2021-2022新教材粤教版物理选择性必修第一册学案：第三章第四节多普勒效应Word版含答案.doc

第四节多普勒效应

1．理解波源频率与观察者接收到的频率的区别。

2．理解多普勒效应产生的原因。

3．能应用多普勒效应解释相关问题。

多普勒效应

[情境导学]

一列火车匀速驶过，这时站在路旁的工人师傅听到火车声的声波的频率等于火车产生的声波的频率吗？为什么？

提示：不等于。原因是发生了多普勒效应。

[知识梳理]

1．认识多普勒效应

波源或观察者或两者都相对于传播介质运动，观察者接收到的频率与波源发出的频率就不相同的现象。

2．多普勒效应产生的原因

(1)当波源与观察者相对静止时，观察者接收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，观察者接收到的频率增加(填“增加〞或“减小〞)；反之，当波源与观察者互相远离时，观察者接收到的频率减小。(填“增加〞或“减小〞)

3．多普勒效应的应用

(1)判断和测量车辆速度

①修理铁路的工人可以根据汽笛声判断火车的运行方向和快慢。

②交警向行进中的汽车发射频率的电磁波，可根据汽车反射回来的电磁波的频率测出汽车速度。

(2)判断天体运动情况

①由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率，可以判断天体相对地球的速度。

②可以跟踪人造地球卫星。

(3)利用超声波测血流速度

当声源与接收体之间有相对运动时，回声的频率有所改变，这种频率的变化被称为频移。经进行多普勒信号处理，把频移与血流信号对应起来，通过处理频移信号可建立彩色多普勒超声血流图像，简称为彩超，在临床上被誉为“非创伤性血管造影〞。

[初试小题]

1．判断正误。

(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(×)

2．(多项选择)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

解析：选BCD当波源和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，A错误，C正确；多普勒效应的本质是观察者接收的频率不等于波源的频率，它是由奥地利物理学家多普勒首先发现，B、D正确。

3．思考题。

在炮弹由远处飞来从头顶吼叫而过的整个过程中，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，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。

对多普勒效应的理解

[例题1]蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用的超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲是持续1ms或不到1ms的短促发射脉冲波，且每秒重复发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39000Hz，在一次正朝着外表平直的墙壁飞扑期间，以下判断正确的选项是()

A．墙壁接收到超声脉冲频率等于39000Hz

B．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39000Hz

[思路点拨]“在一次正朝着外表平直的墙壁飞扑期间〞说明蝙蝠与墙壁间的距离在减小，接收到的频率便会增大。

[解析]蝙蝠在靠近墙壁运动，所以相当于波源在靠近接收器，故墙壁接收到的超声脉冲频率大于39000Hz，A错误；蝙蝠相对墙壁的运动与墙壁反射回来的超声波是相向运动的关系，所以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，B错误，C正确；蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于39000Hz，D错误。

[答案]C

观察者接收到的频率的判断

(1)声音的音调取决于频率，频率高那么音调高，频率低那么音调低。

(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于波源频率，音调变高；反之，观察者接收到的频率小于波源频率，音调变低。

[针对训练]

1．(多项选择)一渔船向鱼群发出超声波，假设鱼群正向渔船靠近，那么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渔船与鱼群发生相对运动，被鱼群反射回来的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高，应选项B、C正确。

2.(多项选择)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下图的水波图形，以下说法正确的选项是()

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