浙江省高中物理 第十二章 機械波 第5課時 多普勒效應 惠更斯原理課件 新人教版選修34

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1、創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學第第5課時多普勒效應惠更斯原理課時多普勒效應惠更斯原理創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學研究選考研究選考把握考情把握考情知識內(nèi)容知識內(nèi)容多普勒效應、惠更斯原理多普勒效應、惠更斯原理考試要求考試要求加試加試b教學要求教學要求1.了解多普勒效應了解多普勒效應2.了解多普勒效應的簡單應用了解多普勒效應的簡單應用3.初步理解多普勒效應產(chǎn)生的原因初步理解多普勒效應產(chǎn)生的原因4.了解波面、波線的概念，知道惠更斯原理了解波面、波線的概念，知道惠更斯原理5.理解球面波與平面波的傳播特點理解球面波與平面波的傳播特點6.會用惠更斯原理解釋波的反射會用惠更斯原理解釋波的反射7.會用惠更

2、斯原理解釋波的折射會用惠更斯原理解釋波的折射8.會用惠更斯原理分析簡單的問題會用惠更斯原理分析簡單的問題說明說明1.不要求推導接收頻率與波源頻率的關(guān)系式不要求推導接收頻率與波源頻率的關(guān)系式2.不要求用惠更斯原理證明波的反射定律和波的折射定律不要求用惠更斯原理證明波的反射定律和波的折射定律 創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學知識點一多普勒效應知識點一多普勒效應基基 礎礎 梳梳 理理1.定義定義波源波源與觀察者互相靠近或者互相遠離時，接收到與觀察者互相靠近或者互相遠離時，接收到的的_都會都會發(fā)生變化，發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫做多普勒效應。這種現(xiàn)象叫做多普勒效應。波的頻率波的頻率創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課

3、堂導學2.成因成因(1)波源與觀察者相對靜止時，波源與觀察者相對靜止時，1 s內(nèi)通過觀察者的波峰內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部或密部)的數(shù)目的數(shù)目是是_的的，觀，觀察到的察到的頻率頻率_波源波源振動的頻率。振動的頻率。(2)當波源與觀察者相向運動時，當波源與觀察者相向運動時，1 s內(nèi)通過觀察者的波峰內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部或密部)的的數(shù)目數(shù)目_，觀察觀察到的到的頻率頻率_ ；反之，當波源與觀察者互相遠離時，觀察到的反之，當波源與觀察者互相遠離時，觀察到的頻率頻率_ 。3.應用應用(1)測車輛速度；測車輛速度；(2)測星球速度；測星球速度；(3)測血流速度。測血流速度。一定一定等于等于增加增加增大

4、增大變小變小創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學1.多普勒效應是波共有的特征，不僅機械波，光波和電磁波也都會發(fā)生多普勒效應。多普勒效應是波共有的特征，不僅機械波，光波和電磁波也都會發(fā)生多普勒效應。2.發(fā)生多普勒效應時，波源發(fā)出的頻率不變，變化的是觀察者接收到的頻率。發(fā)生多普勒效應時，波源發(fā)出的頻率不變，變化的是觀察者接收到的頻率。3.當聲源與觀察者相互接近時，當聲源與觀察者相互接近時，f觀察者觀察者變大，音調(diào)變高。如圖變大，音調(diào)變高。如圖1甲中波源甲中波源S不動，觀不動，觀察者由察者由A向向B運動和圖乙中觀察者運動和圖乙中觀察者A不動，波源由不動，波源由S1向向S2運動。運動。當當聲源與觀察者相互

5、遠離時，聲源與觀察者相互遠離時，f觀察者觀察者變小，音調(diào)變低。如圖甲中波源變小，音調(diào)變低。如圖甲中波源S不動，觀察不動，觀察者由者由A向向C運動。運動。要要 點點 精精 講講圖圖1創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學【例【例1】 下面說法中正確的是下面說法中正確的是()A.發(fā)生多普勒效應時，波源的頻率變化了發(fā)生多普勒效應時，波源的頻率變化了B.發(fā)生多普勒效應時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化發(fā)生多普勒效應時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C.多普勒效應是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的多普勒效應是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的D.多普勒效應是由奧地利物理學家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的多普勒效應是由奧地

6、利物理學家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的解析解析當波源與觀察者之間有相對運動時會發(fā)生多普勒效應，故選項當波源與觀察者之間有相對運動時會發(fā)生多普勒效應，故選項C正確；發(fā)生多正確；發(fā)生多普勒效應時，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，故選項普勒效應時，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A錯誤，錯誤，B正確；此現(xiàn)象是奧地利物理學家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的，故選項正確；此現(xiàn)象是奧地利物理學家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的，故選項D正確。正確。答案答案BCD創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學知識點二惠更斯原理知識點二惠更斯原理1.波面和波線波面和波線(1)波面：在波的傳播過程中，任一波面：在波的傳

7、播過程中，任一時刻時刻_都都相同的介質(zhì)質(zhì)點所組成的面。相同的介質(zhì)質(zhì)點所組成的面。波面波面為球面的波叫球面波，波面是平面的波叫平面波。如圖為球面的波叫球面波，波面是平面的波叫平面波。如圖2所示。所示?；?礎礎 梳梳 理理圖圖2(2)波線：與波面垂直的那些線代表了波的傳播方向，叫做波線。波線：與波面垂直的那些線代表了波的傳播方向，叫做波線。振動狀態(tài)振動狀態(tài)創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學2.惠更斯原理惠更斯原理(1)內(nèi)容：介質(zhì)中任一波面上的各點，都可以看作發(fā)射子波內(nèi)容：介質(zhì)中任一波面上的各點，都可以看作發(fā)射子波的的_，其后任意時刻，其后任意時刻，這些子波在波前進方向這些子波在波前進方向的的_就是

8、就是新的波面。新的波面。(2)應用：如果知道某時刻一列波的應用：如果知道某時刻一列波的某個某個_的的位置，還知道波速，利用惠更斯原理位置，還知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一時刻可以得到下一時刻這個這個_的的位置，從而確定波的傳播方向。位置，從而確定波的傳播方向。波源波源包絡面包絡面波面波面波面波面創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學要要 點點 精精 講講1.對惠更斯原理的理解對惠更斯原理的理解(1)惠更斯原理中，同一波面上的各點都可以看做子波的波源。子波波源的頻率與波惠更斯原理中，同一波面上的各點都可以看做子波的波源。子波波源的頻率與波源的頻率相等。源的頻率相等。(2)波線的指向表示波的傳播方

9、向。波線的指向表示波的傳播方向。(3)在各向同性均勻介質(zhì)中，波線恒與波面垂直。在各向同性均勻介質(zhì)中，波線恒與波面垂直。(4)球面波的波線是沿半徑方向的直線，平面波的波線是垂直于波面的平行直線。球面波的波線是沿半徑方向的直線，平面波的波線是垂直于波面的平行直線。(5)利用惠更斯原理可以解釋平面波和球面波的傳播、波的衍射、干涉和折射現(xiàn)象，利用惠更斯原理可以解釋平面波和球面波的傳播、波的衍射、干涉和折射現(xiàn)象，但無法說明衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物的大小關(guān)系。但無法說明衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物的大小關(guān)系。創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學2.對波的反射與折射的理解對波的反射與折射的理解(1)波的反射：反射波的波

10、長、波速、頻率跟入射波的相同。波的反射：反射波的波長、波速、頻率跟入射波的相同。(2)波的折射：在波的折射中，波的頻率不變，波速和波長發(fā)生改變。波的折射：在波的折射中，波的頻率不變，波速和波長發(fā)生改變。(3)波在兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生折射的原因是波在不同的介質(zhì)中的傳播速度不同。波在兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生折射的原因是波在不同的介質(zhì)中的傳播速度不同。創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學【例【例2】 關(guān)于對惠更斯原理的理解，下列說法正確的是關(guān)于對惠更斯原理的理解，下列說法正確的是()A.同一波面上的各質(zhì)點振動情況完全相同同一波面上的各質(zhì)點振動情況完全相同B.同一波面上的各質(zhì)點振動情況可能不相同同一波面上的各

11、質(zhì)點振動情況可能不相同C.球面波的波面是以波源為中心的一個個球面球面波的波面是以波源為中心的一個個球面D.無論怎樣的波，波線始終和波面垂直無論怎樣的波，波線始終和波面垂直解析解析按照惠更斯原理：波面是由任意時刻振動情況完全相同的點構(gòu)成的面，故按照惠更斯原理：波面是由任意時刻振動情況完全相同的點構(gòu)成的面，故A正確，正確，B錯；由波面和波線的概念，不難判定錯；由波面和波線的概念，不難判定C、D正確。正確。答案答案ACD創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學【例【例3】 在室內(nèi)講話的聲音比在室外空曠處講話的聲音要洪亮，是因為在室內(nèi)講話的聲音比在室外空曠處講話的聲音要洪亮，是因為()A.室內(nèi)空氣不流動室內(nèi)空

12、氣不流動 B. .室內(nèi)聲音多次反射室內(nèi)聲音多次反射C.室內(nèi)聲音發(fā)生折射室內(nèi)聲音發(fā)生折射 D. .室內(nèi)物體會吸附聲音室內(nèi)物體會吸附聲音解析解析在室內(nèi)聽到的聲音洪亮是因為聲波在室內(nèi)墻壁上經(jīng)過多次反射而得到加強。在室內(nèi)聽到的聲音洪亮是因為聲波在室內(nèi)墻壁上經(jīng)過多次反射而得到加強。答案答案 B創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學1.下面描述沒有利用多普勒效應的是下面描述沒有利用多普勒效應的是()A.利用在地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的利用在地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速率運動速率B.交通警察向行駛中的汽車發(fā)射一個已知頻率的超聲波，波被運動

13、的汽車反射回來，交通警察向行駛中的汽車發(fā)射一個已知頻率的超聲波，波被運動的汽車反射回來，根據(jù)接收到的波的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理根據(jù)接收到的波的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況D.有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲可判斷飛行的炮彈是接近還是遠去有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲可判斷飛行的炮彈是接近還是遠去創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學解析解析凡是波都具有多普勒效應，因此利用光波的多普勒效應便可以測定遙遠星凡是波都具有多普勒效應，因此利用光波的多普勒效應便可以測定遙

14、遠星體相對地球運動的速率；被反射的超聲波，相當于一個運動的物體發(fā)出的超聲波，體相對地球運動的速率；被反射的超聲波，相當于一個運動的物體發(fā)出的超聲波，其頻率發(fā)生變化，由多普勒效應的計算公式可以求出運動物體的速度；鐵路工人其頻率發(fā)生變化，由多普勒效應的計算公式可以求出運動物體的速度；鐵路工人是根據(jù)振動的強弱而對列車的運動做出判斷的；炮彈飛行，與空氣摩擦產(chǎn)生聲波，是根據(jù)振動的強弱而對列車的運動做出判斷的；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動方向有關(guān)，故只有選項人耳接收到的頻率與炮彈的相對運動方向有關(guān)，故只有選項C不是利用多普勒效應。不是利用多普勒效應。答案答案C創(chuàng)新設計創(chuàng)新

15、設計課堂自測課堂導學2.根據(jù)多普勒效應，下列說法正確的是根據(jù)多普勒效應，下列說法正確的是()A.當波源與觀察者有相對運動時，觀察者接收到的頻率一定發(fā)生變化當波源與觀察者有相對運動時，觀察者接收到的頻率一定發(fā)生變化B.當波源與觀察者同向運動時，觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低當波源與觀察者同向運動時，觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低C.當波源與觀察者相向運動時，觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率高當波源與觀察者相向運動時，觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率高D.當波源與觀察者反向運動時，觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低當波源與觀察者反向運動時，觀察者接收到的頻率一

16、定比波源發(fā)出的頻率低創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學解析解析當波源與觀察者的相對距離減小時，觀察者單位時間內(nèi)接收到的完整波的當波源與觀察者的相對距離減小時，觀察者單位時間內(nèi)接收到的完整波的個數(shù)增多，即觀察者接收到的頻率比波源發(fā)出的頻率高；當二者的相對距離增大個數(shù)增多，即觀察者接收到的頻率比波源發(fā)出的頻率高；當二者的相對距離增大時，觀察者單位時間內(nèi)接收到的完整波的個數(shù)減少，即觀察者接收到的頻率比波時，觀察者單位時間內(nèi)接收到的完整波的個數(shù)減少，即觀察者接收到的頻率比波源發(fā)出的頻率低。當波源與觀察者有相對運動，但距離不變時源發(fā)出的頻率低。當波源與觀察者有相對運動，但距離不變時(如圓周運動如圓周運動)

17、，則不，則不會出現(xiàn)多普勒效應，選項會出現(xiàn)多普勒效應，選項A錯誤；當波源與觀察者同向運動時，二者的距離可能增錯誤；當波源與觀察者同向運動時，二者的距離可能增大，也可能減小，也可能不變，選項大，也可能減小，也可能不變，選項B錯誤；當波源與觀察者相向運動時，二者的錯誤；當波源與觀察者相向運動時，二者的相對距離減小，故選項相對距離減小，故選項C正確；當波源與觀察者反向運動時，二者的相對距離增大，正確；當波源與觀察者反向運動時，二者的相對距離增大，選項選項D正確。正確。答案答案CD創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學3.下列關(guān)于惠更斯原理的說法正確的是下列關(guān)于惠更斯原理的說法正確的是()A.惠更斯原理能夠解

18、釋波的反射和折射現(xiàn)象惠更斯原理能夠解釋波的反射和折射現(xiàn)象B.惠更斯原理能夠解釋波的衍射現(xiàn)象惠更斯原理能夠解釋波的衍射現(xiàn)象C.介質(zhì)中任何一個波面的各點，都可以看成發(fā)射子波的波源介質(zhì)中任何一個波面的各點，都可以看成發(fā)射子波的波源D.惠更斯原理能夠解釋衍射現(xiàn)象與障礙物或孔的大小的關(guān)系惠更斯原理能夠解釋衍射現(xiàn)象與障礙物或孔的大小的關(guān)系解析解析惠更斯原理解釋了波的傳播相關(guān)的問題，所以能夠解釋波的反射現(xiàn)象和折射惠更斯原理解釋了波的傳播相關(guān)的問題，所以能夠解釋波的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象，故現(xiàn)象，故A正確；同樣對波的衍射現(xiàn)象，惠更斯原理也可以解釋，但不能解釋衍射正確；同樣對波的衍射現(xiàn)象，惠更斯原理也可以解釋，但不

19、能解釋衍射現(xiàn)象與孔或障礙物大小的關(guān)系，故現(xiàn)象與孔或障礙物大小的關(guān)系，故B、C正確，正確，D錯誤。錯誤。答案答案ABC創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計課堂自測課堂導學4.如圖如圖3所示，所示，1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則()A.2與與1的波長、頻率相等的波長、頻率相等 ，波速不等，波速不等 B.2與與1的波速、頻率相等，波長不等的波速、頻率相等，波長不等C.3與與1的波速、頻率、波長相等的波速、頻率、波長相等 D.3與與1的頻率相等，波速、波長均不等的頻率相等，波速、波長均不等 解析解析反射波的波長、頻率、波速與入射波都應該相等，故反射波的波長、頻率、波速與入射波都應該相等，故A、B錯誤；折射波的錯誤；折射波的波長、波速與入射波都不等，但頻率相等，故波長、波速與入射波都不等，但頻率相等，故C錯誤，錯誤，D正確。正確。答案答案 D圖圖3