物理5 多普勒效应说课ppt课件

这是一份物理5 多普勒效应说课ppt课件，共38页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，知识概览等内容，欢迎下载使用。

目 标 素 养1.知道什么是多普勒效应,知道它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象,形成正确的物理观念。2.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别,培养科学思维能力。3.了解多普勒效应的一些应用,培养学生观察生活,掌握知识,运用知识的能力。
一、多普勒效应1.定义:波源与观察者相互靠近或者相互远离时,接收到的波的频率都会发生变化。这种现象叫作多普勒效应。2.多普勒效应产生的原因。(1)当波源与观察者相互接近时,单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加,观测到的频率大于波源的频率,即观察到的频率增加。(2)当波源与观察者相互远离时,观察到的频率变小。
微思考火车进站和出站时,坐在火车上的乘客能感受到汽笛的音调发生变化吗,为什么?路旁的人呢?提示:坐在火车上的乘客不能感受到汽笛音调的变化,因为声源相对听者是静止的,路旁的人能感受到汽笛音调发生变化,是因为声源相对听者是运动的。
二、多普勒效应的应用1.测量汽车速度:交通警察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.测血液流速:医生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,就能知道血流的速度。3.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,就可以算出星球靠近或远离我们的速度。
微训练(多选)下面哪些应用利用了多普勒效应(　　)A.利用地球上接收到遥远星体发出的光波的频率来判断遥远星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超声波,超声波被运动的汽车反射回来,根据接收到的超声波的频率发生的变化,就知道汽车的速度,以便于进行交通管理C.铁路工人把耳朵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叫声判断飞行炮弹是接近还是远去答案:ABD
解析:利用光波的多普勒效应便可以测定遥远星体相对于地球运动的速度,故选项A正确;被反射的超声波,相当于一个运动的物体发出的超声波,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,故选项B正确;铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运行情况,是利用声音在固体中传播得快的特点,与多普勒效应无关,故选项C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,故选项D正确。
一 多普勒效应的理解
重难归纳1.波源频率。波源完成一次全振动,向外发出一个波长的波,称为一个完全波。频率表示完成的全振动的次数与所用时间的比值。因此波源的频率又等于波源发出的完全波的个数与所用时间的比值。
2.接收频率。(1)波源和观察者相对静止。观察者接收到的频率等于波源的频率。(2)波源和观察者有相对运动。观察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变化,即感觉到波的频率发生变化。波源与观察者如果相互靠近,观察者接收到的频率增大;二者如果相互远离,观察者接收到的频率减小。
3.音调。音调由频率决定,频率高则音调高,频率低则音调低。观察者听到的声音的音调,是由观察者接收到的频率,即单位时间内接收到的完全波的个数决定的。4.成因。发生多普勒效应时,一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动。
5.相对位置变化与频率的关系(规律)。
多普勒效应的发生,是因为波源在运动时产生波的频率发生变化了吗?提示:发生多普勒效应时,波源产生波的频率并没有变化,只是观察者接收到的波的频率发生了变化。
典例剖析【例1】 (多选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz,在汽车向你驶来又擦身而过的过程中,下列说法正确的是(　　)A.当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率大于300 HzB.当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率小于300 HzC.当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率大于300 HzD.当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率小于300 Hz答案:AD
解析:当汽车向你驶来时,两者距离减小,你单位时间内接收的完全波个数增多,频率升高,将大于300 Hz,故选项A正确;当汽车和你擦身而过后,两者距离变大,你单位时间内接收的完全波个数减少,频率降低,将小于300 Hz,故选项D正确。
规律总结对波源频率和接收频率的理解
学以致用1.(多选)关于多普勒效应,下列说法正确的是(　　)A.当波源与观察者间距离发生变化时,才会发生多普勒效应B.当波源与观察者运动的速度相同时,不会发生多普勒效应C.只有机械波才能发生多普勒效应D.只要波源运动,就一定会发生多普勒效应答案:AB
解析:当波源与观察者间距离发生变化时,其距离增大或减小,则观察者接收到的频率减小或增大,可知必发生多普勒效应,即选项A正确;而当波源与观察者运动的速度完全相同时,无相对运动,相当于两者都静止,不会发生多普勒效应,故选项B正确,D错误;多普勒效应是波动过程共有的特征,这里的波动包括一切波的传播过程,故选项C错误。
二 多普勒效应的应用
重难归纳多普勒效应的判断方法。(1)确定研究对象(波源与观察者)。(2)确定波源与观察者是否有相对运动。若有相对运动,能发生多普勒效应,否则不发生。(3)判断:当两者远离时,观察者接收到的波的频率变小;靠近时,观察者接收到的波的频率变大,但波源的频率不变。
警车鸣笛从你身边飞速驶过,对于警车向你靠近和警车远离的过程,你会听到警笛的声音在变化。(1)你听到警笛的音调有何不同?(2)实际上警笛的音调会变化吗?(3)听到音调发生变化的原因是什么?提示:(1)警车驶来时,音调变高;警车远离时音调变低。(2)实际上警笛的音调不会变化。(3)警车与观察者如果相互靠近,观察者接收到的频率增大;两者如果相互远离,观察者接收到的频率减小,因此会感觉警笛音调变化。
 典例剖析【例2】 公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查,在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波,结果该超声波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到的超声波频率比发出的低。(1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低属于(　　)A.波的衍射B.波的干涉C.多普勒效应D.波的反射(2)若该路段限速为100 km/h,则该轿车是否超速?答案:(1)C　(2)超速
解析:(1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低,此现象为多普勒效应,选项C正确。(2)因巡警车接收到的频率低,由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离,而巡警车车速恒定且在轿车后面,所以轿车车速比巡警车车速大,故该轿车超速。
学以致用2.自动驾驶汽车配置了超声波、激光、无线电波雷达和光学相机组成的传感探测系统,当汽车与前方车辆距离减小到安全距离时,系统会执行减速指令。若汽车静止时发出的超声波频率为4.0×104 Hz,空气中声速为340 m/s,该超声波的波长为　　　　 m。汽车以大于前方汽车速度的速度行驶时接收到被前方汽车反射的超声波频率　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)汽车发出的频率。 答案:8.5×10-3　大于
解析:该超声波的波长为λ= =8.5×10-3 m。汽车行驶时,两辆汽车之间的距离减小,根据多普勒效应可知,接收到被前方汽车反射的超声波频率大于汽车发出的频率。
1.(多选)下列哪些现象是多普勒效应(　　)A.远去的汽车声音越来越小B.飞机迎面飞来,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项中所说的现象是能量传播的问题,不是多普勒效应,B、C两项所发生的现象是多普勒效应。
2.(多选)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图所示的水波图形,下列说法正确的是(　　)A.振针向右移动B.振针向左移动C.在A处的观察者,接收到的水波频率小于振针的振动频率D.在A处的观察者,接收到的水波频率大于振针的振动频率答案:AC
解析:振针(波源)前进方向上的水波变得密集,在其反方向的水波变得稀疏,因此振针向右移动;由于波源远离观察者时,水波波长变长,观察者接收到的频率小于振针的振动频率,故选项A、C正确。
3.(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,波的频率较小D.在b处观察,波的频率较小答案:AD
解析:波源在某一位置产生一列波面后,该波面以该位置为球心,以波速作为传播速度向外传播,反之,由波面可确定出该波面的产生位置,即波源。波面半径大,表示产生时间早,传播时间长。对照图示,可确定出波源由右向左运动,故选项A正确,B错误。由于观察者不动,故波面经过观察者的速度等于波速,而在a处观察时,相邻波面间距比波源不动时的间距小,因而经过观察者的时间间隔短,频率大;同理,在b处的时间间隔长,频率小,故选项C错误,D正确。
4.(多选)关于多普勒效应,以下说法正确的是(　　)A.只有机械波才能产生多普勒效应B.机械波、电磁波、光波等均能产生多普勒效应C.产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D.产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化答案:BD解析:多普勒效应是波动过程共有的特征,无论是机械波、电磁波还是光波都会发生多普勒效应,产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化,而波源的频率不变,故选项B、D正确,A、C错误。
5.(多选)在下列现象中,可以用多普勒效应解释的有(　　)A.雷雨天看到闪电后,稍过一会儿才能听到雷声B.超声波被血管中的血流反射后,探测器接收到的超声波频率发生变化C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声,音调会变低D.同一声源发出的声波,在空气和水中传播的速度不同答案:BC
解析:不能同时看到闪电和听到雷声是因为声音的传播速度比光的传播速度慢,所以选项A错误;超声波遇到血液中的血小板等细胞并发生反射时,由于血小板等细胞的运动会使得反射声波的频率发生变化,选项B正确;列车和人的相对位置变化了,所以听到的声音频率发生了变化,所以选项C正确;波的传播速度不一样是由于介质不一样,选项D错误。