2.5波的干涉、衍射-2.6多普勒效应 学案(2020年教科版高中物理选修3-4)
2.5波的干涉与衍射-2.6多普勒效应 学案(2020年沪科版高中物理选修3-4)
2.5波的干涉与衍射-2.6多普勒效应学案（2020年沪科版高中物理选修3-4）2.5波的干涉与衍射波的干涉与衍射2.6多普勒效应多普勒效应学习目标1.知道波的叠加原理，知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象.2.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点.减弱点的振动情况.3.知道什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件.4.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象1波的叠加原理在几列波传播的重叠区域里，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和2波的干涉现象1定义振动频率相同.步调一致的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开，始终稳定，这种现象叫做波的干涉2条件两列波的频率相同.步调一致3波的衍射现象1定义波可以绕过障碍物继续传播的现象，叫做波的衍射2波发生明显衍射现象的条件当缝的宽度或障碍物的大小与波长相差不多或比波长小时，就能发生明显的衍射现象4由于波源跟观察者之间有相对运动，使观察者感受到波的频率发生了变化的现象，叫做多普勒效应一.波的叠加导学探究你知道“风声.雨声.读书声.声声入耳”体现了波的什么性质答案声波在相互交错.叠加之后互不影响，仍能保持原来的性质向前传播，这种现象体现了波的传播具有独立性知识深化1波的独立性大量事实证明，几列波相遇时能保持各自的特性频率.波长.振动方向等继续传播，互不影响这就是波的独立性2波的叠加原理几列波相遇时在相遇区域内，任一质点的位移是各列波单独存在时在该点引起的位移的矢量和这就是波的叠加原理例1多选如图1所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是下列选项中的图1答案BC解析该题考查波的叠加原理当两列波的前半个波形或后半个波形相遇时，B正确当两列波完全相遇时即重叠在一起，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有质点的振动的位移加倍，C正确二.波的干涉导学探究1如图2所示，操场上两根电线杆上各有一只扬声器，接在同一扩音机上，一位同学沿着MN方向走来，他听到的声音会有什么变化为什么图2答案声音忽强忽弱，因为声波发生了干涉现象2如图3所示，水波干涉实验装置上，作为波源的两个小球为什么固定在同一振动发生器上图3答案为了获得两个振动频率和振动步调相同的波源3如图4所示为水波干涉图样，你发现有什么显著特点图4答案存在着一条条从两波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，而且两区域间隔出现知识深化1干涉条件只要是振动频率相同.步调一致相差恒定的两列波叠加就会产生干涉现象2干涉图样的特征1加强区和减弱区的位置固定不变2加强区始终加强，减弱区始终减弱加强区与减弱区不随时间变化3加强区与减弱区互相间隔例2多选图5表示两个相干波源S1.S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图样图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，b.d.f共线，下列说法正确的是图5Aa.c两点的振动加强，b.d两点的振动减弱Be.f两点的振动介于加强点和减弱点之间C经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰答案AD解析题图中波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的a点是波谷和波谷相遇的点，c是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b.d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确e位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误因形成干涉图样的介质质点不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确三.波的衍射导学探究大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，你能说出是什么原因吗答案声波在传播过程中遇到障碍物时，可以绕过障碍物，不沿直线传播；而光沿直线传播，不能绕过障碍物这样就发生了“闻其声不见其人”的现象知识深化1产生明显衍射现象的条件障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长小2理解1衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射2波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，不会出现“不发生衍射现象”的说法3波传到小孔障碍物时，小孔障碍物仿佛是一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔障碍物后传播，就偏离了直线方向因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况例3多选如图6所示是观察水面波衍射的实验装置AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源图中已画出波源所在区域的波的传播情况，每两条相邻波纹图中曲线之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是图6A此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前后波纹间距离相等C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象答案ABC解析本题主要考查发生明显衍射现象的条件观察题图可知孔的尺寸与波长差不多，能明显观察到波的衍射现象，故选项A对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距应相等，故选项B对；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故选项C对；若f增大，由vf知，变小，衍射现象变得不明显了，故选项D错四.多普勒效应导学探究有经验的铁路工人可以从火车汽笛声判断火车的运行方向和运行快慢，请你说一说怎样判断答案火车靠近时，音调变高；火车远离时，音调变低；由音调变化的高低和快慢可判断火车运行的方向和快慢知识深化1多普勒效应如果波源或观察者相对于介质运动时，使观察者所接收到的频率与波源的振动频率不同这一效应称为多普勒效应2规律1波源和观察者无相对运动时，观察者接收到的频率等于波源的频率；2当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于波源的频率；3当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率小于波源的频率例4多选关于多普勒效应，以下说法中正确的是A发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化B发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化C多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动距离变化时产生的D只有声波才能产生多普勒效应答案BC1.波的干涉波的叠加干涉产生稳定干涉的条件频率相同振动情况相同稳定干涉图样特点加强区和减弱区的位置固定不变加强区与减弱区互相间隔2波的衍射定义波可以绕过障碍物继续传播的现象产生明显衍射的条件障碍物孔.缝的尺寸比波长小或者相差不多波特有的现象一切波都能发生衍射3多普勒效应定义规律波源与观察者无相对运动时，观察者接收到的频率等于波源频率波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率增大波源与观察者相互远离，观察者接收到的频率减小应用1多选下列关于波的衍射的说法正确的是A衍射是一切波特有的现象B对同一列波，缝.孔或障碍物越小，衍射现象越明显C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长答案ABD解析衍射是一切波特有的现象，所以选项A正确，选项C错；发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝.孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项B是正确的；声波的波长在1.7cm到17m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较长，因此声波容易发生衍射现象，所以选项D也是正确的故正确答案为A.B.D.2关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是A两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B 两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零D两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大答案C解析两列波相遇时一定叠加，没有条件，A错；振动加强是指振幅增大，而不只是波峰与波峰相遇，B错；加强点的振幅增大，质点仍然在自己的平衡位置两侧振动，故某时刻的位移可以是振幅范围内的任何值，C正确，D错误3.多选如图7所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1.振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2.振幅为A2的半个波形b，且f1f2，P为两个波源连线的中点已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定下列说法正确的是图7A两列波比较，a波将先到达P点B两列波在P 点叠加时，P点的位移最大可达A1A2Cb的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点D两列波相遇时，绳上位移可达A1A2的点只有一个，此点在P点的左侧答案CD解析因两列波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误；因f12，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应相遇在P点左侧，此位置对应的位移为A1A2，位移最大，综上所述，B错误，C.D正确故正确答案为C.D.。
高中物理 第5节 波的干涉、衍射多普勒效应导学案新人教版选修
高中物理第5节波的干涉、衍射多普勒效应导学案新人教版选修多普勒效应●●●目标导航●●●知道波的叠加原理。
知道波的干涉现象，学会观察水波的干涉图样。
理解干涉产生的条件，知道干涉现象也是波特有的现象。
4、了解多普勒效应现象、5、能运用多普勒效应解释一些物理现象、★★★课堂突破★★★〖探究1〗波的叠加原理1、波的独立传播特性介质中几列波相遇后，仍将保持着它们各自原有的特征( 、、、传播方向等)继续传播，并不因为有其他波的存在而发生变化、2、波的叠加原理在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的〖探究2〗波的干涉1、干涉的条件：两列波的频率，振动方向在同一直线上，恒定、2、加强点(区)和减弱点(区)(1)加强点：质点振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2、(2)减弱点：质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零、(3)判断加强点和减弱点的方法①条件判断法振动频率相同、振动情况相同的两列波叠加时、某点到两列波的路程差为Δs＝|s2－s1|＝kλ时为振动加强点；当Δs＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)时为振动减弱点、若两波源振动步调相反，则上述结论相反、②现象判断法若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷叠加，该点为加强点；若总是波峰与波谷叠加，则为减弱点、3、干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图所示、(2)特征① ② ③ 〖探究3〗波的衍射1、波的衍射:2、产生明显衍射现象的条件：缝的宽度或障碍物的尺寸大小与或3、理解(1)衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射、(2)波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，不会出现“不发生衍射现象”的说法、(3)波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出与原来的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向、因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况、〖探究4〗多普勒效应1、多普勒效应2、多普勒效应成因（1）波源不动，观察者运动（2）波源运动，观察者不动（3）波源与观察者间有相对运动结论：3、多普勒效应的应用〖典例1〗如图所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是下列选项中的()〖典例2〗如图所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题：(1)若闭上S1，只打开S2，会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D四点中，哪些点是振动加强点，哪些点是振动减弱点？(4)若两列波单独传播时的振幅相等，都为A，现两列波同时传播、关于加强点的理解，小明认为：由于加强点始终加强，故加强点的位移始终是2A、他的说法对吗？为什么？〖典例3〗如图所示是观察水面波衍射的实验装置、AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源、图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是()A、此时能明显观察到波的衍射现象B、挡板前后波纹间距离相等C、如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D、如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象〖典例4〗如图所示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰、(1)该图表示的是()A、干涉现象B、衍射现象C、反射现象D、多普勒效应(2)波源正在向哪处移动()A、AB、BC、CD、D(3)观察到波的频率最低的位置是()A、AB、BC、CD、D▲▲▲当堂展示▲▲▲1、下列关于波的衍射的说法正确的是()A、衍射是一切波特有的现象B、对同一列波，缝、孔或障碍物越小，衍射现象越明显C、只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D、声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长2、图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇、图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是该时刻的波谷，下列说法正确的是( )A、a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B、e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C、经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D、经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰3、利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则()A、图a、b均显示了波的干涉现象B、图a、b均显示了波的衍射现象C、图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D、图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象4、关于多普勒效应，以下说法中正确的是()A、发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化B、发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化C、多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的D、只有声波才能产生多普勒效应。
选修3-4第十二章第7节多普勒效应学案(2篇)
选修3-4第十二章第7节多普勒效应学案课前预习学案一、预习目标预习课本上的演示实验，从感性上认识一下多普勒效应。
二、预习内容1)蜂鸣器静止,学生听声音有无变化;2)两个学生分别站在教室前后,手中牵一根绳,让发生器在绳上快速运动,其他学生注意听声音有无变化.3）生活中有无类似的现象？学生举例：行驶中的汽车鸣笛；火车鸣笛进站；飞机起飞等4）音调的高低由什么决定?答案：1）静止时，听不到声音的变化；2）发生器靠近时，声音变得尖锐(音调变高)；发生器远离时，声音变得低沉(音调变低).3）学生举例：行驶中的汽车鸣笛；火车鸣笛进站；飞机起飞等4）音调的高低由声源频率的决定，频率越高，音调越高。
三、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中课内探究学案一、学习目标（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．二、学习过程探究（一）多普勒效应成因分析【问题】（一）多普勒效应是生活中常见的一种现象，在平时我们也观察到了这种现象，那么大家有无想过，为什么会产生多普勒效应，在产生多普勒现象时有无可以遵循的物理规律存在？【问题】（二）在多普勒效应中，观察者感受到声音的频率发生了变化，那么，人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？答案：声源的频率：声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数．因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数；观察者的接受到的频率：单位时间接收到的完全波的个数的。
【问题】（三）多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动产生的，那么波源的频率和观察者的频率二者与运动有什么关系？答案：实际的多普勒效应比较复杂，我们只研究最简单的现象，即当波源和观察者在同一条直线上的相对运动时的情况。
【问题】（四）那么在同一条直线上观察者和波源的运动情况可能有哪些？下面我们就通过研究这几种情况下的普勒效应来探究其成因。
2020学年高中物理第2章机械波第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用学案鲁科版选修3_4
第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用1.理解波的叠加原理．(重点＋难点)2.知道什么是波的干涉现象及其产生的条件．(重点＋难点)3.知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射的条件．(重点)4.知道干涉、衍射是波所特有的现象，并能解释有关问题．5.了解什么是多普勒效应及其产生的原因和应用．一、波的干涉现象1．波的叠加原理(1)波的独立传播特性：波在相遇时仍然能够保持各自的运动状态继续传播，相遇的波一旦脱离接触又会按照原来的运动状态继续传播．(2)波的叠加原理：波在相遇的区域里，介质内部的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列单独存在时到达该处引起的位移的叠加(矢量和)，如图所示．2．波的干涉(1)实验及现象①实验：波源是固定在同一个振动棒上的两个小球，当振动棒带动两个小球振动时，将会产生振动方向和振动频率都相同的两列水波．②现象：在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展开的相对平静的区域和剧烈振动的区域，这两种区域相互交替，并且出现的位置是固定的．(2)现象解释①加强区：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和．加强点形成的区域是加强区．②减弱区：在某些点两列波引起的振动始终消弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，减弱点形成的区域是减弱区．若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静．(3)波的干涉①定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象．②干涉图样：波的干涉中所形成的图样．如图所示．③干涉条件：频率和振动方向相同的波．④一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象．1．(1)在操场上不同位置听到学校喇叭声音的大小不同，是声波的干涉现象．( )(2)两列频率不同的水波不能发生波的干涉现象．( )(3)不是所有的波都能发生干涉．( )提示：(1)×(2)√(3)×二、波的衍射现象1．定义：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象．2．实验及现象(1)实验：在水槽里放两块挡板，挡板之间留一狭缝，改变狭缝宽度．在板后产生持续的平面波，并保持波长不变．(2)现象①狭缝宽度远大于水波波长时：没有明显的衍射现象．②当狭缝的宽度接近水波的波长时，水波在狭缝的边缘发生了弯曲．③当狭缝的宽度更接近水波的波长时，水波通过狭缝后成为近似于点波源发出的球面波，衍射现象更加明显．3．发生明显衍射的条件：障碍物、狭缝或小孔的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小．4．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．2．(1)“闻其声而不见其人”，是指声波的衍射现象．( )(2)缝或孔的宽度较大时，不能发生衍射现象．( )(3)一切波都能发生衍射现象．( )提示：(1)√(2)×(3)√三、多普勒效应1．多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动而使观察者接收到的频率发生变化的现象．2．多普勒效应产生的原因(1)波源与观察者相对静止时，观察者观测到的频率等于波源振动的频率．(2)波源与观察者相互靠近时，观察者观测到的频率大于波源的的频率，即观察到的频率变大．(3)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小．3．多普勒效应的应用(1)多普勒测速仪．(2)彩色超声多普勒心动图仪．(3)用电磁波的多普勒效应可以确定目的物的距离、方位、速度等，这在军事、航天、气象预报等领域有着广泛的应用．3．(1)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应．( )(2)只有横波才能发生多普勒效应．( )(3)只有声波才能发生多普勒效应．( )提示：(1)×(2)×(3)×对波的干涉的理解1．波的干涉的理解(1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加，但干涉必须是满足一定条件的两列波叠加后形成的现象．(2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．(3)干涉图样及其特征①干涉图样：如图所示．。
2020-2021学年高中物理 第十二章 机械波 5 多普勒效应教案2 新人教版选修3-4
2020-2021学年高中物理第十二章机械波5 多普勒效应教案2 新人教版选修3-4年级：姓名：多普勒效应【教材分析】使用教材是人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-4第十二章第5节。
多普勒效应是波的一种重要现象，在生活中具有广泛的应用。
本节课通过对多普勒效应的形成过程进行分析，提高学生对机械波的认识水平，培养学生的分析能力与科学探究能力。
【学情分析】教学主体——学生是普通高中二年级学生，此前已经学习了声音及机械波的相关知识，了解声音的特性及其影响因素。
学生具有一定的实验观察能力及科学探究的能力，学习欲望较强，乐于将所学知识运用于实际生活中。
多普勒效应的现象在生活中很常见，但学生不能应用物理知识进行分析。
通过本节课的学习，使学生感受并探究多普勒效应现象，理解其产生原因，并了解其在生活中的应用。
【教学目标】(一)知识与技能: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。
(二)过程与方法:1．通过实验、多媒体课件演示激发学生学习物理的兴趣，培养学生观察能力，和从物理现象入手，通过理论演绎和实验验证研究物理问题的方法；2．通过对物理问题的分析论证培养学生勤于思考的习惯和分析问题的能力；3．通过多普勒效应应用的学习，培养学生查阅资料和整理资料的能力。
(三)情感、态度与价值观:1．通过对多普勒效应的学习，让学生体会到物理源于生活又服务于生活；2．通过对多普勒效应的探究性学习，激发学生的合作意识和创新意识，树立正确的学习观。
【教学重点】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。
【教学难点】1．波源的频率与观察者接收到的频率的区别；2．对多普勒效应成因的探究论证。
【教学方法】理论探究、讲授法、演示实验【教学用具】多媒体辅助教学设备【教学设计】知识回顾：提问1：声音是如何产生的？——振动发声提问2：声音的高低与什么有关？——与频率有关播放录像：看下面几段录像，注意仔细听声音除音量大小以外的变化生活实例：第五节多普勒效应板书：一、多普勒效应由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接受到的频率发生变化的现象。
2019-2020年高中物理 12.7《多普勒效应》学案 新人教版选修3-4
2019-2020年高中物理 12.7《多普勒效应》学案新人教版选修3-4【知识目标】1、知识与技能：①知道什么是多普勒效应。
②了解多普勒效应的产生原因。
③了解多普勒效应的实际应用。
2、过程与方法：小组合作探究，大胆拓展质疑3、情感态度与价值观：以积极的热情投入学习，体验成功的快乐。
【基础知识】一、多普勒效应1、音调：音调由决定，高则音调高，低则音调低。
2、多普勒效应：波源与观察者相互靠近或者远离时，接收到的都会发生变化的现象。
二、多普勒效应产生的原因1、波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目是的，观察者观测到的频率波源振动的频率。
2、当观察者和波源相互靠近时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目，观察者观测到的频率；反之，当观察者和波源相互远离时，观察者观测到的频率。
三、多普勒效应的应用1、测车辆速度2、测星球速度3、测血流速度四、超声波及其应用1、超声波（1）定义：频率高于 Hz的声波。
（2）特点：与可闻声波相比，超声波有两个特点：可以较容易地产生的超声波；它几乎沿传播。
2、应用超声波加湿器、击碎结石、超声波、B超等。
【基础训练】1、下列哪些现象是多普勒效应：A、远去的汽车声音越来越小B、炮弹迎面飞来，声音刺耳C、火车向你驶来时，音调变高，远离你时，音调变低D、大风中，远处人的说话声时强时弱2、关于多普勒效应的叙述，下列说法中正确的是：A、多普勒效应说明波源的频率发生了变化B、多普勒效应是由于波的干涉引起的C、多普勒效应是波共有的特征D、科学家通过哈勃望远镜发现来自遥远的星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱比较，波长均变长，说明该星系正在远离地球而去3、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的距离变化时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低4、有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断炮弹的飞行方向，他所利用的是：A、声波的干涉现象B、声波的衍射现象C、声波的多普勒效应D、声波的反射现象5、频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动，以u表示声源的速度，以v表示声波的速度（u＜v），表示接收器接收到的频率。
高中物理选修3-4多普勒效应教案
多普勒效应本节教材分析：多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象.这比波动现象又复杂了一些.本节以声波为例介绍多普勒效应，原因是声波比较常见，易于为学生接受.本节教学中应注意：1.只要求对多普勒效应做定性的分析说明.使学生对多普勒效应有初步的了解，教学中注意不要引申.2.教学时为理解多普勒效应，必须使学生知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别.教学中可多举一些例子，结合学生的实际进行讲解.3.多普勒效应在现代生产和生活中有广泛的应用，除了课本中提到的，还可根据实际情况补充介绍一些应用实例，以开阔眼界和引起兴趣.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，知道它是在波源和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.教学重点：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，知道它是在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.教学难点：波源的频率与观察者接收到的频率的区别.教学方法：讲练法、阅读法、分析法.教学用具：课件教学过程一、引入［视频］汽车、飞机经过时的声音.注意提醒学生听声音的区别.［学生叙述听到的声音情况］［教师］同是汽笛发声，为什么会产生两种不同的现象呢？本节课我们就来研究这种现象.［板书］多普勒效应二、新课教学（一）多普勒效应的实例当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率发生变化的现象，叫多普勒效应。
这一效应是奥地利物理学家多普勒在1842年首先发现的，所以称为多普勒效应。
多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象.(二)多普勒效应的解释1. 波源的频率与观察者接收到的频率⑴波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。
这时因为声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数。
⑵观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。
高中物理第二章机械波第56节波的干涉衍射多普勒效应教学案教科版选修3
学 习 资 料 汇编第5、6节 波的干涉、衍射__多普勒效应对应学生用书P31[自读教材·抓基础]1．波的叠加原理(1)波的独立传播特性：两列波在相遇后相互穿过，仍然保持各自的运动状态继续传播，彼此之间好像未曾相遇。
(2)波的叠加原理：在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和。
图2－5－12．波的干涉现象(1)实验及现象：1.当几列波相遇时，质点的总位移等于各列波单独存在时所产生的振动位移的矢量和，这就是波的叠加原理。
2．频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔，位置保持不变。
这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。
产生干涉现象的必要条件之一是两列波的频率相同。
3．当缝的宽度或障碍物的尺寸比波长小或与波长相差不多时，将发生明显的衍射现象，波发生衍射是无条件的，发生明显的衍射是有条件的。
4．当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的波的频率高于波源的频率，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率低于波源的频率。
①实验：波源是固定在同一个振动棒上的两个小球，当振动棒带动两个小球振动时，将会产生振动方向和振动频率都相同的两列水波。
②现象：在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间展开来的相对平静的区域和振动较强的区域，这两种区域的分布固定而且相互隔开。
(2)现象解释：①加强区：在某一时刻，两列波的波峰(或波谷)同时到达某一点，该质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和。
加强点形成的区域是加强区。
②减弱区：某一时刻，两列波的波峰和波谷同时到达某一点，该质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，减弱点形成的区域是减弱区。
若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零。
(3)波的干涉：①定义：频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域相互间隔、位置保持不变，这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。
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2.5波的干涉、衍射-2.6多普勒效应学案（2020年教科版高中物理选修3-4）5波的干涉波的干涉..衍射衍射6多普勒效应多普勒效应学科素养与目标要求物理观念1.理解什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件.2.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果.3.知道形成稳定干涉图样的条件.4.了解多普勒效应.科学思维1.掌握波的干涉图样的特点，会寻找振动加强点.振动减弱点.2.能运用多普勒效应解释一些物理现象.科学探究1.通过水波的衍射.干涉实验，了解衍射.干涉现象，知道其特点和发生的条件.2.通过水波的多普勒效应实验，让学生了解多普勒效应的特点.科学态度与责任在实验过程中很好地保持交流与合作，敢于发表自己对探究过程与实验结论的理解或想法，并且能正确表达自己的观点.一.波的叠加原理1.波的叠加原理在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和.2.理解1如果介质中某些质点处于两列波波峰与波峰.波谷与波谷相遇处，则振动加强填“加强”或“减弱”，合振幅将增大填“增大”“不变”或“减小”.2如果质点处于波峰与波谷相遇处，则振动减弱填“加强”或“减弱”，合振幅减小填“增大”“不变”或“减小”.二.波的干涉现象1.波的干涉频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔.位置保持不变.这种稳定的叠加现象图样叫做波的干涉.2.产生干涉的一个必要条件是两列波的频率必须相同.3.波的干涉现象是在特殊条件下波的叠加.一切波只要满足一定条件都能发生干涉现象.三.波的衍射现象1.波的衍射波能够绕到障碍物的后面传播的现象.2.波发生明显衍射现象的条件当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小时，就能看到明显的衍射现象.3.波的衍射的普遍性一切波都可发生衍射现象.四.多普勒效应及其应用1.定义当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率不同.2.成因1波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率相同.2当观测者与波源两者相互靠近时，观测者在单位时间内接收到的完整波的数目增多，接收到的频率将大于波源振动的频率.3当观测者与波源两者相互远离时，观测者在单位时间内接收到的完整波的数目减少，接收到的频率将小于波源振动的频率.3.应用1测量心脏血流速度；2测定人造卫星位置的变化；3测定流体的流速；4检查车速；5判断遥远的天体相对于地球的运动速度.1.判断下列说法的正误.1只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象.2敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象.3只有频率相同的两列波才可以叠加.4当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应.2.两个频率.振动方向.初始相位均相同的波源S1.S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图1所示的干涉图样，图样中两波源S1.S2同时为波谷实线表示波峰，虚线表示波谷，在图中标有A.B.C三个点，则振动加强的点是________，振动减弱的点是________.图1答案A.BC解析由题图可知A点为波峰与波峰相遇，是振动加强点；B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C点是波峰与波谷相遇，是振动减弱点.一.波的叠加1两个同学分别抓住绳子的两端，各自抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播的波，两列波相遇后是否还保持原来的运动状态继续传播2当教室内乐队合奏时，我们听到的某种乐器的声音与这种乐器独奏时发出的声音是否相同这种声音是否受到了其他乐器的影响答案1两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态继续传播，并没有受到另一列波的影响.2相同，没有受到其他乐器的影响.1.波的独立传播特性几列波相遇时各自的波长.频率等运动特征，不受其他波的影响.2.波的叠加原理在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.例1多选如图2所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1.振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2.振幅为A2的半个波形b，且f1f2，P为两个波源连线的中点.已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定.下列说法正确的是图2A.两列波相比，a波将先到达P点B.两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1A2C.b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点D.两列波相遇时，绳上位移可达A1A2的点只有一个，此点在P点的左侧答案CD解析因两列波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误；因f12，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应相遇在P点左侧，此位置对应的位移为A1A2，位移最大，综上所述，B错误，C.D正确.二.波的干涉如图所示，与振动发生器相连的两个小球，在振动发生器的带动下上下振动，形成两个振动频率和振动步调相同的波源，在水面上形成两列步调.频率相同的波，两列波在水面上相遇时，能观察到什么现象如果改变其中一个小球振动的快慢，还会形成这种现象吗答案在水面上出现一条条从两个波源伸展开的相对平静的区域和剧烈振动的区域.改变其中一个小球振动的快慢，这种现象将消失.1.发生干涉的条件1两列波的频率相同；2相位差恒定.2.产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显.3.干涉图样及其特点1干涉图样如图3所示.图32特点加强区和减弱区的位置固定不变.加强区始终加强，减弱区始终减弱加强区与减弱区不随时间变化.加强区与减弱区互相间隔.4.振动加强点和振动减弱点1振动加强点振动的振幅等于两列波振幅之和，AA1A2.2振动减弱点振动的振幅等于两列波振幅之差，A|A1A2|.3振动加强点和振动减弱点的判断条件判断法振动频率相同.振动情况完全相同的两列波叠加时，设点到两波源的路程差为x，当x|x2x1|kk0,1,2时为振动加强点；当x|x2x1|2k12k0,1,2时为振动减弱点.若两波源振动步调相反，则上述结论相反.现象判断法若某点是波峰与波峰或波谷与波谷相遇，该点为振动加强点，若是波峰与波谷相遇，则为振动减弱点.4振动加强点和振动减弱点始终保持与波源同频率振动，其振幅不变振动减弱点的振幅可能为零，其位移随时间变化处于振动减弱点且两列波的合振幅为零的情况除外.例2如图4所示，S1.S2是两个振动完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷.若两列波的振幅均保持5cm不变，关于图中所标的a.b.c.d四点，下列说法中正确的是图4A.d点始终保持静止不动B.图示时刻c点的位移为零C.b点振动始终加强，c点振动始终减弱D.图示时刻，b.c两点的竖直高度差为10cmE.a点振动介于加强点和减弱点之间答案A解析d点是波峰与波谷相遇，振动减弱，振幅为零，故保持静止，故A正确；b点是波峰与波峰相遇，c点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点，由于振幅是5cm，则b点相对平衡位置高10cm，而c点是波谷与波谷相遇，则c点相对平衡位置低10cm，所以b.c两点的竖直高度差为20cm，故B.C.D错误；a点位于加强点的连线上，仍为加强点，E错误.例3xx全国卷如图5a，在xOy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S10,4和S20，2.两波源的振动图线分别如图b和图c所示.两列波的波速均为1.00m/s.两列波从波源传播到点A8，2的路程差为______m，两列波引起的点B4,1处质点的振动相互_____填“加强”或“减弱”，点C0,0.5处质点的振动相互____填“加强”或“减弱”.图5答案2减弱加强解析由几何关系可知两波源到A点的距离为AS110m，AS28m，所以两波的路程差为2m；同理可得，BS1BS20，为波长的整数倍，由振动图像知两振源振动方向相反，故B点振动减弱；两波源到C点的路程差为xCS1CS21m，波长vT2m，所以C 点振动加强.三.波的衍射如图所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同的挡板，观察水波的传播.思考下列问题1水波遇到小孔时，会观察到什么现象逐渐减小小孔尺寸，观察到的现象有什么变化2当水波遇到较大的障碍物时，会观察到什么现象当障碍物较小时，会观察到什么现象答案1水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面的“阴影区”，小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影区”的现象更加明显.2当水波遇到较大的障碍物时，将会返回，当障碍物较小时，波能继续向前传播.1.发生明显衍射的条件衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射.衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件.2.波的衍射实质分析波传到小孔障碍物时，小孔障碍物仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔障碍物后传播，就偏离了直线方向.波的直线传播只是在衍射现象不明显时的近似情况.例4多选如图6所示是观察水面波衍射的实验装置.AC 和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源.图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹图中曲线之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是图6A.此时能观察到波明显的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象答案ABC解析由题图可知孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故选项A对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故选项B 对；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故选项C对；若f增大，由vf，知变小，衍射现象变得不明显了，故选项D错.四.多普勒效应警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化.思考下列问题1你听到警笛的音调有何不同2实际上警笛的音调会变化吗3听到音调发生变化的原因是什么答案1警车驶来时，音调变高；警车远离时音调变低.2实际上警笛的音调不会变化.3警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小，因此会感觉警笛音调发生变化.对多普勒效应的理解1.多普勒效应是波共有的特征，不仅机械波，光波和电磁波也都会发生多普勒效应.2.发生多普勒效应时，波源发出的频率不变，变化的是观察者接收到的频率.3.多普勒效应产生的原因分析1相对位置变化与频率的关系规律相对位置图示结论波源S和观察者A相对静止，如图所示f 观察者f波源音调不变波源S不动，观察者A运动，由AB或AC，如图所示若靠近波源，由AB，则f观察者f波源，音调变高；若远离波源，由AC，则f观察者f波源音调变高2成因归纳根据以上分析可以知道，发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动且两者间距发生变化.例5关于多普勒效应，下列说法中正确的是A.发生多普勒效应时，波源频率发生了变化B.要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动且两者间距发生变化C.火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高D.只有声波才能发生多普勒效应答案B解析发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，波源和观察者必须有相对运动，且两者间距发生变化，故A错误，B正确；根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高.当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误.学科素养例5这道题判断是不是发生了多普勒效应.首先确定波源与观察者间距是否发生了变化.当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时，观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变.意在考查学生灵活运用相关知识解决实际问题的能力，体现了“科学思维”的学科素养.针对训练xx盐城市高二检测装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波，并接收被车辆反射回来的反射波.当某汽车向测速监视器靠近时，被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比A.频率不变，波速变小B.波速不变，频率变小C.频率不变，波速变大D.波速不变，频率变大答案D解析波速由介质决定，所以被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比波速不变，根据声音的多普勒效应，声源和观察者靠近时接收频率变高，所以被该汽车反射回来的反射波与发出的超声波相比频率变大，故D正确，A.B.C错误.1.波的叠加多选两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1.0m/s的速率沿同一直线相向传播，t0时刻的波形如图7所示，图中小方格的边长为0.1m.则不同时刻的波形正确的是图7答案ABD解析脉冲波在介质中传播，xvt，当t0.3s时，两脉冲波各沿波的传播方向传播0.3m，恰好相遇，故A正确.当t0.4s.0.5s.0.6s时，两脉冲波各沿波的传播方向传播0.4m.0.5m.0.6m，由波的叠加原理可知B.D正确，C错误.2.波的干涉多选如图8所示为甲.乙两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，甲波向右传播，乙波向左传播.质点M图中未画出位于x0.2m处，则下列说法正确的是图8A.这两列波会发生干涉现象B.M点是振动加强点，所以其位移总是最大C.此时M点位移为零，故M点是振动减弱点D.由图示时刻开始，再经过14甲波周期，M点将位于波谷E.M点将做振幅为30cm的简谐振动答案ADE解析两列简谐横波在同一均匀介质内传播，波速相等，由题图可知两列波的波长相等，由vf可知，频率相等，所以两列波能产生干涉，故A正确；质点M是两列波的波峰与波峰相遇处，振动总是加强，振幅等于两列波振幅之和，为A20cm10cm30cm，则M点将做振幅为30cm的简谐振动，此时M点位移为零，故B.C错误，E正确；从题图所示时刻开始，再经过14T，两列波的波谷在M点相遇，所以M点到达波谷，故D正确.3.波的衍射一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是A.增大障碍物尺寸，同时增大波的频率B.增大障碍物尺寸，同时减小波的频率C.缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率D.缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率答案D解析波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由vf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大，而发生明显衍射的条件是障碍物或孔.缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，D选项正确.4.对多普勒效应的理解多选一频率为600Hz的声源以20rad/s 的角速度沿一半径为0.80m的圆周做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图9所示，下列判断正确的是图9A.观察者接收到声源在A点发出声音的频率大于600HzB.观察者接收到声源在B点发出声音的频率等于600HzC.观察者接收到声源在C点发出声音的频率等于600HzD.观察者接收到声源在D点发出声音的频率小于600Hz答案AB。