PAGE9-第5、6節多普勒效應惠更斯原理1.多普勒效應：波源與視察者相互靠近或者相互遠離時，視察者接收到的波的頻率都會發生變更的現象。2．波源與視察者假如相互靠近，視察者接收到的頻率增大，二者假如遠離，視察者接收到的頻率減小。3．利用多普勒效應可以測車輛速度、星球速度、血流速度等。4．惠更斯原理：介質中任一波面上的各點，都可以看做放射子波的波源，其后隨意時刻，這些子波在波前進方向的包絡面就是新的波面。一、多普勒效應1．多普勒效應(1)音調：音調由頻率確定，頻率高則音調高，頻率低則音調低。(2)多普勒效應：波源與視察者相互靠近或者相互遠離時，接收到的波的頻率都會發生變更的現象。2．多普勒效應產生的緣由(1)波源與視察者相對靜止時，1s內通過視察者的波峰(或密部)的數目是肯定的，視察者觀測到的頻率等于波源振動的頻率。(2)當波源與視察者相互靠近時，1s內通過視察者的波峰(或密部)的數目增加，視察到的頻率增加；反之，當波源與視察者相互遠離時，視察到的頻率變小。二、多普勒效應的應用1．測車輛速度：交警向行進中的車輛放射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率，依據反射波頻率變更的多少就能知道車輛的速度。2．測星球速度：測量星球上某些元素發出的光波的頻率。然后與地球上這些元素靜止時發光的頻率比照，可得星球的速度。3．測血流速度：向人體內放射已知頻率的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變更就可得血流速度。三、惠更斯原理1．波面與波線(1)波面和波線的概念：①波面：波源發出的波，向四周傳開，波峰組成了一個個圓，波谷也組成一個個圓，振動狀態相同的點都組成了一個個圓，這些圓叫作一個個波面。②波線：指與波面垂直的那些線，代表了波的傳播方向。如圖所示。(2)波的分類：①球面波：由空間一點發出的波，它的波面是以波源為球心的一個個球面，波線就是這些球面的半徑。②平面波：指波面是平面的波。2．惠更斯原理(1)內容：介質中任一波面上的各點，都可以看做放射子波的波源，其后隨意時刻，這些子波在波前進方向的包絡面就是新的波面。(2)應用：①假如知道某時刻一列波的某個波面的位置，還知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一時刻這個波面的位置，從而確定波的傳播方向。②利用惠更斯原理只能說明衍射現象中波的傳播方向，不能說明波的強度。無法說明衍射現象與狹縫或障礙物大小的關系。3．波的反射與折射(1)反射現象：波遇到介質界面會返回來接著傳播的現象。(2)折射現象：波從一種介質射入另一種介質時，波的傳播方向發生變更的現象。1．自主思索——判一判(1)發生多普勒效應時，波源的頻率沒有發生變更。(√)(2)當波源和視察者向同一個方向運動時，肯定發生多普勒效應。(×)(3)只有橫波才能發生多普勒效應。(×)(4)波面肯定是平面。(×)(5)波的傳播方向與波面平行。(×)(6)用惠更斯原理能夠說明波的衍射現象與障礙物大小的關系。(×)2．合作探究——議一議(1)炮彈由遠處飛來從頭頂咆哮而過的整個過程中，我們所聽到的音調會發生怎樣的變更？為什么？提示：波源與視察者距離的變更會引起接收頻率的變更，頻率的變更會引起音調的變更，由于炮彈離我們先變近后變遠，所以音調先變高后變低。(2)人們聽不清對方說話時，除了讓一只耳朵轉向對方，還習慣性地把同側的手附在耳旁，這樣做是利用聲波的什么特點提高耳朵的接收實力？提示：在耳廓原有形態、面積的基礎上增加一個手的面積是為了增加波的反射來提高耳朵的接收實力。對多普勒效應的理解1．波源頻率波源完成一次全振動，向外發出一個波長的波，稱為一個完全波。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全波的個數。2．接收頻率(1)波源和視察者相對靜止。視察者接收到的頻率等于波源的頻率。(2)波源和視察者有相對運動。視察者在單位時間內接收到的完全波的個數發生變更，即感覺到波的頻率發生變更。波源與視察者假如相互靠近，視察者接收到的頻率增大；二者假如相互遠離，視察者接收到的頻率減小。3．音調音調由頻率確定，頻率高則音調高，頻率低則音調低。視察者聽到的聲音的音調，是由視察者接收到的頻率，即單位時間內接收到的完全波的個數確定的。[典例][多選]如圖所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回搖擺，下列關于女同學的感受的說法正確的是()A．女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調變高B．女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調變高C．女同學在C點向右運動時，她感覺哨聲音調不變D．女同學在C點向左運動時，她感覺哨聲音調變低[解析]女同學蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她就有靠近聲源的趨勢，依據多普勒效應，她都感到哨聲音調變高；反之女同學向左運動時，她感到音調變低。選項A、D正確，B、C錯誤。[答案]AD視察者接收到的頻率的推斷(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。(2)當波源與視察者相互靠近時，視察者接收到的頻率大于波源頻率，音調變高；反之，視察者接收到的頻率小于波源頻率，音調變低。1．有閱歷的鐵路養護人員可以從火車鳴笛的聲音推斷火車的行駛方向。他所利用的是聲波的()A．干涉現象 B．衍射現象C．多普勒效應 D．反射現象解析：選C據多普勒效應現象，當火車運動方向靠近養護人員時，他聽到的聲音音調較高，火車遠離養護人員時，他聽到的聲音音調較低。2．[多選]下列哪些現象是多普勒效應()A．遠去的汽車聲音越來越小B．炮彈迎面飛來，聲音刺耳C．火車向你駛來時，音調變高，遠離你而去時，音調變低D．大風中，遠處人的說話聲時強時弱解析：選BC聲波音調的凹凸由其頻率確定，據多普勒效應，當聲源與視察者發生相對運動時，視察者聽到的音調會變更，B、C正確；聲音的強弱由聲波的能量確定，聲源越近，聲波能量越大，聽起來越洪亮，但音調不肯定變更，A、D項不是由多普勒效應造成的，故選擇B、C。3．[多選]一漁船向魚群發出超聲波，若魚群正向漁船靠近，則被魚群反射回來的超聲波與發出的超聲波相比()A．波速變大 B．波速不變C．頻率變高 D．頻率不變解析：選BC漁船與魚群發生相對運動，被魚群反射回來的超聲波的速度大小不變；由多普勒效應知，反射回來的超聲波的頻率變高，故選項B、C正確。波的反射和折射1．波的反射的應用(1)回聲測距：①當聲源不動時，聲波遇到了靜止障礙物會被反射回來接著傳播，由于反射波與入射波在同一介質中傳播速度相同，因此，入射波和反射波在傳播距離一樣的狀況下，用的時間相等。設經過時間t聽到回聲，則聲源距障礙物的距離為s＝v聲eq\f(t,2)。②當聲源以速度v向靜止的障礙物運動或障礙物以速度v向靜止的聲源運動時，聲源發聲時障礙物到聲源的距離為s＝(v聲＋v)eq\f(t,2)。③當聲源以速度v遠離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠離靜止的聲源時，聲源發聲時障礙物到聲源的距離為s＝(v聲－v)eq\f(t,2)。(2)超聲波定位：蝙蝠、海豚能發出超聲波。超聲波遇到障礙物或捕食目標時會被反射回來。蝙蝠、海豚就是依據接收到的反射回來的超聲波來確定障礙物或食物的位置，從而確定飛行或游動方向。2．波的反射與折射的對比(1)對應物理量的變更波現象比較項波的反射波的折射傳播方向變更i＝i′變更r≠i頻率f不變不變波速v不變變更波長λ不變變更(2)頻率、波速和波長的確定因素①頻率f由波源確定，故無論是反射波的頻率還是折射波的頻率都與入射波的頻率，即波源的振動頻率相同。②波速v由介質確定，因反射波與入射波在同一介質中傳播，故波速不變，而折射波與入射波在不同介質中傳播，所以波速變更。③據v＝λf知，波長λ與v及f有關，即與介質和波源有關，反射波與入射波在同一介質中波速相同，頻率相同，故波長相同。折射波與入射波在不同介質中傳播，v不同，f相同，故λ不同。1．[多選]以下關于波的相識，哪些是正確的()A．潛艇利用聲吶探測四周物體的分布狀況，用的是波的反射原理B．隱形飛機怪異的外形及表面涂特別隱形物質，是為了削減波的反射，從而達到隱形的目的C．雷達的工作原理是利用波的折射D．水波從深水區傳到淺水區變更傳播方向的現象，是波的折射現象解析：選ABDA、B、C選項中應用了波的反射現象；A、B正確、C錯誤；D選項應用了波的折射現象，深水區域和淺水區域視為不同介質，故波的傳播方向發生變更，故D正確。2．[多選]下列說法正確的是()A．波發生反射時，波的頻率不變，波速變小，波長變短B．波發生反射時，頻率、波長、波速均不變C．波發生折射時，波的頻率不變，但波長、波速發生變更D．波發生折射時，波的頻率、波長、波速均發生變更解析：選BC波發生反射時是在同一介質中，頻率、波長、波速均不變，選項A錯誤，B正確；波發生折射時，介質變更，故波速發生變更，但頻率由波源確定，波的頻率不變，由v＝λf可知波長也發生變更，選項C正確，D錯誤。3.如圖所示，1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則()A．2與1的波長、頻率相等，波速不等B．2與1的波速、頻率相等，波長不等C．3與1的波速、頻率、波長均相等D．3與1的頻率相等，波速、波長均不等解析：選D波1、2都在介質a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長均相等，A、B錯。波1、3是在兩種不同介質中傳播，波速不同，但波源沒變，因而頻率相等，由λ＝eq\f(v,f)得波長不同，故C錯，D對。1．下列說法中正確的是()A．水波是球面波B．聲波是球面波C．只有橫波才能形成球面波D．只有縱波才能形成球面波解析：選B若波面是球面，則為球面波，與橫波、縱波無關，由此可知B正確，C、D錯誤。由于水波不能在空間中傳播，所以它是平面波，A不正確。2．[多選]下列對惠更斯原理的理解，正確的是()A．同一波面上的各質點振動狀況完全相同B．同一振源的不同波面上的質點的振動狀況可能相同C．球面波是以波源為中心的一個個球面D．無論怎樣的波，波線始終和波面平行解析：選ABC依據惠更斯原理，介質中任一波面上的各點，都可以看做放射子波的波源，其后隨意時刻，這些子波在波前進方向的包絡面就是新的波面，同一波面上各質點的振動狀況完全相同，選項A正確；不同波面上質點的振動狀況可能相同，選項B正確；球面波是以波源為中心的一個個球面，選項C正確；波線始終與波面垂直，選項D錯誤。3．[多選]當人聽到聲音的頻率越來越低時，可能的緣由是()A．聲源和人都是靜止的，聲源振動的頻率越來越低B．人靜止，聲源遠離人做勻速直線運動，聲源振動的頻率不變C．人靜止，聲源遠離人做勻加速直線運動，聲源振動的頻率不變D．人靜止，聲源遠離人做勻減速直線運動，聲源振動的頻率不變解析：選AC人聽到的聲音的頻率越來越低，聲源遠離視察者，且遠離的速度越來越大，也就是加速遠離。所以A、C正確。4．醫院通過彩超對人體進行體檢時，彩超機向人體內放射頻率已精確駕馭的超聲波，超聲波經血液反射后被專用儀器接收，然后通過反射波的頻率變更就可知血液的流速。這一技術主要體現了哪一種物理現象()A．共振 B．波的衍射C．多普勒效應 D．波的干涉解析：選C依據多普勒效應原理可知彩超機工作時主要體現了多普勒效應。5．同一音叉發出的聲波在水和空氣中傳播，某時刻的波形曲線如圖所示，以下說法正確的是()A．聲波在水中波長較大，b是水中聲波的波形曲線B．聲波在空氣中波長較大，b是空氣中聲波的波形曲線C．水中質點振動頻率較高，a是水中聲波的波形曲線D．空氣中質點振動頻率較高，a是空氣中聲波的波形曲線解析：選A波的頻率取決于波源的振動頻率，與介質無關，故同一音叉發出的聲波在水中與在空氣中傳播時頻率相同。但機械波在介質中傳播的速度只取決于介質性質，與波的頻率無關，聲波在水中傳播的速度大于在空氣中傳播的速度。由v＝fλ知，聲波在水中的波長應較大，對應于題圖中波形曲線b，故只有A正確。6．新型列車動車組速度可達300km/h，與該車汽笛聲的音調相比，(1)站在車前方路旁的人聽起來音調_______(選填“偏高”或“偏低”)，站在車后方路旁的人聽起來音調_______(選填“偏高”或“偏低”)。(2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調怎樣？此時列車汽笛發出的聲波頻率變更了嗎？(3)坐在新型列車動車組上的乘客聽起來音調怎樣？解析：(1)站在列車前方的人與列車的距離在靠近，因此聽起來音調偏高，站在列車后方的人與列車的距離在遠離，因此音調偏低。(2)迎面來的列車上的乘客聽起來音調偏高，此時列車汽笛發出的聲波頻率不變。(3)坐在該列車上的乘客與列車的相對位置不變，故聽起來音調不變。答案：(1)偏高偏低(2)偏高不變(3)不變7.我國第24次南極科考隊經過長達13天，4000多海里航行，已平安到達中國南極長城站，在考察途中“雪龍號”(如圖所示)經驗了各種考驗，并進行了海冰觀測、地磁觀測、氣象觀測、極光