粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波第四节 多普勒效应教学ppt课件

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1.知道波源频率与观察者接收到的频率的区别;知道什么是多普勒效应,知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象.(物理观念)2.了解多普勒效应的应用,认识科学与社会的联系.(科学态度与责任)
一、认识多普勒效应1.定义:如果波源或观察者或两者都相对于传播介质运动,那么观察者接收到的频率与波源发出的频率就不相同了,这样的现象叫作多普勒效应.2.解释:如果人站在行驶中的消防车前方,人接收到的声波的波长变短,音调就提高了;如果人站在行驶中的消防车后方,人接收到的声波的波长变长,音调就降低了.
想一想多普勒效应能否产生与波源和观察者间的距离有关系吗?是不是距离越近,越容易发生多普勒效应?提示 能否发生多普勒效应取决于波源和观察者间的距离是否变化而不是距离的大小.
二、多普勒效应的应用1.测量汽车速度:交警向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波,波被汽车反射回来时,接收到的频率发生变化,由此可以测出汽车的速度.2.判断遥远天体相对地球的运动速度:根据光的多普勒效应,由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率,可判断遥远天体相对地球的运动速度.3.跟踪人造地球卫星:一旦有卫星经过跟踪站的上空,地面接收到的信号频率就会先增大后减小.
4.彩超(1)频移: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.(2)彩超:经自相关技术进行多普勒信号处理,把频移与血流信号对应起来,因而可以通过处理频移信号建立彩色多普勒超声(简称彩超)血流图像.
想一想火车进站和出站时,坐在火车上的乘客,能感受到汽笛的音调发生变化吗?提示 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,路旁的人感到汽笛音调发生变化,是因为声源相对听者是运动的.
1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)产生多普勒效应时,波源的振动频率并没有发生变化.(　　)答案 √(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.(　　)答案 ×解析 因为波源和观察者的距离不变,所以听到的声音频率与声源的频率是一致的.
(3)只有声波才能发生多普勒效应.(　　)答案 ×解析 一切波都能发生多普勒效应.
2.(多选)下面说法中正确的是(　　)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,观察者接收到的频率发生了变化C.多普勒效应是波源与观察者之间有相对运动时产生的D.只要观察者运动就会产生多普勒效应答案 BC解析 发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化,而波源的频率并没有改变,故选项A错误,B正确;当波源与观察者之间有相对运动时才会发生多普勒效应,选项C正确,D错误.
观察者静止不动,数经过的队伍中的人数,每分钟有30个人经过.
(1)当观察者逆着队伍行走时,数经过的队伍中的人数,每分钟有大于30个人经过还是小于30个人经过?
(2)当观察者与队伍同向行走且速度比队伍的小时,数经过的队伍中的人数,每分钟有大于30个人经过还是小于30个人经过?
要点提示 (1)大于　(2)小于
1.多普勒效应的成因发生多普勒效应是由于波源与观察者之间发生了相对运动.
2.相对位置变化与频率的关系
例1如图所示为产生机械波的波源O做匀速运动的情况,图中的实线表示波峰.(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
答案 (1)D　(2)A解析 (1)题图所示波源左方的波面密集,右方的波面稀疏,可知该图表示的是多普勒效应中波源运动的情况,即D选项正确.(2)波源左方的波长被压缩,右方的波长被拉长,可知波源正在移向A点,即A选项正确.
规律方法观测者向波源靠近时,波源频率不变,但观测者接收到的频率变大,音调增高;反之,观测者与波源远离时,观测者接收到的频率变小,音调降低.
变式训练1下列关于多普勒效应的说法正确的是(　　)A.只要波源在运动,就一定能观察到多普勒效应B.如果声源静止,就观察不到多普勒效应C.当声源朝着观察者运动时,声源的频率变高D.当声源相对于观察者运动时,观察者听到的声音的频率可能变高,也可能变低
答案 D解析 波源运动时,波源与观察者距离不一定变化,不一定发生多普勒效应,故选项A错;声源静止时,若观察者相对声源运动,可能发生多普勒效应,故选项B错;声源朝着观察者运动时,声源频率不变,观察者接收到的频率变高,故选项C错;声源相对观察者运动时,二者距离可能增大,也可能减小,故观察者接收到的频率可能变低,也可能变高,故选项D对.
把频率固定的音频声信号录制在收录机中,让收录机快速移动起来.收录机的音调怎样变化?要点提示 收录机的音调不变,但收录机向观察者运动时,观察者听到的音调变高,远离时音调变低.
1.超声波测速向行进中的车辆发射频率已知的超声波,同时测量反射波的频率,根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度.2.医用“彩超”向人体内发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变化,就可算出血流的速度.
3.判断火车的运动方向火车驶来时,由于多普勒效应,听到的鸣笛音调比较高,感觉到尖锐刺耳;火车远离时,听到的鸣笛音调较低,听起来较为低沉.
4.测星球速度测量星球上某些元素发出的光波的频率,然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照,可算出星球的速度.
例2(多选)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波,同时探测反射波的频率.下列说法正确的是(　　)A.车辆匀速驶向停在路边的警车,警车探测到的反射波频率增高B.车辆匀速驶离停在路边的警车,警车探测到的反射波频率降低C.警车匀速驶向停在路边的汽车,探测到的反射波频率降低D.警车匀速驶离停在路边的汽车,探测到的反射波频率不变
答案 AB解析 车辆(警车)匀速驶向停在路边的警车(车辆),两者间距变小,产生多普勒效应,警车探测到的反射波频率增高,选项A正确,C错误;车辆(警车)匀速驶离停在路边的警车(车辆),两者间距变大,产生多普勒效应,警车探测到的反射波频率降低,选项B正确,D错误.
规律方法对多普勒效应的理解(1)在多普勒效应中,波源的频率是不改变的,只是由于波源和观察者之间有相对运动,观察者接收到的频率才发生了变化.(2)多普勒效应是波特有的现象,各种波都会发生多普勒效应.
变式训练2(多选)下列选项与多普勒效应有关的是(　　)A.科学家用激光测量月球与地球间的距离B.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C.技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D.交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度答案 BD解析 当观察者与测量对象无相对运动时,不发生多普勒效应,故A、C错误;当观察者与测量对象相对运动时,发生多普勒效应,我们可以根据接收频率的变化来测速,故B、D正确.
1.(多选)下列现象属于多普勒效应的是(　　)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;驶离你而去时,音调变低D.大风中,远处人的说话声时强时弱答案 BC解析 A项和D项中的现象是能量传播的问题,不是多普勒效应.B、C两项中的现象是多普勒效应.
2.以下关于多普勒效应的说法正确的是(　　)A.产生多普勒效应时,波源的振动频率发生变化B.产生多普勒效应时,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,接收到的频率一定发生变化
答案 B解析 当观察者与波源有相对运动(接近或远离)时,观察者测得的频率有变化,但波源的频率不变.尽管观察者与波源有相对运动,但只要两者距离不变,此时就不会出现多普勒效应.
3.(2021湖北部分重点中学期中联考)上课时老师将一蜂鸣器固定在长竹竿的一端,然后使蜂鸣器快速水平旋转,蜂鸣器音调变得忽高忽低.下列判断正确的是(　　)A.旋转时蜂鸣器发声的频率变化了B.旋转蜂鸣器改变了同学们听到的声音频率C.蜂鸣器音调变高时,一定是向远离观察者的方向运动D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的
答案 B解析 蜂鸣器发出声波的频率不变,只是同学们感觉到的声音频率变化了,故A错误,B正确;旋转过程中,声源(蜂鸣器)与观察者(同学们)的距离有时近,有时远,发生多普勒效应,蜂鸣器音调变高时,是向靠近观察者的方向运动,故C、D错误.
4.天文学家观察到,来自遥远星体的光谱与地球上相同元素的光谱进行比较,发现遥远星体的光谱的频率变小.由此,天文学家得出结论:遥远星体正在远离地球.请根据多普勒效应解释一下这是为什么.答案 见解析解析 多普勒效应指的是波源和接收者相对靠近时,接收到的频率升高,波源和接收者相对远离时,接收到的频率降低,我们接收到遥远星体的光谱的频率降低,说明遥远星体正在远离地球.