)D正確 答案 BCD 方法總結(jié) 本題易誤選A 多普勒效應(yīng)是觀察者與波源發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使觀察者感受到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象 往往誤認(rèn)為是波源的頻率變化了 變式訓(xùn)練1關(guān)于多普勒效應(yīng)的認(rèn)識(shí) 下列說法中正確的是 產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化 產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者和波源之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng) 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 乙車中的某旅客聽到的甲車所發(fā)出的笛聲頻率低于他聽到的乙車所發(fā)出的笛聲頻率 多普勒效應(yīng)是德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的A B C D 解析 選D 由多普勒效應(yīng)的定義知 錯(cuò) 正確 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 乙車中的某旅客聽到的甲車所發(fā)出的笛聲頻率應(yīng)高于他聽到的乙車所發(fā)出的笛聲頻率 則 錯(cuò) 多普勒效應(yīng)是奧地利物理學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)的 錯(cuò)誤 綜上所述 D正確 公路巡警開車在高速公路上以100km 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100km h 則轎車是否超速 3 若轎車以20m s的速度行進(jìn) 反射回的頻率應(yīng)怎樣變化 自主解答 1 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 因警車接收到的頻率低 由多普勒效應(yīng)知警車與轎車在相互遠(yuǎn)離 而警車車速恒定又在后面 可判斷轎車車速比警車車速大 故該車超速 3 若該車以20m s的速度行進(jìn)時(shí) 此時(shí)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)偏高 答案 見自主解答 方法總結(jié) 多普勒效應(yīng)中判定波源與觀察者之間距離如何變化只需比較波源頻率f波源 與觀察者接收到的頻率f接收間的大小關(guān)系 即 當(dāng)f波源 f接收時(shí)二者距離在增大 當(dāng)f波源 f接收時(shí)二者距離在減小 變式訓(xùn)練2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)接收到的頻率發(fā)生的變化 就知道汽車的速度 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可以判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去 解析 選ABD 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(cè)定遙遠(yuǎn)星體相對(duì)地球遠(yuǎn)離的速度 故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)的計(jì)算公式可以求出運(yùn)動(dòng)物體的速度 故B選項(xiàng)正確 對(duì)于C選項(xiàng) 鐵路工人是根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對(duì)列車的運(yùn)動(dòng)作出判斷的 故不正確 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(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān) 故D選項(xiàng)正確 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全