滬科物理選修3-4 第2章2.6《多普勒效應》

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歡迎進入物理課堂 2 6多普勒效應 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 2 6 課前自主學案 課標定位 課標定位 學習目標 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 知道它是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象 3 了解多普勒效應的一些應用 重點難點 理解多普勒效應 課前自主學案 一 感受多普勒效應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 1 定義 多普勒效應指由于波源與觀察者之間有相對運動 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靜止時 單位時間內(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 波源振動的頻率 波源與觀察者相互靠近時 單位時間內(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離時 觀察者感覺到的頻率 等于 增加 變小 二 身邊的多普勒效應1 工業(yè)生產(chǎn) 根據(jù)多普勒效應制成的流量計 可以測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)學中根據(jù)多普勒效應制成的胎心控制器 血流測定儀 可以探測人體內(nèi)臟器官因為病變而引起的異常狀況 3 交通 利用激光的多普勒效應可以精確測定各種運動物體的速度 如學校附近 可在公路上安裝多普勒測速儀便可監(jiān)視過往車輛的行駛速度是否符合要求 4 測天體運動 天文學中根據(jù)多普勒效應可以計算出此天體相對地球的運動速度 人造衛(wèi)星的運動速度等 5 軍事 以炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向 核心要點突破 一 對多普勒效應的解釋為簡單起見 我們只討論波源和觀察者在二者的連線上運動的情形 1 波源與觀察者相對于介質(zhì)均為靜止的情況觀察者所接收到的頻率與波源的振動頻率相同 2 波源靜止而觀察者運動的情況若觀察者朝波源運動 由于觀察者迎著波傳來的方向運動 使得觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)大于波源發(fā)出的完全波的個數(shù) 3 觀察者靜止而波源運動的情況圖2 6 1當波源S向觀察者O運動時 波源在前進過程中 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 而后繼波的波源地點 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 即波源接近觀察者時 觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)增多 即時應用 即時突破 小試牛刀 1 關于多普勒效應 下列說法正確的是 A 多普勒效應是由波的干涉引起的B 多普勒效應說明波源的頻率發(fā)生改變C 只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應D 多普勒效應是由于波源與觀察者之間有相對運動而產(chǎn)生的 解析 選D 多普勒效應是由于觀察者與波源之間有相對運動而產(chǎn)生的 靠近時頻率變大 遠離時頻率變小 一切機械波都能產(chǎn)生多普勒效應 故A B C錯誤 D項正確 即時應用 即時突破 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)出警報聲一邊飛速地從對面迎面駛來 又飛速地駛?cè)?在這一過程中 他聽到的警報聲的變化將是 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離的過程中 騎自行車的人在單位時間內(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 課堂互動講練 下列說法中正確的是 A 發(fā)生多普勒效應時 波源的頻率變化了B 發(fā)生多普勒效應時 觀察者接收的頻率發(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 精講精析 當波源與觀察者之間有相對運動時會發(fā)生多普勒效應 選項C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A錯誤 選項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 選項D正確 答案 BCD 方法總結 本題易誤選A 多普勒效應是觀察者與波源發(fā)生相對運動而使觀察者感受到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象 往往誤認為是波源的頻率變化了 變式訓練1關于多普勒效應的認識 下列說法中正確的是 產(chǎn)生多普勒效應的原因是波源頻率發(fā)生了變化 產(chǎn)生多普勒效應的原因是觀察者和波源之間發(fā)生了相對運動 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 多普勒效應是德國科學家發(fā)現(xiàn)的A B C D 解析 選D 由多普勒效應的定義知 錯 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)出的笛聲頻率應高于他聽到的乙車所發(fā)出的笛聲頻率 則 錯 多普勒效應是奧地利物理學家多普勒發(fā)現(xiàn)的 錯誤 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)出一個已知頻率的電磁波 結果該電磁波被那輛轎車反射回來時 巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低 1 此現(xiàn)象屬于 A 波的衍射B 波的干涉C 多普勒效應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 反射回的頻率應怎樣變化 自主解答 1 巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低 此現(xiàn)象為多普勒效應 2 因警車接收到的頻率低 由多普勒效應知警車與轎車在相互遠離 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的速度行進時 此時警車與轎車在相互靠近 由多普勒效應知反射回的頻率應偏高 答案 見自主解答 方法總結 多普勒效應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接收間的大小關系 即 當f波源 f接收時二者距離在增大 當f波源 f接收時二者距離在減小 變式訓練2下面哪些應用是利用了多普勒效應 A 利用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度B 交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波 波被運動的汽車反射回來 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D 有經(jīng)驗的戰(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去 解析 選ABD 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體相對地球遠離的速度 故A選項正確 被反射的電磁波 相當于一個運動的物體發(fā)出的電磁波 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 故B選項正確 對于C選項 鐵路工人是根據(jù)振動的強弱而對列車的運動作出判斷的 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運動方向有關 故D選項正確 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全