1. 通過實驗了解多普勒效應及其產生的原因,知道多普勒效應是波特有的現象。2. 知道多普勒效應的簡單應用。
聽飛機聲音的變化飛機飛近時,轟鳴聲越來越尖銳;飛機飛遠時,轟鳴聲越來越低沉。
聽火車聲音的變化列車靠近時,鳴笛聲越來越尖銳;列出遠離時,鳴笛聲越來越低沉。
1.波源與觀察者相互靠近或者相互遠離時,接收到的波的頻率都會發(fā)生變化。人們把這種現象叫作多普勒效應。
將一個以電池為電源的蜂鳴器固定在長竹竿的一端,閉合開關后聽一聽它發(fā)出的聲音。請一位同學用竹竿把蜂鳴器舉起并在頭頂快速轉動(圖 ),在幾米之外聽它的聲音有什么變化。
演示:蜂鳴器音調的變化
2.多普勒效應產生的原因
(1)波源與觀察者相互靠近時,單位時間內通過觀察者的波峰(或密部)的數目增加,觀察者觀測到的頻率大于波源的頻率,即觀察到的頻率增加。(2)波源與觀察者相互遠離時,觀察到的頻率變小。
聲源完成一次全振動,向外發(fā)出一個波長的波,頻率表示單位時間內完成的全振動的次數,因此波源的頻率等于單位時間內波源發(fā)出的完全波的個數,而觀察者聽到的聲音的音調,是由觀察者接收到的頻率,即單位時間接收到的完全波的個數決定的。
多普勒效應的模擬實驗:觀測者靜止1.觀察者靜止不動,數經過的隊伍中的人數,每分鐘假設有30個人經過。這種情況下的“過人頻率”是30人每分。在這個模擬實驗中,人不表示介質中的質點,只代表傳播中的波峰或波谷,于是“過人頻率”就代表波的頻率。f測 = f源
多普勒效應的模擬實驗:觀測者靠近波源2.當觀察者逆著隊伍行走時,數經過的隊伍中的人數,每分鐘將大于30個人經過。f測 > f源
多普勒效應的模擬實驗:觀測者遠離波源3.當觀察者與隊伍同向行走且速度比隊伍的小時,數經過的隊伍中的人數,每分鐘將小于30個人經過。f測 < f源
3.多普勒效應的實質:當波源與觀察者有相對運動時,如果二者相互接近,觀察者接收到的頻率增大;如果二者相互遠離,觀察者接收到的頻率減小。 多普勒效應是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生了變化,而波源發(fā)出的波的頻率并沒有改變。4.多普勒效應是波特有的現象。不僅機械波,電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應。
5.多普勒效應的成因:聲源完成一次全振動,向外發(fā)出一個波長的波,頻率表示單位時間內完成的全振動的次數,因此波源的頻率等于單位時間內波源發(fā)出的完全波的個數。而接收者聽到的聲音的音調,是由接收者接收到的頻率決定的,即單位時間接收到的完全波的個數決定的。
例.公路巡警開車在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查,在同一車道上警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的超聲波,如果該超聲波被那輛轎車反射回來時,警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出時低,說明那輛轎車的車速( )A.高于100km/hB.低于100km/hC.等于100km/h D.無法確定
1.修理鐵路的工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運行方向和快慢。2.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時,接收到的頻率發(fā)生變化,由此可知汽車的速度。3.根據光的多普勒效應,由地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率,可以判斷遙遠天體相對地球的運動速度。4.應用多普勒效應還可以跟蹤人造地球衛(wèi)星。5.醫(yī)療:醫(yī)院里用超聲波,通過測定反射波的頻率變化,可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。
1.波源與觀察者相互靠近或者相互遠離時,接收到的波的頻率都會發(fā)生變化。人們把這種現象叫作多普勒效應。2.當波源與觀察者有相對運動時,如果二者相互接近,觀察者接收到的頻率增大;如果二者遠離,觀察者接收到的頻率減小3.在多普勒效應中,波源的頻率是不改變的,只是由于波源和觀察者之間有相對運動,觀察者感到頻率發(fā)生了變化
1.(多選)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C.多普勒效應是波源與觀察者之間有相對運動時產生的D.多普勒效應是由奧地利物理學家多普勒首先發(fā)現的E.多普勒效應是牛頓首先發(fā)現的A.P點到兩波源的距離差等于1.5λ
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,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;此現象是奧地利物理學家多普勒首先發(fā)現的,選項D正確.
2. 路巡警開車在高速公路上以100 km/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,如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,說明那輛轎車的車速(   )A.高于100 km/h B.低于100 km/hC.等于100 km/h D.無法確定
解析:該題考查對發(fā)生多普勒效應的原因分析.由多普勒效應知,巡警車接收到的頻率低了,即觀察者接收到的頻率低了,說明轎車和巡警車在相互遠離,而巡警車速度恒定,因此可以判定轎車的速度比巡警車速度大,故A正確.

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊電子課本

5 多普勒效應

版本: 人教版 (2019)

年級: 選擇性必修 第一冊

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