(共38张PPT)
人教版（2019）高中物理选择性必修第一册
第三章 机械波
3.5 多普勒效应
授课人：扬帆起航
CONTENTS
01
多普勒效应
02
多普勒效应的应用
03
目录
典型例题
04
多普勒效应的解释
01
多普勒效应
机 械 波
听
【问题探究】
一列火车匀速驶过,这时站在路旁的工人师傅听到火车声声波的频率等于火车
产生的声波的频率吗 为什么
现象：当火车向你驶来时，感觉音调变
高；当火车离你远去时，感觉音调变低。
（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音低）．
原因:多普勒效应。
多普勒效应：
当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率发生变化的现象，叫多普勒效应.
一、多普勒效应
奥地利物理学家多普勒（1803——1853）
看下面两段录像，注意仔细听声音
除音量大小以外的变化。
02
多普勒效应的解释
机 械 波
二、多普勒效应的解释
1）波源振动频率f：
波源单位时间内的振动次数
2）接收器的接收频率f ′ :
接收器单位时间接收到的完整波数目
几个基本概念
波 源 的 频 率
f
观察者接收到的频率
f’
究竟运动和频率的关系如何？
1、当波源和观察者都相对介质静止时
S
A
设波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
1、当波源和观察者都相对介质静止时
2、波源相对介质不动
(1)观察者朝波源运动时
B
A
S
设波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
2、波源相对介质不动
(1)观察者朝波源运动时
2、波源相对介质不动
(2)观察者远离波源运动时
B
A
S
设波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
2、波源相对介质不动
(2)观察者远离波源运动时
3、观察者不动 (1)波源向着观察者运动时
设波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
3、观察者不动 (2)波源远离观察者运动时
设波源频率为f, 观察者接收到的频率为f ′
究竟运动和频率的关系
波源的运动情况 观察者运动情况 频率的关系
波源静止 观察者静止 观察者接收频率 波源的频率
波源静止 观察者朝着波源运动
波源静止 观察者远离波源运动
波源朝着观察者运动 观察者静止
波源远离观察者运动 观察者静止
★
★
★
★
★
等于
大于
大于
小于
小于
总之，当波源与观察者有相对运动时：
如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；
如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小。
生活中的多普勒效应
注意：
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，观察者感到频率发生了变化．
2、多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应．
03
多普勒效应的应用
机 械 波
1.有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢。有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去。
三、多普勒效应的应用
2.利用多普勒效应测速
雷达测速仪：交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波（通常是红外线），波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度。
3.医用“彩超”
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。这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。
4.测量其它星系向着还是远离地球运动的速率
理论和实验都证明，光波或电磁波都有多普勒效应，多普勒效应在科学技术中也有着广泛的应用。宇宙中的星球都在不停地运动。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。
哈勃望远镜
拍摄星系
5.军事应用：脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪
中国的歼20第五代隐身战机
中国的武直19武装直升机
光波的多普勒效应
04
典 型 例 题
机 械 波
1.关于多普勒效应下列说法中正确的是（ ）
A、只有声波才有多普勒效应
B、光波也有多普勒效应
C、只有机械波才有多普勒效应
D、电磁波不能发生多普勒效应
B
2.(多选)关于多普勒效应,下列说法中正确的是( )
A.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率和波源的频率都变化了
B.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化,但波源的频率不变
C.多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的
D.多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的,它适用于一切波
BCD
3.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，根据接受到的频率发生的变化来知道汽车的速度
C、铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况
D、有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声确定飞行炮弹是接近还是远去
ABD
4.(多选)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,下列关于女同学的感受的说法正确的是( )
A.女同学从A向B运动过程中,她感觉哨声音调变高
B.女同学从E向D运动过程中,她感觉哨声音调变高
C.女同学从C点向D点运动时,她感觉哨声音调不变
D.女同学从C点向B点运动时,她感觉哨声音调变低
AD
5.如下图由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷。设波源频率为10Hz，且不运动，而观察者1S内由A运动到B，观察者接收到多少个完全波？设波速为340m/s。则要让观察者完全接受不到波，他要怎样运动？
B
答案:
接收9个完全波
远离波源以340m/s的速度运动
6. 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电磁波,结果该电磁波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。
(1)此现象属于 ( )
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,则轿车是否超速
(3)若轿车以20 m/s的速度行进,反射回的频率应怎样变化
【解析】
(1)选C。巡警车接收到的电磁波频率比发出时低,此现象为多普勒效应。
(2)因巡警车接收到的频率变低,由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离,而巡警车车速恒定又在后面,可判断轿车车速比巡警车车速大,故轿车超速。
(3)若轿车以20 m/s的速度行进,此时巡警车与轿车在相互靠近,由多普勒效应知反射回的频率应变高。
