1、2.6 多普勒效應1.知道波源頻率與觀察者接收到的頻率的區別。2.知道什么是多普勒效應，知道它是波源與觀察者之間有相對運動時產生的現象。3.了解多普勒效應的一些應用。 重點：1.理解多普勒效應的特點。 2.會分析多普勒效應的產生原因。難點：應用多普勒效應分析有關的問題。 一、多普勒效應1.音調音調由_決定，_高則音調高，_低則音調低。2.多普勒效應由于波源跟觀察者之間有相對運動，使觀察者感受到_發生了變化的現象。【想一想】發生多普勒效應時波源的頻率變大或變小了嗎？提示：多普勒效應發生時，波源的頻率沒有變化，只是觀察者接收到的頻率與原先相對靜止時不同。頻率頻率頻率波的頻率二、多普勒效應產生的原因

2、1.當波源相對介質靜止,觀察者向著(離開)波源運動時,單位時間內觀察者接收到的“完整波”的個數_(_)波源發出的“完整波”的個數，即接收頻率_(_)波源頻率。2.當觀察者相對介質靜止，波源向著(離開)觀察者運動時，單位時間內觀察者接收到的“完整波”的個數_(_)波源發出的“完整波”的個數，即接收到的頻率_(_)波源頻率。多于少于大于小于多于少于大于小于【想一想】火車進站和出站時，坐在火車上的乘客，能感受到汽笛的音調發生變化嗎？提示：坐在火車上的乘客感到汽笛聲未變，是因為聲源相對乘客是靜止的，路旁的人感到汽笛音調發生變化，是因為聲源相對路旁的人是運動的。三、身邊的多普勒效應1.工業上流量計：可測

3、定各種封閉管道中流體的_。2.醫學上胎心控制器、血流測定儀，可探測人體_因病變而引起的異常狀況。3.天文學上：根據多普勒效應可以準確計算_相對于地球運動的速度，人造衛星的運動速度。流速內臟器官天體【想一想】有經驗的鐵路工人可以從火車的汽笛聲中判斷出火車的運動方向，說說其中的道理。提示：火車駛向工人時，由于多普勒效應，他聽到的汽笛聲調比較高，感覺到尖銳刺耳；火車遠離時，工人聽到的汽笛聲調較低，聽起來較為低沉。因此工人師傅根據火車汽笛的聲音可以確定火車的運動方向。 對多普勒效應的理解【探究導引】在鐵路旁聽行駛中的火車的汽笛聲，你會發現汽笛聲的音調發生著變化：火車向你駛來時，音調變高，火車駛離你時，

4、音調變低，請思考以下問題：(1)聲波是怎樣向外傳播的？(2)波源的頻率由誰來決定？(3)觀察者接收到的頻率由誰來決定？【要點整合】1.多普勒效應的產生聲源完成一次全振動，向外發出一個波長的波，稱為一個完整波。頻率表示單位時間內完成的全振動的次數。因此波源的頻率又等于單位時間內波源發出的完整波的個數。觀察者聽到的聲音的音調，是由觀察者接收到的頻率，即單位時間內接收到的完整波的個數決定的。(1)波源和觀察者相對靜止。觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。(2)波源和觀察者有相對運動。觀察者在單位時間內接收到的完整波的個數發生變化，即感覺到波的頻率發生變化。波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的頻率增

5、大；二者如果相互遠離，觀察者接收到的頻率減小。2.發生多普勒效應時，只有觀察者接收到的頻率發生了變化，波源發出的頻率并沒有發生變化。多普勒效應是波動過程共有的特征，不僅是機械波，以后要講到的電磁波和光波，也會發生多普勒效應。【特別提醒】發生多普勒效應是由于波源與觀察者發生了相對運動，發生多普勒效應時，波源產生波的頻率并沒有變化，只是觀察者接收到的波的頻率發生了變化。【典例1】假如一輛汽車在靜止時喇叭發出聲音的頻率是300 Hz，在汽車向你駛來又擦身而過的過程中，下列說法正確的是( )A.當汽車向你駛來時，聽到喇叭聲音的頻率大于300 HzB.當汽車向你駛來時，聽到喇叭聲音的頻率小于300 Hz

6、C.當汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率大于300 HzD.當汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率小于300 Hz【思路點撥】解答本題應把握以下兩點：關鍵點(1)當觀察者與波源的距離減小時，觀察者接收到波的頻率變大。(2)當觀察者與波源的距離增大時，觀察者接收到波的頻率變小。【規范解答】選A、D。當汽車向你駛來時，兩者距離減小，你接收的聲波個數增多，頻率升高，將大于300 Hz，故A選項正確；當汽車和你擦身而過后，兩者距離變大，你接收的聲波個數減少，頻率降低，將小于300 Hz，故D選項正確。【總結提升】觀察者接收到的頻率的判斷(1)聲音的音調取決于頻率，頻率高則音調高，頻率低則音調低。

7、(2)當波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收的頻率大于波源頻率，音調變高；反之，觀察者接收的頻率小于波源頻率，音調變低。【變式訓練】關于多普勒效應的說法中正確的是( )A.多普勒效應是由于波的干涉引起的B.多普勒效應說明波源的頻率改變C.多普勒效應是由波源和觀察者之間有相對運動而產生的D.只有聲波才能產生多普勒效應【解析】選C。多普勒效應是由波源和觀察者之間有相對運動而產生的，并不是波源的頻率發生了改變，一切波都能發生多普勒效應。 發生多普勒效應的幾種情況【探究導引】在發生多普勒效應時，有時聽到聲音的音調變高，有時聽到聲音的音調變低，有時聽到的音調不變，請思考以下問題：(1)聲音的頻率由誰來決定

8、？(2)觀察者接收到的頻率與哪些因素有關？【要點整合】1.波源的頻率等于單位時間內波源發出的完整波的個數，即聲音的頻率由波源的頻率決定，而觀察者聽到的聲音的音調，是由觀察者接收到的頻率，即單位時間接收到的完全波的個數決定。2.多普勒效應的幾種情況(1)當波源和觀察者相對介質都靜止不動，即二者沒有相對運動時(如圖甲)，單位時間內波源發出幾個完整波，觀察者在單位時間內就接收到幾個完整波。觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。(2)當波源和觀察者有相對運動時,觀察者接收到的頻率會改變。波源相對介質不動,觀察者朝波源運動時(或觀察者不動,波源朝觀察者運動時)(如圖乙),觀察者在單位時間內接收到的完整波的個

9、數增多,即接收到的頻率增大。波源相對介質不動,觀察者遠離波源運動時(或觀察者不動,波源遠離觀察者運動時)(如圖丙),觀察者在單位時間內接收到的完整波的個數減少,即接收到的頻率減小。總之,當波源與觀察者有相對運動時,如果二者相互接近,觀察者接收到的頻率增大；如果二者相互遠離,觀察者接收到的頻率減小。【特別提醒】(1)無論什么情況，發生多普勒效應時，波源與觀察者肯定有相對運動，二者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變高；二者相互遠離時，接收到的頻率變低。(2)多普勒效應的產生不是取決于觀察者距波源多遠，而是取決于觀察者相對于波源的運動速度的大小和方向。【典例2】公路巡警開車在高速公路上以100 km/

10、h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發出一個已知頻率的電磁波，結果該電磁波被那輛轎車反射回來時，巡警車接收到的電磁波頻率比發出時低。(1)此現象屬于( )A.波的衍射 B.波的干涉C.多普勒效應 D.波的反射(2)若該路段限速為100 km/h，則轎車是否超速？(3)若轎車以20 m/s的速度行進，反射回的頻率應怎樣變化？【思路點撥】解答本題可按以下思路進行分析：接收到的波頻率變低 兩車相對遠離 判斷轎車快慢【規范解答】(1)選C。巡警車接收到的電磁波頻率比發出時低，此現象為多普勒效應。(2)因警車接收到的頻率變低，由多普勒效應知警車與轎車在相互遠離，而警車車速恒定又在后面，可

11、判斷轎車車速比警車車速大，故該車超速。(3)若該車以20 m/s的速度行進時，此時警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應知反射回的頻率應變高。【互動探究】若警車接收到的電磁波頻率與原發出的電磁波頻率相同，則轎車的車速為多少？【解析】由于接收到的波的頻率與原發出的相同，沒有發生多普勒效應，故兩車相對靜止，轎車速度為100 km/h。答案：100 km/h【變式備選】頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運動。以u表示聲源的速度，v表示聲波的速度(uv),f表示接收器接收到的頻率，若u增大，則( )A.f增大，v增大B.f增大，v不變C.f不變，v增大D.f減少，v不變【解析】選B。本題考查對波速

12、和多普勒效應的理解。機械波在介質中的傳播速度由介質決定，與波的頻率、波源的速度無關，因此不論u如何變化，v都不變，聲源向著接收器運動，接收器單位時間接收到的完整波的個數增加，波源的速度越大，單位時間接收到的完整波的個數越多，因此u增大，f增大，B正確。【溫馨提示】多普勒效應在科學研究、工程技術、交通管理、醫療診斷等多個領域都有廣泛的應用，也是考查的熱點。多普勒效應的應用 考查內容【典例】下面哪些應用是利用了多普勒效應( )A.利用地球上接收到遙遠天體發出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度B.交通警察向行進中的汽車發射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來，根據接收到的頻率發生

13、的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況D.有經驗的戰士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是靠近還是遠去【思路點撥】利用多普勒效應產生的原因進行判斷。【規范解答】選A、B、D。凡是波都具有多普勒效應，因此利用光波的多普勒效應便可以測定遙遠天體相對地球的運動速度，故A選項利用了多普勒效應。被反射的電磁波，相當于一個運動的物體發出的電磁波，其頻率發生變化，由多普勒效應的計算公式可以求出運動物體的速度，故B選項利用了多普勒效應。對于C選項，鐵路工人是根據振動的強弱而對列車的運動情況做出判斷的，故C沒有利用多普勒效應。炮彈飛行，與空氣摩擦產生聲波，人耳接收

14、到的頻率與炮彈的相對運動方向有關，故D選項利用了多普勒效應。多普勒效應與運動學規律的聯系發生多普勒效應時：(1)當觀察者與聲源相互遠離時，相當于聲音以聲速追趕以二者相對速度大小同向運動的觀察者。(2)當觀察者與聲源相互靠近時，相當于聲音以聲速迎接以二者相對速度大小反向運動的觀察者。【案例展示】如圖所示，聲源S和觀察者A都沿x軸正方向運動，相對于地面的速率分別為vS和vA，空氣中聲音傳播的速度為vP,設vSvP,vAvP,空氣相對于地面沒有流動。(1)若聲源相繼發出兩個聲信號，時間間隔為t,請根據發出的這兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的過程，確定觀察者接收到這兩個聲信號的時間間隔t。(2)請利用(1)的結果，推導此情形下觀察者接收到的聲波頻率與聲源發出的聲波頻率間的關系式。【規范解答】如圖，設t1、t2時刻S發出第一、第二個信號，A分別在t1、t2接收到這兩個信號，