选修3-4 第十二章 机械波 12.5多普勒效应

【教学目标】

1．知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别．

2．知道什么是多普勒效应，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。 3．了解多普勒效应的一些应用．

重点：1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别.

2.多普勒效应的定义及产生条件；

难点：波源的频率与观察者接收到的频率的区别.

【自主预习】

1.波源与观察者互相________或者互相________时，接收到的频率都会________，这种现象叫做多普勒效应。

2．当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察到的频率________波源振动的频率；当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目________，观察到的频率________；反之，当波源与观察者互相________时，观察到的频率________。

3．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用。交通警察可以用来测量汽车的________，医生可用来测量血流的速度，这种方法俗称为“________”

注意：①在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化。

②多普勒效应是波动过程共有的特征，电磁波和光波也会发生多普勒效应。 4.应用

①超声波测速：发射装置向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率。据反射波频率的变化的多少可以知道车辆的速度。

②红移现象：在20世纪初，科学家们发现许多星系的谱线有“红移现象”，所谓“红移现象”，就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移，这种现象可以用多普勒效应加以解释：由于星系远离我们运动，接收到的星光的频率变小，谱线就向频率变小(即波长变大)的红端移动。

③医用“彩超”：向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血液反射后被仪器接收。测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度，据此诊断疾病。

④可据火车汽笛的音调的变化可以判断火车是进站还是出站；据炮弹飞行的尖叫声可以判断炮弹飞行的方向等。 【典型例题】

一、多普勒效应的产生

【例题1】下面说法巾正确的是 ( )

A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了

B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生变化 C．多普勒 是在波源与观察者之间有相对运动时产生的 D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的

二、发生多普勒效应的几种情况

【例题2】新型列车动车组速度可达300 km／h，与该车汽笛声的音调相比，

(1)站在车前方路旁的人听起来音调 (选填“偏高”或“偏低”)．站在车后方路旁的人听起来音调 (选填“偏高”或“偏低”)．

(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样?此时列车汽笛发出的音调变化了吗?

(3)坐在新型列车动车组上一的乘客听起来音调怎样?

【例3】公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速 A．高于100 km/h B．低于100 km/h C．等于100 km/h D．无法确定

三、多普勒效应的应用

【例4】下面哪些应用是利用了多普勒效应 ( )

A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度 B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，根据接收到的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理

C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况

D有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去

【课后练习】

1.火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是 ( )

A．观察者静止，火车向他驶来 B．观察者静止，火车离他驶去

C．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动 D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动

2．关于多普勒效应，下列说法中正确的是( )

( )

A．多普勒效应是由波的干涉引起的 B．多普勒效应说明波源的频率发生改变

C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的 D．只有声波才可以产生多普勒效应

3．医院有一种先进的检测技术——彩超，向病人体内发射频率已精确掌握的超声波。超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可以知道血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象( )

A．多普勒效应 B．波的衍射 C．波的干涉 D．共振

4．下面哪些应用是利用了多普勒效应( )

A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度 B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接受到的频率发生的变化来知道汽车的速度，以便于进行交通管理

C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况

D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去

5．下列关于多普勒效应的说法中正确的是( )

A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应

B．当声源静止，观察者运动时，也可以观察到多普勒效应 C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高

D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低

6．如图11－1所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是( )

A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高 B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变 D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低