5多普勒效应(导学案)

第5节多普勒效应[学习目标]1．知道什么是多普勒效应，了解多普勒效应的产生原因．2．能运用多普勒效应解释一些物理现象．知识点1多普勒效应1．定义：多普勒效应指由于波源与观察者之间发生相互靠近或者相互远离时，使观察者接收到的波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，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等于波源振动的频率．(2)波源与观察者相互接近时，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，即感觉到的频率增加．(3)波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率变小．知识点2多普勒效应的应用1．交通大城市中的一些路段通常需限制车速，如学校附近，在公路上安装多普勒测速仪便可监视到过往车辆的行驶速度是否符合要求．2．测天体运动通过测量某天体上元素发出的光波的频率，就可以算出此天体相对地球的运动情况．3．医疗医院里用的彩超通过测定血液流速，可以检查大脑、眼底等处的血管病变．[判一判](1)产生多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化．()(2)我们在剧场听演唱会时，听到的声音频率与声源的频率是不一致的．()(3)人与波源有相对运动时，接收到的频率一定发生变化．()(4)只有横波才能发生多普勒效应．()(5)波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率变小．()提示：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√[想一想](1)火车进站和出站时，坐在火车上的乘客，能感受到汽笛的音调发生变化吗？(2)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，有些战斗机的速度超过了声音在空气中的传播速度．假设某爆炸声在空气中的传播速度为340 m/s，一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行，要使飞行员听不到爆炸声，战斗机飞行的速度至少多大？提示：(1)不能．坐在火车上的乘客感到汽笛声未变，是因为声源相对听者是静止的．(2)要使飞行员恰好听不到爆炸声，即飞行员正好一个声波也接收不到，则他随战斗机运动的速度应与波峰前进的速度一样，即战斗机应以340 m/s的速度飞行远离爆炸点．1．(多普勒效应)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变化C．多普勒效应是由波源与观察者之间有相对运动而产生的D．只要观察者位置发生变化，就一定会产生多普勒效应解析：选 C.多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生改变的现象．2．(多普勒效应)当火车进站鸣笛时，我们在车站听到的声音的频率和音调()A．变低，变高B．不变，变高C．变高，变高D．不知声速和火车车速，不能判断解析：选 C.火车进站鸣笛时，声源与观察者距离减小，观察者感受到的频率变大，音调变高．3．(多普勒效应)(多选)(2022·四川武胜烈面中学高二期中)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是()A．当汽车向你驶来时，听到声音的频率大于300 HzB．当汽车向你驶来时，听到声音的频率小于300 HzC．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率大于300 HzD．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率小于300 Hz解析：选AD.根据多普勒效应规律，当汽车向你驶过来时，听到的喇叭声音的频率大于300 Hz，A正确，B错误；当汽车和你擦身而过后，听到的喇叭声音的频率小于300 Hz，C错误，D正确．4．(多普勒效应的应用)(多选)下列关于多普勒效应的说法，正确的是() A．医院检查身体的“彩超”仪运用了多普勒效应原理B．不仅机械波，电磁波也会发生多普勒效应C．由地球上接收到遥远天体发出的光波发生“红移”现象(各条谱线的波长均变长)，可以判断遥远天体正靠近地球D．静止的观察者听到某个单一频率声源发出的声音频率越来越高，说明声源正在远离观察者解析：选AB.医院检查身体的“彩超”仪是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应原理，故A正确；多普勒效应是波特有的现象，故B正确；当波源与观察者相互靠近时，观测到的频率增加，反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小，故D错误；“红移”现象中各条谱线的波长均变长，即频率变小，因此遥远天体应正在远离地球，故C错误．探究一对多普勒效应的理解【问题导引】1．生活中我们能否从飞机轰鸣声调的高低，判断它是从远处飞来，还是掠过头顶而去？2．站在马路边，一辆响着喇叭的汽车从身边驶过．你听到的喇叭音调是否变化？提示：1.能 2.变化1．波源频率波源的频率等于单位时间内波源发出的完整波的个数．2．观察者接收到的频率发生多普勒效应时，波源的频率并没有变化，是接收者接收的频率(单位时间内接收到的完整波的个数)发生变化(大于或小于波源频率)．3．发生多普勒效应的几种情况相对位置图示结论波源S和观察者A相对静止不动f波源＝f观察者，音调不变波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，则f波源<f观察者，音调变高；若远离波源，由A→C，则f波源>f观察者，音调变低观察者A不动，波源S运动，由S→S1f波源<f观察者，音调变高【例1】(多选)下列关于多普勒效应的说法，正确的是()A．只有声波才能发生多普勒效应B．当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声源的频率升高了C．当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时，不会发生多普勒效应D．火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛声音调降低[解析]多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是机械波，电磁波也会发生多普勒效应，A错误；发生多普勒效应时，声源的频率并没有发生变化，而是观察者接收到的频率发生了变化，B错误；当波源和观察者以相同的速度同向运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应，C正确；火车离站时，站台上的旅客和火车相互远离，听到火车的汽笛声音调降低，D正确．[答案]CD[针对训练1]关于多普勒效应，下列说法正确的是()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解析：选 B.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才能发生多普勒效应，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时，观察者接收到的频率一定比波源频率高，听到的声音音调变高，当波源和观察者间距变大时，观察者接收到的频率一定比波源频率低，听到的声音音调变低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误．探究二多普勒效应的应用【问题导引】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？提示：仪器接收到的波的频率发生变化，是因为血液的流动使波源与接收仪器间的距离发生变化，从而发生了多普勒效应．1．多普勒效应的应用(1)多普勒效应测车速．(2)医用彩色超声多普勒诊断仪测定心脏跳动，了解血管血流等情况．(3)电磁波的多普勒效应为跟踪目标物(如导弹、云层等)提供了一种简单的方法．在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用．(4)用多普勒效应测量其他星系向着或远离地球运动的速率．2．超声波及其应用(1)定义：频率高于2×104 Hz的声波．(2)特点：大功率的超声波几乎沿直线传播．(3)应用：超声波洗涤，超声波碎石，超声波探测仪，医用彩超等．【例2】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，该电磁波被轿车反射回来时，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________(选填“超速”或“不超速”)．(3)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应________(选填“增大”“不变”或“减小”)．[解析](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，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增大．[答案](1)C(2)超速(3)增大[针对训练2](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，就知道汽车是否超速，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时产生的声音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运动的速度，A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，由多普勒效应可以判断汽车是否超速，B正确；铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动作出判断的，C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 正确．(建议用时：15分钟)[基础巩固练]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，远离你而去时，音调变低D．大风中，远处人的说话声时强时弱解析：选BC.声波音调的高低由其频率决定，据多普勒效应，当声源与观察者发生相对运动时，观察者听到的声音会变化，B、C正确；声音的强弱由声波的能量决定，声源越近，声波能量越大，听起来越响亮，但音调不一定变化，A、D不是由多普勒效应造成的．2．(多选)关于多普勒效应的说法正确的是()A．若波源向观察者靠近，则波源发出的频率变小B．若波源向观察者靠近，则观察者接收到的频率变大C．若观察者远离波源，则波源发出的频率变小D．若波源和观察者相互远离，则观察者接收到的频率变小解析：选BD.若波源向观察者靠近，则波源发出的频率不变，观察者接收到的频率会变大，A错误，B正确；若观察者远离波源，波源发出的频率也不变，C错误；若波源和观察者相互远离，则观察者接收到的频率变小，D正确．3．(多选)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比()A．波速变大B．波速不变C．频率变高D．频率不变解析：选BC.在同种介质中，超声波的传播速度保持不变，根据多普勒效应可知，频率变高，B、C正确．4．(多选)如图所示，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()A．振针向右移动B．振针向左移动C．在A处的观察者，接收到的水波频率比振针的振动频率小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解析：选AC.振针(波源)前进方向上的水波变得密集，在其反方向的水波变得稀疏，因此振针向右移动；由于波源远离观察者时，水波波长变长，观察者接收到的频率比振针的振动频率小，故A、C正确．[综合提升练]5．a为声源，发出声波．b为接收者，接收a发出的声波．若a、b在沿着两者连线的方向运动(速度都不超过声速)．以下说法正确的是() A．若a、b相互靠近，则b接收到的声波的频率一定比a发出的低B．若a、b向同一方向运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的低C．若a、b向同一方向运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的高D．若a静止，b向a运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的高解析：选D.b 接收到的声波的频率的高低关键是看声源a 与接收者b 之间的距离如何变化，若远离则b 接收到的声波的频率比a 发出的低，若靠近则b 接收到的声波的频率比a 发出的高，故A 错误，D 正确；当a 、b 向同一方向运动时，两者之间的距离可变大、可变小、可不变，故b 接收到的声波的频率与a 发出的声波的频率关系不确定，故B 、C 错误．6．(多选)如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x 轴正方向传播，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，波已经传播到x ＝40 m 处，则下列说法中不正确的是( )A ．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 轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20 Hz解析：选BC.由图可知λ＝20 m ，由T ＝λv ＝0.05 s ，A 正确；t ＝0.5 s ＝10T ，故x ＝40 m 处的质点在0.5 s 时仍处于平衡位置，B 错误；波传到x ＝400 m 的时间t 1＝400－40400 s ＝0.9 s ，C 错误；波的频率f ＝1T ＝20 Hz ，若波沿x 轴负方向移动，则接收器接收到波的频率将减小，D 正确．。

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．。

河南省新安县第一高级中学高中物理选修3-4《12.5 多普勒效应》导学案一、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．二、重点难点重点：多普勒效应及产生的原因．难点：对多普勒效应的解释三、知识梳理（一）多普勒效应1．现象：当火车向你驶来时，感觉音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）．2．多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应．3．多普勒效应的成因：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，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的．4．多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应．（二）多普勒效应的应用1．交通方面：根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢，以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向等．2.宇宙方面：测量宇宙上某种元素的发出的光波频率3.医学方面：超声波“彩超”四、自我检测1．由于___________和_____________之间有相对运动，使得发生变化的现象叫多普勒效应。

若二者相互靠近，则观察者接收到的频率____________，若二者相互远离，则观察者接收到的频率____________。

2．波源的频率等于单位时间内波源____________________________，观察者接收到的频率等于在单位时间内________________________________。

3．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A 4．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5．下列关于声波的多普勒效应的说法正确的是 （ )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6．一波源振动的频率为f ，波源在介质中运动时，波源前方介质振动的频率为f 1，波源后方介质振动的频率为f 2，则有( )A ．f ＝f 1＝f 2B ．f 1＝f 2＞fC ．f 2＞f ＞f 1D ．f 2＜f ＜f 1如图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，回答8～10题。

5 多普勒效应-人教版高中物理选择性必修第一册（2019版）教案一、教学目标1.了解多普勒效应的概念和分类；2.掌握多普勒效应的计算方法和特点；3.理解多普勒效应在医学、交通和天文学中的应用。

二、教学内容1.多普勒效应的概念；2.多普勒效应的分类；3.多普勒效应的计算方法和特点；4.多普勒效应在医学、交通和天文学中的应用。

三、教学重点1.多普勒效应的分类和计算方法；2.多普勒效应在医学、交通和天文学中的应用。

四、教学难点1.多普勒效应的实际应用；2.学生对医学、交通和天文学的认识。

五、教学方法1.课前导入，引发学生兴趣；2.示范演示，让学生感受到多普勒效应；3.小组合作，让学生自主探究；4.讲解示范，巩固学生的知识点。

六、教学过程1. 导入（5分钟）通过视频、听力、图片等多种形式介绍多普勒效应的概念和应用，激发学生的兴趣。

2. 示范演示（15分钟）老师穿着警察制服，拿着激光枪指向距离较远的墙壁，并注释出激光在运动过程中所发生的变化。

把激光在墙壁上打出来的图形呈现给学生。

3. 小组合作（20分钟）根据老师提供的数据和计算公式，让学生进行实践操作，自己计算如何得出激光在发射和反弹过程中的变化。

4. 讲解示范（20分钟）老师讲解多普勒效应的分类、计算方法和应用，并通过实例加深学生的印象和理解。

比如，在医学中应用多普勒技术检测胚胎的心跳。

5. 作业布置要求学生在阅读教材后重新计算实验数据，发现计算过程的错误并进行改正。

七、课后反思此次教学运用了多种教学方法，学生的参与度高，培养了学生的动手能力和实践操作能力。

但是，在教学过程中也存在一些问题。

对于初学者，有些难度较高，难以理解和掌握。

因此，需要老师在讲解过程中要加强对该知识点的讲解和案例的引导，提高学生的兴趣和理解。

《多普勒效应》学历案一、学习目标1、理解多普勒效应的基本概念。

2、掌握多普勒效应在声波和光波中的表现及应用。

3、能够运用多普勒效应解释生活中的相关现象。

二、学习重难点1、重点（1）多普勒效应的原理。

（2）声波多普勒效应的计算和分析。

2、难点（1）光波多普勒效应的理解。

（2）多普勒效应在实际问题中的综合应用。

三、知识回顾1、波的基本概念波长：波在一个周期内传播的距离。

频率：单位时间内波完成振动的次数。

波速：波在介质中传播的速度。

2、机械波的传播特点机械波需要介质才能传播。

波的传播是振动形式和能量的传递。

四、新课导入在日常生活中，我们可能会有这样的经历：当一辆鸣笛的汽车快速驶过时，听到的笛声会先尖锐（频率高），然后逐渐变得低沉（频率低）。

这种现象背后隐藏着一个重要的物理原理——多普勒效应。

五、知识讲解1、多普勒效应的定义当波源与观察者之间有相对运动时，观察者接收到的波的频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。

2、声波中的多普勒效应（1）波源静止，观察者运动假设波源的频率为 f₀，波速为 v，观察者向着波源运动的速度为v₁。

则观察者接收到的频率 f₁为：f₁＝（v ＋ v₁) ／λ ＝（v ＋v₁) f₀／ v（2）观察者静止，波源运动当波源向着观察者运动时，波被压缩，波长变短。

设波源运动速度为 v₂，则此时波长λ' ＝ v ／（f₀＋ v₂／ v) ，观察者接收到的频率f₂为：f₂＝ v ／λ' ＝（f₀＋ v₂／ v) f₀（3）波源和观察者同时运动观察者接收到的频率 f 为：f ＝（v ＋ v₁) ／（v v₂) f₀3、光波中的多普勒效应由于光速不变原理，光波的多普勒效应与声波有所不同。

当光源与观察者相互靠近时，观察者接收到的光波频率升高，波长变短，颜色向蓝光偏移，称为蓝移；反之，当光源与观察者相互远离时，观察者接收到的光波频率降低，波长变长，颜色向红光偏移，称为红移。

4、多普勒效应的应用（1）交通测速警察利用多普勒效应原理制成的测速仪，可以测量车辆行驶的速度。

《多普勒效应》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解多普勒效应的基本原理。

2. 掌握多普勒效应的应用，如雷达测速、车辆测速等。

3. 能够应用多普勒效应诠释相关现象。

二、教学重难点1. 教学重点：理解多普勒效应的基本原理及应用。

2. 教学难点：将多普勒效应与实际现象结合，运用物理知识诠释现象。

三、教学准备1. 准备教学PPT，包含图片、视频、案例等素材。

2. 准备相关实验器械，如超声波设备、激光设备等。

3. 准备教师演示用的车辆测速设备，用于演示多普勒效应在实际中的应用。

4. 准备一些生活中的例子，帮助学生理解多普勒效应在实际生活中的应用。

四、教学过程：本节课的主要目标是让学生理解多普勒效应的基本原理，掌握如何应用多普勒效应诠释相关现象，以及能够应用到实际生活中。

具体内容如下：1. 引入：起首通过一些生动的实例，如火车进站、救护车警报等，让学生感受多普勒效应的存在，并激发他们的学习兴趣。

2. 原理讲解：通过简单的实验和图表，详细诠释多普勒效应的基本原理，包括波源挪动时波长和频率的变化，以及这些变化如何影响接收器接收到的信号。

3. 练习与讨论：让学生通过练习题，熟悉多普勒效应的应用，如雷达测速、医学超声等。

同时，组织小组讨论，让学生交流他们可能在生活中遇到的与多普勒效应相关的现象，并尝试诠释它们。

4. 实践活动：设计一个简单的实验，让学生自己动手操作，观察和记录多普勒效应的实际表现。

例如，可以让学生观察吹奏乐器时音调的变化，或者在繁忙的交通路口观察交通警笛音调的变化。

5. 总结与反馈：在课程的最后，总结本节课的主要内容，并鼓励学生分享他们的学习心得。

同时，根据学生的反馈，对课程进行必要的调整和补充。

6. 作业安置：安置一些与多普勒效应相关的思考题和实验题，以供学生在课后进一步思考和探索。

通过多普勒效应的学习，可以帮助学生更好地理解声波和光波的特性，以及它们如何随着时间和空间的变化而变化。

以下是一些思考题和实验题，供学生在课后进一步探索和思考：思考题：1. 描述一下多普勒效应的基本原理是什么？它如何影响声波和光波？2. 如果你在挪动的过程中观察一个正在发出声音的物体，你会看到什么变化？这个现象如何与多普勒效应相关？3. 如果声源相对于观察者以恒定的速度挪动，那么接收到的声波频率会发生怎样的变化？如果声源靠近或遥离观察者，频率会发生怎样的变化？4. 在光波的情况下，当光源挪动时，光的频率会发生怎样的变化？这种现象如何影响我们观察到的颜色？5. 假设你正在驾驶一辆车，当你靠拢一个正在发出声音的物体（例如，一辆车或一个人）时，你听到的声音的频率会发生怎样的变化？这个变化如何影响你的驾驶体验？实验题：1. 设计一个简单的实验来验证多普勒效应。

——教学信息分享网 第5节 多普勒效应1．了解多普勒效应，初步理解多普勒效应的产生原因。

2．能运用多普勒效应解释一些物理现象，了解多普勒效应的应用。

一、多普勒效应当波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的□01波的频率都会发生变化的现象。

二、多普勒效应产生的原因1．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□01一定的，观察者观测到的频率□02等于波源振动的频率。

2．当波源与观察者相互靠近时，1 s 内通过观察者的波峰(或密部)的数目□03增加，观测到的频率□04增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观测到的频率□05变小。

三、多普勒效应的应用1．测车辆速度：交通警察向行进中的车辆发射□01频率已知的超声波，同时测量□02反射波的频率，根据反射波频率□03变化的多少就能知道车辆的速度。

2．测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的□04频率，然后与地球上这些元素□05静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度。

3．测血流速度：医生向人体内发射□06频率已知的超声波，超声波被血管中的血流□07反射后又被仪器接收，测出反射波的□08频率变化，就能知道血流的速度。

判一判(1)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化。

( )(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)只有横波才能发生多普勒效应。

( )(4)只有声波才能发生多普勒效应。

( )(5)当发生多普勒效应时，观察者接收到的波的频率可能增大，也可能减小。

( ) 提示：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√想一想炮弹由远处飞来从头顶呼啸而过的整个过程中，我们所听到的音调会发生怎样的变化？为什么？提示：波源与观察者距离的变化会引起接收频率的变化，声波频率的变化会引起音调的变化，由于炮弹离我们先变近后变远，所以音调先变高后变低。

课堂任务 多普勒效应的理解及应用。

《多普勒效应》导学案
1.“等车”大考验——听车去向
⑴.现象记录：
①
②
⑵.原因分析：
⑶.结论小记：
2.多普勒效应
⑴.内容：
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。

【定性分析——观测者静止，波源运动】
【实验探究——观测者运动，波源静止】
①实验说明
实验仪器：自制多普勒效应演示仪
实验原理：当模拟观测者上的霍尔传感器经过机械波波峰处的磁钢，便会计数，数据经过传输和处理将显示在频率计上，得到观测者接收的频率。

实验步骤：
A.打开电源总开关，摁下波源控制开关，使波源、观测者处于静止状态，测出波源频率；
B.波源仍然保持静止状态，摁下观测者控制开关，并向左拨动方向开关，使观测者靠近波源，测出观测者接收的频率；
C.向右拨动方向开关，使观测者远离波源，测出观测者接收的频率；
D.实验结束，关闭所有电源。

②数据记录
③数据分析
④实验结论
⑵.应用
【天文】：
【测速】：
【医疗】：
【定位】：
多普勒在生产生活中广泛的应用，告诉我们： 你还知道其他的应用吗？
3.思考
多普勒效应在生活中广泛的应用，为我们带来了便利。

请你联系日常生活，结合本节所学知识，设计一种利用多普勒效应的实用装置。

运动情况
频率读数
观测者静止 波源静止
观测者靠近波源 观测者远离波源
运动情况
接收频率的变化
波源静止
观测者远离波源 观测者靠近波源。

多普勒效应-人教版选修3-4教案一、学习目标1.掌握多普勒效应的概念及原理；2.理解多普勒效应在医学与天文学等领域的应用；3.培养科学思维和实验能力。

二、学习重点1.多普勒效应的概念和原理；2.多普勒效应的应用。

三、学习难点1.如何进行多普勒频移的计算；2.多普勒效应在不同领域的应用。

四、教学过程1. 导入环节通过观看视频、图片等帮助学生理解多普勒效应的概念，并引发学生的思考和探究欲望。

2. 理论学习1.多普勒效应的概念：多普勒效应是指当波源或接收器相对运动时，所接收到的波的频率发生变化的现象。

具体地说，当波源和接收器靠近时，所接收到的波的频率相对于波源自身的频率增加；当波源和接收器远离时，所接收到的波的频率相对于波源自身的频率减小。

2.多普勒效应的原理：多普勒效应的原理是基于相对运动的相对性原理。

当波源和接收器相对运动时，波源和接收器相对静止观测时所测得的波的频率与波的频率不同。

这是因为波的速度是一定的，所以当波源和接收器之间距离变化时，同一时刻所传递的波的数量发生相应的变化，从而改变了波的频率。

3. 实验操作1.实验设备：音响、手摇铃、电子计数器等；2.实验步骤：将音响与手摇铃放在同一位置，在手摇铃静止时，开启音响播放音频，记录下音乐的频率f1；之后将手摇铃以20cm/s的速度平移，观察到声音的变化，记录下当手摇铃接近或远离音响时的音频频率f2。

3.实验结果：根据公式f2=f1(1+Vr/c)或f2=f1(1-Vr/c)计算出多普勒频移的值，进而判断手摇铃是向音响接近还是远离。

4. 应用拓展1.多普勒效应在医学上的应用：多普勒超声成像技术可在诊断心血管、胎儿监测等方面发挥重要作用。

2.多普勒效应在天文学上的应用：多普勒效应可以用于观测天体运动的速度，例如观测星系的相对速度、观测恒星的自转速度等。

五、课堂小结本次课程主要讲解了多普勒效应的概念、原理和应用，并通过实验的方式让学生更好地理解多普勒效应的实际应用场景。

高中物理-多普勒效应导学案【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?3.能运用多普勒效应解释一些物理现象【重点难点】多普勒效应现象；接收频率变化而波源频率不变的原理【课前预习】1.奥地利物理学家多普勒发现：波源和观察者互相靠近或互相远离时，接收到的波的频率都发生变化的现象叫做多普勒效应。

2.当波源与观察者相对静止时，接收的频率等于波源振动的频率；当波源与观察者互相靠近时，接收的频率大于波源振动的频率；当波源与观察者互相远离时，接收的频率小于波源振动的频率。

3.交通警车通过分析行进中车辆反射波频率的变化确定车辆的速度；通过对比运动天体与地球某元素发射的光波的频率的不同来确定天体速度。

【预习检测】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．多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动而产生的D．只有声波才可产生多普勒效应2．关于多普勒效应下列说法中正确的是（）A．只有声波才有多普勒效应B．光波也有多普勒效应C．只有机械波才有多普勒效应D．电磁波不能发生多普勒效应3．下列哪些现象是多普勒效应引起的（）A．远去的汽车声音越来越小B．炮弹迎面飞来，声音刺耳C．火车离你而去，音调变低D．大风中，远处人的说话声时强时弱【参考答案】【预习检测】1.C2.B3.B、C▲堂中互动▲【典题探究】例1以下关于多普勒效应的说法中正确的是( )A.有多普勒效应时，波源的振动频率发生变化B.有多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化C.多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化D.人与波源有相对运动时，观察到的频率一定发生变化解析：当观察者与声源有相对运动(接近或远离)，观察者测得声波频率有变化，但波源的频率不变.当观察者尽管有相对运动，但距离不变时，此时不会出现多普勒效应，B选项正确. 拓展: 若观察者与声源在一直线上发生相对运动，则必发生多普勒效应.若观察者与声源的相对运动不共线(如圆周运动)则就不一定发生多普勒效应.例2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/hB.低于100 km/hC.等于100 km/hD.无法确定解析：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 选项正确.拓展: 当波源与观察者远离时，频率变低；当波源与观察者靠近时，频率变高.例3.一警车上的警报器发射频率f=1 000 Hz的声波，警车远离静止的观察者向一悬崖行驶，车速v=10 m/s，已知声音在空气中的传播速度为v声=330 m/s，试问：（1）观察者直接从警报器听到的声音频率是多大？（2）观察者听到从悬崖反射的声音频率是多大？解析：首先应分清楚三个速度，即波的传播速度、波源的速度、观察者的速度，当波源背离观察者运动时，相当于波长变长；观察者听到从悬崖反射回的声音，相当于有一声源以速度v 靠近观察者，此时波长变短.（1）当警车远离观察者时，其波长增大vT ，则单位时间通过观察者的完全波的个数，即观察者听到的声音频率为 f′=v v v +声声f=10330330+×1 000 Hz=970.6 Hz. （2）观察者听到从悬崖反射的声音，等效于有一波源以速度v 靠近静止的观察者所发声音，此时波长减小vT ，所以观察者听到从悬崖反射的声音频率为 f″=v v v -声声f=10330330-×1 000 Hz=1 031 Hz. 拓展: 此题的易错点是：认为从悬崖反射回来的声波和正常情况一样不发生多普勒效应，或者认为人听到的声波频率和警车远离时人听到的声波频率相同.。