1、第十二章 机械波 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(
2、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：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。 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 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。 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
3、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。 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。 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
4、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 kmh，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”) 选修 3-4 (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
5、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
6、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
7、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
8、，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 111 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 7如图 112 所示表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
9、B衍射现象 C反射现象 D多普勒效应 (2)波源正在移向 ( ) AA 点 BB 点 CC 点 DD 点 (3)观察到波的频率最低的点是( ) AA 点 BB 点 CC 点 DD 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( )
10、 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 f1，波源 后方介质振动的频率为 f2，则有 ( ) Aff 1f 2 Bf 1f 2f Cf 2f f 1 Df 2ff 1 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
11、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
12、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
13、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
14、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
