多普勒效应综合实验预习材料
实验十二超声波的多普勒效应综合实验
实验十二超声波的多普勒效应综合实验当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。
本现象是由奥地利物理学家、数学家多普勒（J. C. Doppler）在1842年发现的。
多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。
例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。
基于多普勒效应原理的雷达系统已经广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的检测。
在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。
电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。
[实验目的]测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应并由f - V关系直线的斜率求声速。
[实验仪器]多普勒效应综合实验仪由实验仪（见图3-12-1）、超声发射/接收器、红外发射/接收器、导轨、运动小车、支架、光电门、电磁铁、弹簧、滑轮、砝码及电机控制器等组成。
实验仪内置微处理器，带液晶显示屏。
速度控制器超声发射器光电脉冲转换器图3-12-1 实验仪及部分组件示意图。
1、实验仪实验仪采用菜单式操作，显示屏显示菜单及操作提示，由▲▼◄►键选择菜单或修改参数，按“确认”键后仪器执行。
可在“查询”页面，查询到在实验时已保存的实验数据。
注意，仪器面板上两个指示灯状态，失锁灯亮起时，表示频率失锁，接收信号较弱（超声接收器电量不足），此时不能进行实验，须对超声接收器充电，直至该指示灯灭；充电指示灯为红色时，表示已经充满或充电插头未接触，充电指示灯为黄色时，表示已经充满，充电指示灯为绿色时，表示正在充电。
2、光电门介绍图3-12-2 光电门测量运动物体速度的方法。
在运动物体上有一个U 型挡光片，当它以速度V 经过光电门时，见图3-12-2（a ）所示，U 型挡光片两次切断光电门的光线。
人教版高中物理选修34第十二章第5节
高中物理学习资料金戈铁骑整理制作第 5 节多普勒效应1．由于波源和观察者之间有________________ ，使观察者接收到的波的频率________________ 的现象叫多普勒效应．2．当波源与观察者相对静止时，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，观察到的频率________波源的频率；当波源与观察者相互远离时，观察到的频率 ________波源的频率．________速度，测星3．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用，能够利用多普勒效应测球凑近或远离我们的速度，测________速度．4．关于多普勒效应，以下说法中正确的选项是()A．当波源与观察者有相对运动时，才会发生多普勒效应B．当波源与观察者运动的速度相同时，不会发生多普勒效应C．只有机械波才能发生多普勒效应D．只要波源运动，就必然会发生多普勒效应5．以下说法中不正确的选项是()A．发生多普勒效应时波源的频率保持不变B．要发生多普勒效应，波源和观察者间必定有相对运动C．只有声波会发生多普勒效应D．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应6．当火车进站鸣笛时，我们在车站听到的音调()A．变低B．不变C．变高D．不知声速和火车车速，不能够判断看法规律练知识点一对多普勒效应的理解1．以下说法中正确的选项是()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．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒第一发现的图 12．如图 1，由波源 S 发出的波某一时辰在介质平面中的状况，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为 20 Hz，且不运动，而观察者在 1 s 内由 A 运动到 B ，观察者接收到多少个完好波？设波速为 340 m/s，则要让观察者完好接收不到波，他每秒要运动多少米？知识点二发生多普勒效应的几种状况图 23．如图 2 所示产活力械波的波源O 做匀速运动的状况，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) 波源正在向哪处搬动 ()A． A B． BC． C D ． D(3) 观察到波的频率最低的地址是()A． A B． BC． C D ． D4．新式列车动车组速度可达300 km/h，与该车汽笛声的音调对照，(1)站在车前面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声波频率变化了吗？(3)坐在新式列车动车组上的乘客听起来音调怎样？方法技巧练多普勒效应的应用5．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡逻，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，若是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C．等于100 km/ h100 km/hB．低于 100 km / hD．无法确定6．有经验的铁路工人为什么能够从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢？1．关于多普勒效应，以下说法正确的选项是()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了改变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．只有声波才能够产生多普勒效应2．有经验的铁路养护人员能够从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向．他所利用的应是()A．声波的干涉现象C．声波的多普勒效应B．声波的衍射现象D ．声波的反射现象3．频率必然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，声波的速度 (u＜ V) ，ν表示接收器接收到的频率．若u 增大，则 ()A．ν增大， V 增大B．ν增大， V 不变C．ν不变， V 增大 D ．ν减小， V 不变V 表示4．火车上有一个声源发出频率必然的乐音．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．以下状况中，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5．蝙蝠在洞窟中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航特别有效，这种超声脉冲是连续 1 ms 或不到 1 ms 的短促发射，且每秒重复发射几次．假设蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz ，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，则以下判断正确的选项是()A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 HzB．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率C．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率D ．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hzf1，波源6．波源振动的频率为 f 0，波源在介质中运动时，波源的前面介质振动的频率为后方介质振动的频率为f2，则三者的关系为 ()A． f 1＝ f2＝ f0B． f1＝ f 2>f 0C． f 1＝ f 2<f 0 D ． f2<f 0<f 17．当人听到声音的频率越来越低时，可能的原因是()A．声源和人都是静止的，声源振动的频率越来越低B．人静止，声源远离人做匀速直线运动，声源振动的频率不变C．人静止，声源远离人做匀加速直线运动，声源振动的频率不变D．人静止，声源远离人做匀减速直线运动，声源振动的频率不变8．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有关于地球的运动速度B．交通警察向前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，依照接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，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动状况D．有经验的战士从炮弹翱翔的尖叫声判断翱翔炮弹是凑近还是远去9．如图 3 所示，让小球P 一边贴水面每秒振动 5 次，一边沿x 轴正方向匀速搬动，O 点是它的初始地址．图示为观察到的某一时辰的水面波，图中的实线表示水面波的波峰地址，此时小球P 处于波峰地址，激起的第一个波峰恰好传到40 cm 处，那么水面波的流传速度及小球P 匀速搬动的速度分别是()图3A． 0.05 m/ s； 0.025 m/ sB． 0.1 m/s； 0.1 m/sC． 0.15 m/ s； 0.125 m / sD ． 0.2 m/s； 0.1 m /s10．图 4 中，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x 轴正方向流传，波速v＝ 400 m/s.为了接收信号，在x＝ 400 m 处设有一接收器A( 图中未标出 )．已知 t＝ 0 时，波已经流传到 x＝40 m，则以下说法中不正确的选项是()图 4A．波源振动的周期为 0.05 sB． x＝ 40 m 处的质点在 t＝ 0.5 s 时位移最大C．接收器在 t＝ 1.0 s 时才能接收到此波D ．若波源向 x 轴负方向搬动，则接收器接收到的波的频率将小于20 Hz图 511．轮船在进港途中的x－ t 图象如图 5 所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个()题号123456答案题号7891011答案12.当波源有关于介质不动，观察者向波源运动时，观察者接收到的频率________(填“大于”“小于”或“等于”)波源频率；当观察者远离波源时，观察者接收到的频率______( 填“大于”“小于”或“等于”)波源频率；当观察者有关于介质不动，而波源做远离观察者的运动时，观察者接收到的频率________．13．随着科技的发展和作战的需要，现在的战斗机飞得越来越快，甚至有些飞机的速度已经高出了声音在空气中的流传速度．假设某爆炸声在空气中的流传速度为340 m/s，一架战斗机正在爆炸点周边远离它翱翔，要使翱翔员听不到爆炸声，飞机翱翔的速度最少多大？第 5 节多普勒效应课前预习练1．相对运动发生变化2．等于大于小于3．车辆血流4． AB [当波源与观察者有相对运动时，他们之间的距离必然发生变化，其距离增大或减小，则观察者接收到的频率就相应的减小或增大，可知必发生多普勒效应，即A选项正确；而当波源与观察者运动的速度完好相同时，无相对运动，相当于二者都静止的状况，不会发生多普勒效应，故 B 选项正确， D 选项不正确；多普勒效应是颠簸过程共有的特色，这里的颠簸包括所有波的流传过程，故 C 选项不正确． ]5． C [发生多普勒效应时波源的频率不变，波源和观察者间有相对运动，A、 B 正确；多普勒效应是波共有的特色，C错误，D正确． ]6．C [火车进站鸣笛相当于波源与我们相互凑近，我们听到的声音的频率大于波源的频率，音调变高， C 正确． ]课堂研究练1． BCD [该题观察对多普勒效应的理解，当波源和观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应， C 正确．但波源的频率并没有发生变化， A 错．多普勒效应产生的本质是观察者接收到的频率不等于波源频率，它第一由奥地利科学家多普勒发现，B、D 正确． ]议论(1)发生多普勒效应的条件是波源和观察者之间有相对运动．(2)发生多普勒效应时，可是观察者接收的频率发生变化，而波源的频率并没有变化．2.19 个340 m剖析观察者在单位时间内接收到的完好波的个数就等于观察者接收到的频率．若是观察者不动，则 1 s 内，观察者接收的完好波的个数应为20 个，可是当观察者从 A 运动到 B 的过程中，所能接收到的完好波的个数正恰似不运动时少 1 个，即他只接收到19 个完好波．要想让观察者完好接收不到波，他必定随同所在的波峰一起运动并远离波源．由x＝ vt 得 x＝340× 1 m＝340 m，即观察者每秒要远离波源340 m.议论在理解多普勒效应时，要明确波速不因波源和观察者的运动而发生变化．3． (1)D (2)A (3)BA剖析 该图表示的是多普勒效应，波源的左边波长较小，说明波源正向左运动，所以处的观察者观察到的频率偏高，B 处的观察者观察到的频率最低．议论 当波源与观察者相对静止时， f 观察 ＝ f 波源 ；当波源与观察者相互凑近时， f观察>f 波源 ；当波原与观察者相互远离时， f 观察 <f 波源．4． (1) 偏高 偏低 (2) 偏高 汽笛发出声波的频率不变 (3)乘客听到的音调不变剖析 (1)站在列车前面的人与列车的距离在凑近，所以听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，所以听起来音调偏低．(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声波频率不变．(3) 坐在该列车上的乘客与该列车相对静止，故听起来音调不变．议论 声音的频率变化时音调发生变化．当频率变高时，音调变高；当频率变低时，音调变低．5． A [因巡警车 (观察者 )接收到的电磁波频率比发出时低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在轿车后边，可判断轿车车速比巡警车车速大，应选项 A 正确， B 、 C 、 D 三项错误． ]6．见解析剖析 若火车凑近工人， 工人感觉汽笛声的音调高升， 速度越快，音调越高，反之相反．铁 路工人经过判断火车汽笛音调的高低从而判断火车的运行方向和快慢． 方法总结 多普勒效应是波共有的特色，不但机械波，光波和电磁波也都会发生多普勒效应，发生多普勒效应时， 波源发出的频率 f 波源 不变，变化的是观察者接收到的频率f 观察． 利用 f 波源 与 f 观察 的关系能够测量一些物体的速度．课后牢固练1．C [ 多普勒效应是由于波源和观察者之间发生相对运动而产生的， 发生多普勒效应时，波源的频率不改变．所以， A 、 B 错， C 正确．所有波都能发生多普勒效应， D 错． ] 2．C [依照多普勒效应现象， 当火车运动方向凑近养护人员时， 他听到的声音音调较高，火车远离养护人员时，他听到的声音音调较低． ]3． B [由于声波的速度由介质决定，故 V 不变，据多普勒效应可知，当声源凑近接收 器时接收到的频率变高， ν增加，故 B 项正确． ]4．BD[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加，所以观察者接收的频率高升，听到乐音的音调比原来要高．当观察者与声源背向运动时，观察者接收到的声波的个数减少， 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．正确选项为 B 、D .]综上所述，5．7． AC [人听到的声音的频率越来越低，声源远离观察者，且远离的速度越来越大，也就是加速远离，所以 A 、C 正确． ]8． ABD [ 凡是波都拥有多普勒效应，所以利用光波的多普勒效应即可测定遥远星体相对地球远离的速度， 故 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，由多普勒效应的计算公式能够求出运动物体的速度，故 B 选项正确．关于C 选项，铁路工人是依照振动的强弱而对列车的运动状况做出判断的， 故不正确． 炮弹翱翔，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． ]9．D [由图可知 P 振动的时间为0.4 m＝ 0.2 m/s ，P 点搬动速度为0.2 m＝2 s ，波速为 2 s2 sm/ s.]λ 20＝400 s ＝ 0.05 s ，A 正确； x ＝ 40 m 处的质点在 t ＝ 0.5 s10． BC [ 波源振动的周期 T ＝ v时仍在平衡地址， B 错误；接收器接收到此波的时间 t ＝ 400－ 40 s ＝ 0.9 s ，C 错误；由多普D 正确．]400勒效应的知识，可知11．A [由 x － t图象可知， 轮船凑近港口时的速度 v 1>v 3>v 2 ，可知 f 1>f 3 >f 2，故 A 正确．] 12．大于 小于变小13． 340 m/s剖析要使翱翔员恰好听不到爆炸声，即翱翔员正好一个声波也接收不到，故他随飞机运动的速度应与波峰前进的速度相同，即飞机应以340 m/s 的速度翱翔，远离爆炸点.第 6 节惠更斯原理1．在波的流传过程中，某时辰任何振动状态________的介质质点所组成的圆叫波面，而与波面垂直的那些线代表了波的________________ ，叫做波线．2．介质中任一波面上的各点，都能够看做发射子波的________，以后任意时辰，这些子波在波前进方向的____________就是新的波面，这就是惠更斯原理．3．利用惠更斯原理能够确定______________________ ，能够讲解波的衍射现象中______________________ ，不能够讲解波的________，所以无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的 ________的关系．4．波遇到介质界面会____________ 连续流传的现象叫波的反射现象，机械波发生反射时与光的反射规律近似，即________________________________ ．波从一种介质射入另一种介质时，波的________________ 发生改变的现象叫波的折射现象．5．关于对惠更斯原理的理解，以下说法正确的选项是()A．同一波面上的各质点振动状况完好相同D．无论怎样的波，波线向来和波面垂直6．以下说法正确的选项是()A．入射波面与法线的夹角为入射角B．入射波面与界面的夹角为入射角C．入射波线与法线的夹角为入射角D．入射角跟反射角相等7．关于波的认识，以下说法中正确的选项是()A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布状况，用的是波的反射原理B．隐形飞机的表面涂特别隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C．雷雨天雷声轰鸣不断是波的多次反射D．水波从深水区传到浅水区改变流传方向的现象，是波的折射现象看法规律练知识点一对波面和波线的理解1．以下说法中正确的选项是()A．水波是球面波B．声波是球面波C．只有横波才能形成球面波D．只有纵波才能形成球面波2．以下说法中不正确的选项是()A．只有平面波的波面才与波线垂直B．任何波的波线与波面都相互垂直C．任何波的波线都表示波的流传方向D．有些波的波面表示波的流传方向知识点二波的反射、折射现象中各物理量的变化3．图 1 中 1、 2、 3 分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()图1A． 2 与 1 的波长、频率相等，波速不等B． 2 与 1 的波速、频率相等，波长不等C． 3 与 1 的波速、频率、波长均相等D ． 3 与 1 的频率相等，波速、波长均不等方法技巧练波的反射的应用技巧4．有一辆汽车以15 m/ s 的速度匀速行驶，在其正前面有一陡峭山崖，汽车鸣笛 2 s 后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？(v 声＝340 m/ s)5．某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为 340 m/s，在海水中的波长为 4.5 m，此物体在海面上发出的声音经0.5 s 听到回声，则海水深为 ________m.()1．人在室内讲话的声音比在空旷的室外讲话声音要洪亮，是由于A．室内空气不流动B．室内声音多次被反射C．室内声音发生折射 D ．室内物领悟吸取声音2．以下现象中属于声波反射现象的是()A．隔着墙能听到房间外面有人讲话B．音响设备制作时要考虑混杂效应C．夏天的雷声有时轰鸣不断D ．在水里的人能听到岸上的声音3．声波从声源发出，在空中向外流传的过程中()A．波速在逐渐变小B．频率在逐渐变小C．振幅在逐渐变小D．波长在逐渐变小4．一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则()A．声波频率不变，波长变小B．声波频率不变，波长变大C．声波频率变小，波长变大D ．声波频率变大，波长不变5．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s 听到右边山坡反射回来的声音，又经过 1.5 s 后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为()A． 170 m B．340 m C． 425 m D． 680 m6．人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的 ________提高耳朵的接收能力．7．教室中未搬入桌凳前说话常有嗡嗡的结尾，摆了桌凳坐满了学生后这种现象减少到似乎听不到了，这是由于 ______________________________________ ．8．在渔船上利用超声波能够探测鱼群的地址，当它向选定的方向发射出频率为×104 Hz 的超声波后，经过 0.64 s 收到从鱼群反射回来的反射波，已知× 104 Hz 的超声波在水中的波长为 2.5 cm，则这群鱼跟渔船的距离为 ________m.9．一声波在空气中的波长为25 cm，速度为340 m/s.当折射入另一种介质时，波长变为80 cm.求：(1) 声波在这种介质中的频率；(2) 声波在这种介质中的流传速度．10．一个观察者在高处用望远镜凝望在地上的木工以每秒 2 次的频率击钉子，他听到声音时恰好看到击锤动作．若观察者距木工680 m．当木工停止击锤后，他还能够听到几次击钉声？ (声波在空气中的流传速度为340 m/s)11．有一种示波器能够同时显示两列波形．关于这两列波，显示屏上横向每格代表的时间间隔相同．利用此种示波器能够测量液体中的声速，实验装置的一部分如图 2 甲所示：管内盛满液体，音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出，被接收器所接收．图乙为示波器的显示屏，屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接收信号．若已知发射的脉冲信号频率为 f ＝ 2 000 Hz，发射器与接收器的距离为x＝1.30 m，求管内液体中的声速．(已知所测声速应在 1 300 m/ s～ 1 600 m/ s 之间．结果保留两位有效数字 )图 2第 6 节惠更斯原理课前预习练1．相同流传方向2．波源包络面3．波的流传方向 波的流传方向 强度 大小 4．返回来 反射角等于入射角 流传方向 5．课堂研究练1．B [该题观察了波面，依照球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与是横波还是纵波没关，故 C 、 D 不正确，由此可知 B 正确．由于水波不能够在空间中流传，所以它是 平面波， A 不正确． ]议论 波源发出的波能在三维空间中流传，就能形成球面波，比方地震波．2． AD [任何波的波线都与波面相互垂直，波线表示波的流传方向，故B 、C 正确，选A 、D.]议论3． D波线代表波的流传方向且波线与波面垂直．[ 波 1、 2 都在介质 a 中流传，故 1、 2 的频率、波速、波长均相等，A 、B 错；波v1、3 是在两种不相同介质中流传， 波速不相同， 但波源没变， 所以频率相等， 由 λ＝ f 得波长不相同，故 C 错，D 对．]议论 波的频率取决于波源的振动频率，与介质没关．波速由介质决定，介质发生变化波速可能发生变化，由 v ＝ λf 知波长就会发生变化．4． 325 m剖析 若汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音流传，以下列图为汽车与声波的运动过程表示图．设汽车由 A 到 C 行程为 x 1，C 点到山崖 B 距离为 x ；声波由 A 到到 C 行程为 x 2，则有 x 2＝ x 1＋ 2x ，因汽车与声波运动时间同为 t ，则B 再反射v 声 t ＝ v 汽 t ＋ 2x所以 x ＝ v 声 － v 汽 t 340－ 15 × 2＝ 2 m ＝ 325 m25．剖析声音在空气和海水中流传时频率是相同的，由 v ＝ λf 可知v气＝λ气，则 v 水＝ 340×v水λ水m/ s ＝ 1 530vt ＝ 1× 1 530× 0.5 m ＝382.5 m.m /s ，海水的深度为 h ＝ 2 2方法总结在利用波的反射解决一些问题时，注意波的反射规律与初中学习的光的反射规律近似．课后牢固练1．B [人在室内说话，声波会被室内物体、墙壁反射，甚至反射多次，所以显得声音洪亮． ] 2． BC [反射现象是波在同一种介质中的流传，所以 B 、 C 正确．波在不相同种介质中传播是折射现象， D 不正确． A 是衍射现象． ]3．C [声波在空中向外流传时， 无论可否遇到阻挡物引起反射， 其波速只由空气介质决 定．频率 (由振源决定 )和波长 ( λ＝ v/ f)均不变，所以 A 、B 、D 错，又由于机械波是传达能量的方式，能量在流传过程中会减小，故其振幅也就逐渐变小，C 正确． ]4． B [由于波的频率由波源决定，所以波无论在空气中还是在水中频率都不变， C 、 D错．又因波在水中速度较大，由公式v ＝ λf 可得，波在水中的波长变大，故 A 错，B 正确． ] 5．C [ 右边的声波从发出到反射回来所用时间为t 1＝0.5 s ，左边的声波从发出到反射回 1 1 来所用的时间为 t 2＝ 2 s ．山谷的宽度 d ＝ 2v(t 1＋ t 2) ＝ 2× 340× 2.5 m ＝ 425 m ；故 C 正确． ]6．反射7．搬入桌凳和坐满学生后吸声面积增大，混响时间变短8． 464人教版高中物理选修34第十二章第5节11 / 11剖析 超声波在水中的 播速度v ＝ λ·f＝×10－2×× 104 m/s ＝1.45 ×103 m/ s. 所以 群到船的距离x ＝ 1 v ·t ＝ 1××103× 0.64 m ＝ 464 m.2 29． (1)1 360 Hz (2)1 088 m/s剖析 (1)声波由空气 入另一种介 ， 率不 ，由v ＝ λf得 f ＝ v 1＝ 340 Hz ＝ 1 360Hz . λ1v 1 v 2 (2) 因 率不 ，有 λ1＝ λ2，λ 2得： v 2＝ λv 11＝ 8025× 340 m/s ＝ 1 088 m/s.10．4次剖析中木工 子 生的声波属于一种 短 的 “ 脉冲波 ” ，如 所示， 脉冲的 距 d ，由于声速是 v ＝ 340 m/s.木工 的 率f ＝2 Hz .所以 d ＝ λ＝ v ＝340m ＝170 m.f2所以在 680 m 距离内有 n ＝680＝ 4 个脉冲 隔，也就是 木工停止 后 能听到4 次170声．311．× 10 m/s剖析脉冲信号的周期 T ，从示波器 示的波形能够看出， 乙中横向每一分度( 即两条 的距离 )所表示的 隔t ＝T①2其中 T ＝1②f比 乙中上、下两列波形，可知信号在液体中从 射器 播至接收器接收所用的t ＝ t(2n ＋ 1.6)③ 其中 n ＝ 0,1,2， ⋯ 液体中的声速v ＝x④t立 ①②③④ 式，代入已知条件并考 到所 声速 在1 300 m/s ～ 1 600 m /s 之 ，得x ＝v ＝t 2n ＋ 0.000 25 2n ＋ m/s当 n ＝ 1 ，解得v ＝ × 103m/s 在其范 之 ．。
多普勒效应_2
多普勒效应选修3-4第十二章第7节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。
二、预习内容)蜂鸣器静止,学生听声音有无变化;)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）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）音调的高低由什么决定?答案：）静止时，听不到声音的变化；）发生器靠近时，声音变得尖锐；发生器远离时，声音变得低沉.）学生举例：行驶中的汽车鸣笛；火车鸣笛进站；飞机起飞等）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疑惑点疑惑内容课内探究学案一、学习目标．知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别．．知道什么是，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。
．了解的一些应用．二、学习过程探究成因分析【问题】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，在产生多普勒现象时有无可以遵循的物理规律存在？【问题】在中，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】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】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。
学生分组讨论都有捏些情况：观察得出结论：．当波源S和观察者A都相对介质都静止，即二者没有相对运动时：从声波传到观察者计时，假设波源频率为20Hz，即波源每秒发出20个完全波，这20个完全波通过观察者的时间为1S，即观察者每秒接收20个完全波，结论：。
多普勒效应实验报告
多普勒效应实验报告多普勒效应是指当光源和观测者之间有相对运动时，光的频率会发生改变的现象。
本实验旨在通过测量不同速度下的多普勒效应来验证这一现象，并分析其中的规律。
实验仪器与原理实验中使用的仪器包括平行光管、声源、频率计、速度计等。
声源发出的声波通过平行光管发射出去，频率计用于测量声波的频率，速度计用于测量平行光管的运动速度。
当声源静止时，所发出的声波频率为f0。
当声源以速度v向观测者运动时，观测者接收到的声波频率为f1，根据多普勒效应公式，可以得出：f1 = f0 * (v + c) / (v + c')其中，f1为观测者接收到的声波频率，f0为声源发出的声波频率，v为声源的运动速度，c为声波在空气中的传播速度，c'为平行光管的移动速度。
实验步骤（1）调节频率计和速度计，保证其准确度。
（2）测量声源相对于观测者的运动速度v。
（3）让观测者在不同速度下测量接收到的声波频率。
（4）记录实验数据。
数据处理与分析在不同速度下，我们分别记录了声波的频率和声源的运动速度，并计算出了实验数据。
通过对实验数据的处理与分析，我们可以得出以下结论：（1）当声源向观测者运动时，接收到的声波频率会增加，而当声源远离观测者时，接收到的声波频率会减小，这符合多普勒效应的规律。
（2）通过实验数据的对比分析，可以得出声波频率与声源运动速度之间的关系，验证多普勒效应公式的准确性。
结论通过实验，我们验证了多普勒效应的存在，并成功测量了不同速度下声波的频率变化。
实验结果表明，多普勒效应在声波传播中起着重要作用，对于相关研究具有重要意义。
以上是本次多普勒效应实验的报告内容，希望能够对相关知识有所帮助。
感谢您的阅读。
5多普勒效应（导学案）
5多普勒效应（导学案）5多普勒效应[⾃主预习]⼀、多普勒效应1．多普勒效应波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发⽣变化的现象．2．多普勒效应产⽣的原因(1)当波源与观察者相对静⽌时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数⽬是⼀定的，观察到的频率等于波源振动的频率．(2)当波源与观察者相向运动时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数⽬增加(填“增加”或“减⼩”)，观察到的频率增加(填“增加”或“减⼩”)；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率减⼩．(填“增加”或“减⼩”)3．应⽤(1)测车辆速度．(2)测星球速度．(3)测⾎流速度．⼆、波的反射和折射1.反射现象：波遇到介质界⾯会原介质继续传播的现象．2.折射现象：波从⼀种介质另⼀种介质时，波的发⽣改变的现象．[即学即⽤]1．判断下列说法的正误．(1)发⽣多普勒效应时，波源的频率发⽣了变化．()(2)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．()(3)波发⽣反射和折射时波的频率都不变，但波长、波速均发⽣变化．()2．如图1表⽰产⽣机械波的波源S做匀速运动的情况，图中的圆表⽰波峰．该图表⽰____________现象，观察到波的频率最⾼和最低的位置分别是________、________.[重点探究]⼀、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？[知识深化]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)2．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A→B或A→C，如图所⽰若靠近波源，由A→B，则f观察者>f波源，⾳调变⾼；若远离波源，由A→C，则f观察者观察者A不动，波源S运动，由S→S′，如图所⽰f观察者>f波源⾳调变⾼2.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1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针对训练(2017·盐城⾼⼆检测)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，频率变⼤⼆、波的反射和折射及应⽤如图所⽰，当波从介质Ⅰ传播到两介质的交界⾯时，返回介质Ⅰ的波和进⼊介质Ⅱ的波的频率变化吗？波长变化吗？1．波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的．2．波速是由介质决定的，波反射时是在同⼀介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变．3．波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝vf 可知波长不改变；在波的折射中，当进⼊新的介质中波速增⼤时，由λ＝vf 可知波长变⼤；反之变⼩．例2 图2中1、2、3分别代表⼊射波、反射波、折射波的波线，则( ) A ．2与1的波长、频率相等，波速不等 B ．2与1的波速、频率相等，波长不等 C ．3与1的波速、频率、波长均相等 D ．3与1的频率相等，波速、波长均不等例3 某测量员利⽤回声测距，他站在两平⾏墙壁间某⼀位置鸣枪，经过1s 第⼀次听到回声，⼜经过0.5s 再次听到回声，已知声速为340m/s ，则两墙壁间的距离为多少？总结提升：回声测距的三种情况1．当声源不动时，声波遇到了障碍物后会返回继续传播，反射波与⼊射波在同⼀介质中传播速度相同，因此，⼊射波和反射波在传播距离⼀样的情况下⽤的时间相等，设经时间t 听到回声，则声源距障碍物的距离为s ＝v 声·t 2.2．当声源以速度v 向静⽌的障碍物运动或障碍物以速度v 向静⽌的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为s ＝(v 声＋v )·t2.3．当声源以速度v 远离静⽌的障碍物或障碍物以速度v 远离静⽌的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s ＝(v 声－v )·t 2.[达标检测]1．(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3所⽰，下列判断正确的是( ) A ．观察者接收到声源在A 点发出声⾳的频率⼤于600Hz B ．观察者接收到声源在B 点发出声⾳的频率等于600Hz C ．观察者接收到声源在C 点发出声⾳的频率等于600Hz D ．观察者接收到声源在D 点发出声⾳的频率⼩于600Hz2．(多普勒效应的应⽤)(多选)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波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发⽣的变化，就知道汽车的速度，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动情况D．有经验的战⼠从炮弹飞⾏的尖啸声判断飞⾏炮弹是接近还是远去3．(对波的现象的综合认识)下列物理现象：(1)在春天⾥⼀次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声⽽不见其⼈”；(3)学⽣围绕振动的⾳叉转⼀圈会听到忽强忽弱的声⾳；(4)当正在鸣笛的⽕车向着我们急驶⽽来时，我们听到汽笛声的⾳调变⾼．这些物理现象分别属于波的()A．反射、衍射、⼲涉、多普勒效应B．折射、衍射、多普勒效应、⼲涉C．反射、折射、⼲涉、多普勒效应D．衍射、折射、⼲涉、多普勒效应4．(波的反射和折射)⼀列声波在空⽓中的波长为0.2m．当该声波从空⽓中以某⼀⾓度传⼊介质Ⅱ中时，波长变为0.6m，如图4所⽰，若空⽓中的声速是340m/s.求：(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度；(3)若声波垂直进⼊介质Ⅱ，经0.4s返回空⽓，则介质Ⅱ的深度为多少？[课时对点练]⼀、选择题考点⼀多普勒效应1．(多选)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；离你⽽去时，⾳调变低D．⼤风中，远处⼈的说话声时强时弱2．(多选)⽕车上有⼀个声源发出频率⼀定的⾳乐．当⽕车静⽌，观察者也静⽌时，观察者听到并记住了这个⾳乐的⾳调．以下情况中，观察者听到这个⾳乐的⾳调⽐原来降低的是()A．观察者静⽌，⽕车向他驶来B．⽕车静⽌，观察者乘汽车向着⽕车运动C．观察者静⽌，⽕车离他远去D．⽕车静⽌，观察者乘汽车远离⽕车运动3．(多选)如图1所⽰，将上下振动的振针⽔平移动，移动过程中在⽔⾯上形成了如图所⽰的⽔波图形，下列说法正确的是()图1A．振针向右移动B．在A处的观察者，接收到的⽔波频率⽐振针的振动频率⼩C．振针向左移动D．在A处的观察者，接收到的⽔波频率⽐振针的振动频率⼤4．平直公路上，汽车正在匀速远离，⽤多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波，被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图象，正确的是()5．(多选)如图2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6．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，v表⽰声波的速度(u＜v)，f表⽰接收器接收到的频率．若u增⼤，则()A．f增⼤，v增⼤B．f增⼤，v不变C．f不变，v增⼤D．f减⼩，v不变考点⼆波的反射与折射7．关于波的反射与折射，下列说法正确的是()A．⼊射波的波长⼀定等于反射波的波长，其频率不变B．⼊射波的波长⼀定⼩于反射波的波长，其频率不变C．⼊射波的波长⼀定⼤于折射波的波长，其频率不变D．⼊射波的波长⼀定⼩于折射波的波长，其频率不变8．(多选)以下关于波的认识，正确的是()A．潜艇利⽤声呐探测周围物体的分布情况，⽤的是波的反射原理B.隐形飞机怪异的外形及表⾯涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从⽽达到隐形的⽬的C．雷达的⼯作原理是利⽤波的⼲涉D．⽔波从深⽔区传到浅⽔区改变传播⽅向的现象，是波的折射现象⼆、⾮选择题9．公路巡警开车在⾼速公路上以100km/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波，如果该波被轿车反射回来时，巡警车接收到的波的频率⽐发出时低．(1)此现象属于()A．波的衍射B．波的⼲涉C．多普勒效应D．波的反射(2)若轿车以20m/s的速度⾏进，反射回的频率应________．(填“偏⾼”或“偏低”)10．利⽤超声波可以探测鱼群的位置．在⼀只装有超声波发射和接收装置的渔船上，向选定的⽅向发射出频率f＝5.8×104Hz的超声波后，经过时间t＝0.64s接收到从鱼群反射回来的反射波．已知该超声波在⽔中的波长λ＝2.5cm，求鱼群到渔船的距离是多少．(鱼群和渔船静⽌不动)11．⼀声波在空⽓中的波长为25cm，速度为340m/s，当折射进⼊另⼀种介质时，波长变为80cm，求：(1)声波在这种介质中的频率；(2)声波在这种介质中的传播速度⼤⼩．。
多普勒效应综合实验讲解学习
多普勒效应综合实验多普勒效应综合实验摘要：关键词：当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。
多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。
例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。
基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。
在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。
电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。
本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。
【实验目的】1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。
2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究：①自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。
②简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。
③匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。
④其它变速直线运动。
【实验原理】1、超声的多普勒效应根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为：f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2）（1）式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。
若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为：f = f0（1+V/u）（2）当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。
高二物理教案：多普勒效应
高二物理教案：多普勒效应【】步入高中，相比初中更为紧张的学习随之而来。
在此高二物理栏目的小编为您编辑了此文：高二物理教案：多普勒效应希望能给您的学习和教学提供帮助。
本文题目：高二物理教案：多普勒效应课前预习学案一、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疑惑点疑惑内容课内探究学案一、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。
多普勒效应实验报告
多普勒效应实验报告一、实验目的1、观察并验证多普勒效应现象。
2、测量声速，并通过多普勒效应计算声源的运动速度。
3、深入理解多普勒效应的原理及其在实际生活中的应用。
二、实验原理多普勒效应是指当波源与观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化。
对于声波来说，如果声源向着观察者运动，观察者接收到的频率会升高；如果声源远离观察者运动，观察者接收到的频率会降低。
设声源的频率为 f₀，声速为 v，观察者相对于介质的速度为 v₀（靠近声源为正，远离声源为负），声源相对于介质的速度为 vs（靠近观察者为正，远离观察者为负），则观察者接收到的频率 f 为：当声源运动，观察者静止时：f ＝ f₀×（v ＋ v₀) ／（v vs)当观察者运动，声源静止时：f ＝ f₀×（v ＋ v₀) ／ v当声源和观察者都运动时：f ＝ f₀×（v ＋ v₀) ／（v vs)三、实验仪器1、信号发生器：用于产生稳定的音频信号。
2、扬声器：作为声源。
3、麦克风：用于接收声音信号。
4、数据采集卡：将麦克风接收到的模拟信号转换为数字信号，并传输给计算机。
5、计算机：用于控制实验、采集数据和进行数据分析。
四、实验步骤1、连接实验仪器将信号发生器的输出连接到扬声器，以提供声源信号。
将麦克风连接到数据采集卡的输入端口。
将数据采集卡插入计算机的 PCI 插槽，并安装驱动程序和相关软件。
2、软件设置打开计算机上的实验控制软件，设置采样频率、通道选择等参数。
选择合适的显示方式，以便观察和分析采集到的数据。
3、测量声速在实验环境中，让扬声器和麦克风保持固定距离。
信号发生器产生一个已知频率 f₀的正弦波信号，通过扬声器发出声音。
麦克风接收声音信号，并通过数据采集卡传输到计算机。
测量声音信号从扬声器发出到麦克风接收的时间差 t。
根据声速公式 v ＝ d ／ t（其中 d 为扬声器和麦克风之间的距离），计算出声速 v。
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若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为：
f = f0（1+V/u）（2）
ZKY-DPL-3
多普勒效应综合实验仪
（电机拖动型）
实验指导及操作说明书
多普勒效应综合实验
当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。
【实验目的】
1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。
2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究：
①自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。
仪器面板上两个指示灯状态介绍
失锁警告指示灯：亮，表示频率失锁。即接收信号较弱，此时不能进行实验，需调整让该指示灯灭；
灭，表示频率锁定。即接收信号能够满足实验要求，可以进行正常实验。
充电指示灯：灭，表示正在快速充电；
亮（绿色），表示正在涓流充电；
亮（黄色），表示已经充满；
亮（红色），表示已经充满或充电针未接触。
2、超声的红外调制与接收
早期产品中，接收器接收的超声信号由导线接入实验仪进行处理。由于超声接收器安装在运动体上，导线的存在对运动状态有一定影响，导线的折断也给使用带来麻烦。新仪器对接收到的超声信号采用了无线的红外调制-发射-接收方式。即用超声接收器信号对红外波进行调制后发射，固定在运动导轨一端的红外接收端接收红外信号后，再将超声信号解调出来。由于红外发射/接收的过程中信号的传输是光速，远远大于声速，它引起的多谱勒效应可忽略不计。采用此技术将实验中运动部分的导线去掉，使得测量更准确，操作更方便。信号的调制-发射-接收-解调，在信号的无线传输过程中是一种常用的技术。
实验一验证多普勒效应并由测量数据计算声速
让小车以不同速度通过光电门，仪器自动记录小车通过光电门时的平均运动速度及与之对应的平均接收频率。由仪器显示的f－V关系图可看出速度与频率的关系，若测量点成直线，符合（2）式描述的规律，即直观验证了多普勒效应。用作图法或线性回归法计算f－V直线的斜率k，由k计算声速u并与声速的理论值比较，计算其百分误差。
一．仪器安装
如图2所示。所有需固定的附件均安装在导轨上，并在两侧的安装槽上固定。调节水平超声发射器的高度，使其与超声接收器（已固定在小车上）在同一个平面上，再调整红外接收器高度和方向，使其与红外发射器（已固定在小车上）在同一轴线上。将组件电缆接入实验仪的对应接口上。安装完
毕后，电磁铁组件放在轨道旁边，通过连接线给小车上的传感器充电，第一次充电时间约6～秒，充满后(仪器面板充电灯变黄色或红色)可以持续使用4～5分钟。充电完成后连接线从小车上取下，以免影响小车运动。
②简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。
③匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。
④ 其它变速直线运动。
【实验原理】
1、超声的多普勒效应
根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为：
f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2）（1）
【注意事项】
安装时要尽量保证红外接收器、小车上的红外发射器和超声接收器、超声发射器三者之间在同一轴线上，以保证信号传输良好；
安装时不可挤压连接电缆，以免导线折断；
小车不使用时应立放，避免小车滚轮沾上污物，影响实验进行。
二．测量准备
1．实验仪开机后，首先要求输入室温。因为计算物体运动速度时要代入声速，而声速是温度的函数。利用将室温T值调到实际值，按“确认”。然后仪器将进行自动检测调谐频率f0，约几秒钟后将自动得到调谐频率，将此频率f0记录下来，按“确认”进行后面实验。
【实验仪器及简介】
多普勒效应综合实验仪由实验仪，超声发射/接收器，红外发射/接收器，导轨，运动小车，支架，光电门，电磁铁，弹簧，滑轮，砝码及电机控制器等组成。实验仪内置微处理器，带有液晶显示屏，图1为实验仪的面板图。
实验仪采用菜单式操作，显示屏显示菜单及操作提示，由键选择菜单或修改参数，
按“确认”键后仪器执行。可在“查询”页面，查询到在实验时已保存的实验的数据。操作者只须按每个实验的提示即可完成操作。
当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。
若f0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f—V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为k=f0/u，由此可计算出声速u=f0/k。
由（2）式可解出：
V= u（f/f0–1）（3）
若已知声速u及声源频率f0，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。
2．给电机控制器插上专用电源，小车会向前运动一段距离后停下，按后腿键，让小车回到控制器附近。在将快到位时，应采用点击按法，以免小车由于惯性太大撞击到控制器，直到小车不动了为止。
三．测量步骤
1．在液晶显示屏上，选中“多普勒效应验证实验”，并按“确认”；