人教版选修(3-4)12.5《波的衍射》word学案

第十二章机械波

选修3-4

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一一彩超，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

（1）该图表示的是（

）

C.反射现象

D ?多普勒效应

(2)波源正在移向( )

A ? A 点

B ? B 点

C. C点 D ? D点

(3)观察到波的频率最低的点是( )

A．A 点B．B 点

C. C点

D. D点

8．关于多普勒效应，下列说法正确的是( )

A ．是由于波的干涉引起的

B ．说明波源的频率发生了变化

C.波源的频率不发生变化

D .只有声波才可以产生多普勒效应

9．关于多普勒效应，下列说法中正确的是( )

A ．当波源与观察者相对运动时，才会发生多普勒效应

B.当波源与观察者相对静止时，才会发生多普勒效应

C.只有机械波能发生多普勒效应

D .不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应

10．下列关于声波的多普勒效应的说法正确的是( )

A ．只要声源在振动，就一定能观察到多普勒效应

B .若声源停止振动，就不能观察到多普勒效应

C.只要声源在运动，观察者就一定能感觉到频率变高

D .当声源相对观察者运动时，观察者听到的声音单调可能变高，也可能变低

11. 一波源振动的频率为f，波源在介质中运动时，波源前方介质振动的频率为f i，波源后方介质振动的频率为f2,则有( )

A . f= f i = f2

B . f i = f2> f

C. f2 >f > f i D . f2< f< f i

12 .下列关于多普勒效应的说法中，正确的是( )

A.只要声源与观察者运动方向相反，观察者接收到的频率一定增大

B.只要声源与观察者运动方向相同，观察者接收到的频率一定增大

C.当声源相对于观察者运动时，观察者接收到的频率可能变大，可能变小，也可能不变

D.当声源与观察者之间的距离不断减小时，观察者接收到的声音频率一定变大

例题答案：

1. [ 思路点拨] 当波源与观察者之间有相对运动时，观察者接收到的波的个数发生变化

[ 解析] 当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，但波源的频率并没有发生变化，所以A选项错误.多普勒效应产生的本质是观察者接收的频率不等于波源的频率，它首先由奥地利物理学家多普勒发现．

[ 答案]BCD

2.[ 解析](1) 站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此音调偏低．

(2) 迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的音调不变

(3) 坐在该列车上的乘客与列车的相对位置不变，故听起来音调不变．

[ 答案] (1) 偏高偏低(2) 偏高不变(3) 不变

3.【答案】A 【解析】由多普勒效应知，巡警车接收到的频率低了，即观察者接收到的频率低了，说明轿车和巡警车在相互远离，而巡警车速度恒定，因此可以判定轿车的速度比巡警车速度大，故A 正确。

4.[ 解析]凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对

于地球的运动速度，A 选项正确．被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电；磁波，其频率发生变化，由多普勒效应可求出运动物体的速；度，B 选项正确．铁路工人根据振动的强弱而对列车的运动作出判断，c 选项错误．炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关， D 选项正确

[答案]ABD

课后练习答案：

1. 解析：当观察者与声源相向运动时，观察者接收到的声波的个数增多，所以观察者接收到的频率升高，听到乐音的音调比原来要高。当观察者与声源背向运动时，观察者接收的声波的个数减少，所以观察者接收到的频率降低，听到乐音的音调比原来降低了。综上所述，正确选项为B、D。

答案：B、D

2．解析：多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动产生的，发生多普勒效应时，是观察者感到频率发生了变化，波源的频率是不改变的，故C 项正确。

答案：C

3．解析：彩超是利用超声波的多普勒效应而制成的仪器。

答案：A

4．解析：凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远星体相对地球远离的速度，故A 选项正确；雷达测速中因光速远大于车辆运动速率，无需考虑多普勒效应，而超声波测速就必须考虑多普勒效应，故B 错误；对于C 选项，铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动作出判断的，故不正确；炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运

动方向有关，故D 选项正确。

答案：A 、D

5．解析：当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如

果二者远离，观察者接收到的频率减小，所以应选B、D 项。

答案：B 、D

6．解析：女同学由A 向B 运动时，她单位时间内接收到的完整波的个数增多，故感觉到音

调变高；反之，由B 向A 运动时，接收到的完整波的个数减少，故感觉到音调变低。

答案：A 、D

7.解析：(1)该图表示的是多普勒效应，正确的选项为D。(2)从波长变化情况来看，波

源正在移向A 点。(3)由于波源远离B 点，所以，观察到波的频率最低的点是B 点。

答案：(1)D (2)A (3)B