2．6　多普勒效应
   
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
2．6
课前自主学案
课标定位
课标定位
学习目标：1.知道波源频率与观察者接收频率的区别．
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．
重点难点：理解多普勒效应．
课前自主学案
一、感受多普勒效应
1．音调与响度
(1)音调由________决定，频率高则音调高，频率低则音调低．
(2)响度由________决定，振幅大则响度大，振幅小则响度小．
2．多普勒效应
(1)定义：多普勒效应指由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感到_________变化的现象．
频率
振幅
频率
(2)现象分析
波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察者感觉到的频率_________波源振动的频率．
波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者感觉到的频率大于波源的频率，即感觉到的频率_____；波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率_____．
等于
增加
变小
二、身边的多普勒效应
1．工业生产：根据多普勒效应制成的流量计，可以测定各种封闭管道中流体或悬浮物液体的流速．
2．医疗：医学中根据多普勒效应制成的胎心控制器、血流测定仪，可以探测人体内脏器官因为病变而引起的异常状况．
3．交通：利用激光的多普勒效应可以精确测定各种运动物体的速度，如学校附近，可在公路上安装多普勒测速仪便可监视过往车辆的行驶速度是否符合要求．
4．测天体运动：天文学中根据多普勒效应可以计算出此天体相对地球的运动速度，人造卫星的运动速度等．
5．军事：以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向．
核心要点突破
一、对多普勒效应的解释
为简单起见，我们只讨论波源和观察者在二者的连线上运动的情形．
1．波源与观察者相对于介质均为静止的情况
观察者所接收到的频率与波源的振动频率相同．
2．波源静止而观察者运动的情况
若观察者朝波源运动，由于观察者迎着波传来的方向运动，使得观察者在单位时间内接收到的完全波的个数大于波源发出的完全波的个数，
3．观察者静止而波源运动的情况


图2－6－1
当波源S向观察者O运动时，波源在前进过程中，不断地发射出波，而已经发射出的波仍以波速v前进，而后继波的波源地点(球面的中心)向前移了，所以波源前面的波面被挤紧，因此波面间隔减小了；波源后面的波面稀疏了，因此，波面间隔增大了，如图2－6－1所示．
波在介质中的传播速度并没有改变，观察者在波源右方时，即波源接近观察者时，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　)
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．只有声波才可以产生多普勒效应
D．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
解析：选D.多普勒效应是由于观察者与波源之间有相对运动而产生的，靠近时频率变大，远离时频率变小，一切机械波都能产生多普勒效应，故A、B、C错误，D项正确．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．某人骑自行车在公路上行走，一辆警车一边发出警报声一边飞速地从对面迎面驶来，又飞速地驶去，在这一过程中，他听到的警报声的变化将是(　　)
A．音调先高后低　　        B．音调先低后高
C．音调没有明显变化          D．频率先高后低
解析：选AD.自行车与警车相互靠近又相互远离的过程中，骑自行车的人在单位时间内接收到的声波数目先增加后减小，感觉到频率f先变高后变低，由于音调由频率决定，故也是先变高后变低．
课堂互动讲练
    下列说法中正确的是(　　)
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首先发现的
【精讲精析】　当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，选项C正确；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项A错误，选项B正确；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，选项D正确．
【答案】　BCD
【方法总结】　本题易误选A.多普勒效应是观察者与波源发生相对运动而使观察者感受到的波的频率发生变化的现象．往往误认为是波源的频率变化了．
变式训练1　关于多普勒效应的认识，下列说法中正确的是(　　)
①产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化　②产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动　③甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车所发出的笛声频率低于他听到的乙车所发出的笛声频率　④多普勒效应是德国科学家发现的
A．①③　　　　　　　　    B．②④
C．②③④              D．②
解析：选D.由多普勒效应的定义知①错，②正确；甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车所发出的笛声频率应高于他听到的乙车所发出的笛声频率，则③错；多普勒效应是奥地利物理学家多普勒发现的，④错误．综上所述，D正确．
    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，结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．
(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)若该路段限速为100 km/h，则轿车是否超速？
(3)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？
【自主解答】　(1)巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应．
(2)因警车接收到的频率低，由多普勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速大，故该车超速．
(3)若该车以20 m/s的速度行进时，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高．
【答案】　见自主解答
【方法总结】　多普勒效应中判定波源与观察者之间距离如何变化只需比较波源频率f波源；与观察者接收到的频率f接收间的大小关系，即：当f波源>f接收时二者距离在增大；当f波源<f接收时二者距离在减小．
变式训练2　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叫声可以判断飞行炮弹是接近还是远去
解析：选ABD.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．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可以求出运动物体的速度，故B选项正确．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．
知能优化训练
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