教科版 (2019)选择性必修 第一册6 多普勒效应示范课课件ppt
展开1.通过实验,认识多普勒效应。2.能解释多普勒效应产生的原因。3.能列举多普勒效应的应用实例。
1.知道多普勒效应,能定性分析多普勒效应产生的原因,形成正确物理观念。2.能用多普勒效应解释一些物理现象,培养科学思维。
一、多普勒效应1.定义: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。2.成因(1)波源S与观测者A相对于介质都静止时,观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同,所以观测者接收到的频率和波源的振动频率相同。(2)当观测者与波源两者相互接近时,观测者在单位时间内接收到的完整波的数目增多,接收到的频率将大于波源振动的频率。(3)当观测者与波源两者相互远离时,观测者在单位时间内接收到的完整波的数目减少,接收到的频率将小于波源振动的频率。
二、多普勒效应的应用1.重要应用(1)测量心脏血流速度。(2)测定人造卫星位置的变化。(3)测定流体的流速。(4)检查车速。(5)判断遥远的天体相对于地球的运动速度。
2.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?答案:波源与观测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,所以我们听到的音调先变高后变低。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)只要波源在运动,就一定能观察到多普勒效应。( )(2)只要观测者在运动,就一定能观察到多普勒效应。( )(3)只要波源与观测者之间有相对运动,就可能观察到多普勒效应。( )(4)当发生多普勒效应时,观测者接收到的波的频率可能增大,也可能减小。( )(5)发生多普勒效应时,波源的频率没有发生变化。( )(6)只有声波才能发生多普勒效应。( )
2.(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.频率不变答案:BC解析: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,所以B、C正确。
当火车鸣笛从远方呼啸而来,又奔驰而去时,观测者听到汽笛的声音先变大后变小,音调由高变低,这都是多普勒效应引起的吗?
提示:多普勒效应指的是接收到的频率的变化情况,即音调的变化情况;而声音大小指的是响度,所以声音变小不是多普勒效应,音调由高到低变化是多普勒效应。
1.多普勒效应是波共有的特征,不仅机械波,光波和电磁波也都会发生多普勒效应。2.发生多普勒效应时,波源发出的频率不变,变化的是观测者接收到的频率。3.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)成因归纳: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测者之间发生了相对运动。
(1)无论什么情况,发生多普勒效应时,波源与观测者肯定有相对运动,二者相互靠近时,观测者接收到的频率变高,相互远离时,接收到的频率变低。(2)多普勒效应的产生不是取决于观测者距波源多远,而是取决于观测者相对于波源的运动速度的大小和方向。
【例题1】 (多选)关于多普勒效应,下列说法正确的是( )A.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B.产生多普勒效应的原因是观测者与波源之间发生了相对运动C.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,那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率D.高速公路上的测速仪是应用多普勒效应测速的答案:BD
解析:产生多普勒效应的原因是观测者与波源发生了相对运动,而波源的频率没有发生变化,选项A错误,B正确;若甲、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笛声频率变大,他所听到的乙车笛声频率不变,选项C错误;高速公路上的测速仪是应用多普勒效应测速的,选项D正确。
【变式训练1】 下图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况下,某一时刻在介质平面中的情形,图中的圆表示波峰。(1)该图表示的是( )A.干涉现象B.衍射现象C.反射现象D.多普勒效应(2)波源正在移向( )A.A点B.B点C.C点D.D点(3)观察到波的频率最低的点是( )A.A点B.B点 C.C点D.D点
答案:(1)D (2)A (3)B
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。
如图所示,男同学站立不动吹口哨,一位女同学坐在秋千上来回摆动,当女同学靠近或远离男同学时,她感觉的哨音有变化吗?
提示:在女同学荡秋千的过程中,只要她有向右的速度,她都有靠近声源的趋势,根据多普勒效应,她感觉音调变高;反之,女同学向左运动时,她感觉音调变低。
1.多普勒效应的应用(1)多普勒效应测车速。(2)医用彩色超声波测定心脏跳动,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。
【例题2】 汽车无人驾驶技术已逐渐成熟,最常用的是ACC自适应巡航控制,它可以控制无人车根据前车的速度进行调节变速。汽车使用的传感器主要是毫米波雷达,该雷达会发射和接收调制过的无线电波,再通过因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电波的频率为f,接收到的回波的频率为f',则( )A.当 f'=f 时,表明前车一定做匀速直线运动B.当f'=f时,表明前车一定处于静止状态C.当f'>f时,表明前车正在减速行驶D.当f'
【变式训练2】 如图所示,一架宇航飞机在太空中高速飞行返回地球,并保持与地球上观测站R的正常联系,设航天员每隔t0时间与地球联系一次,发送频率为f0的电磁波,在地球上观测者看来,航天员连续两次发送联系信号的时间间隔t (选填“等于”或“不等于”)t0;地面观测站接收到该电磁波频率f (选填“大于”“等于”或“小于”)f0。
答案:不等于 大于 解析:由于宇航飞机高速返回地球,所以信息传到地球所用时间越来越短,所以地面上的人看来,航天员发出的两次联系信号的时间间隔要小于t0;根据多普勒效应可知,地面观测站接收到该电磁波频率f大于航天员的发射频率。
1.(多普勒效应的理解)(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答案:ABD
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测量遥远天体相对地球运动的速度,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;铁路工人是根据振动的强弱而对火车的运动情况作出判断的,故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,故D选项正确。
2.(多普勒效应的应用)(多选)列车上安装一个声源,发出一定频率的乐音。当列车与观测者都静止时,观测者记住了这个乐音的音调。在以下情况中,观测者听到这个乐音的音调比原来降低的是( )A.观测者静止,列车向他驶来B.观测者静止,列车离他驶去C.列车静止,观测者靠近声源D.列车静止,观测者远离声源
答案:BD解析:当观测者和波源相互远离时,观测者听到的乐音的音调变低,故A、C项错误,B、D项正确。
3.(多普勒效应的理解)(多选)右图是一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况,则( )A.该波源正在移向a点B.该波源正在移向b点C.在a处观察,波的频率变低D.在b处观察,波的频率变低答案:AD解析:波源到a方向的波峰(或密部)的数目增加,说明波源在向a点移动。靠近a处,远离b处,所以在a处观察到波的频率变高,在b处观察到波的频率变低。
4.(多普勒效应的应用)轮船在进港途中的x-t图像如图所示,则在港口所测的轮船上雾笛发出声音的频率是下列选项中的( )
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