物理人教版（2019）选择性必修第一册3.5多普勒效应（共26张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册3.5多普勒效应（共26张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 34.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-10-17 14:25:56 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第三单元 机械波
3.5 多普勒效应
一、驱动问题
速度与激情 是方程式赛车吸引人的核心要素之一。赛车的最高时速可以超过350公里，这种速度带来的视觉冲击和感官刺激是无可比拟的 。如果你在赛道之外观看，会听见发动机声音时高时低，这是什么原因呢？
点击播放视频
1842年的一天，奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驶过，他发现火车从远而近时鸣笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时鸣笛声变弱，音调变低。他对这个物理现象产生了极大兴趣，就进行了研究。他发现当声源与观察者之间相互靠近或远离时，观察者听到的声音频率就会不同于声源发声的频率。当声源离观察者远去时，观察者接收到的声波的波长增加，频率变小，音调变得低沉；当声源向观察者靠近时，观察者接收到的声波的波长减小，频率变大，音调就变高。
奥地利物理学家多普勒（1803——1853）
一、驱动问题
二、多普勒效应
（一）生活引入
3.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，每分钟将小于30个人经过。
1.观察者静止不动，数经过的队伍中的人数，每分钟假设有30个人经过。
v测=0
2.当观察者逆着队伍行走时，数经过的队伍中的人数，每分钟将大于30个人经过。
观测者观察人数等于“过人频率”
v测
v测
观测者观察人数大于“过人频率”
观测者观察人数小于“过人频率”
二、多普勒效应
（二）多普勒效应
1.定义：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；频率低音调低）．
2.多普勒效应成因分析：
(1)当波源和观察者都相对介质静止时
v测=0
S
观察者在相同时间里接收到波的个数等于波源发出的波的个数，即接受到的频率等于发出的频率。
二、多普勒效应
2.多普勒效应成因分析：
(2)当波源不动，观察者靠近波源时
观察者在相同时间里接收到波的个数大于波源发出的波的个数，即接受到的频率大于发出的频率。
S
v测
（二）多普勒效应
二、多普勒效应
（二）多普勒效应
2.多普勒效应成因分析：
(3)当波源不动，观察者远离波源时
观察者在相同时间里接收到波的个数小于波源发出的波的个数，即接受到的频率小于发出的频率。
S
v测
二、多普勒效应
（三）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
二、多普勒效应
（四）多普勒效应的实验验证
二、多普勒效应
（五）多普勒效应成因
当波源与观察者有相对运动时：
(1)如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；
(2)如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小。
波源向着观察者运动时
波源远离观察者运动时
三、多普勒效应的应用
（一）测速仪
你知道多普勒效应在生活中有什么应用吗？
多普勒测速
三、多普勒效应的应用
（二）军事应用
歼20第五代隐身战机
中国带刀护卫--055导弹驱逐舰
三、多普勒效应的应用
（三）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。
三、多普勒效应的应用
（四）观察天体的运动
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，就可算出星球靠近或远离我们的速度。
天眼利用多普勒效应观察其他星系
课堂小结
多普勒效应
①定义：当波源和观察者之间有相对运动时，使观察者接 收到的频率发生变化的现象。
②成因：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。
③应用：多普勒测速、彩超等。
课堂反馈
1．下列选项与多普勒效应无关的是（ ）
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．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
D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
A
课堂反馈
【答案】A
【详解】A．科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光的反射原理，故A错误，符合题意；
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用超声波的多普勒效应，故B正确，不符合题意；
C．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是利用超声波的多普勒效应，故C正确，不符合题意；
D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是利用光的多普勒效应，故D正确，不符合题意。
故选D。
课堂反馈
2．如图所示，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．振针在向右移动
B．振针在向左移动
C．在A处的观察者，接收到的水波频率不变
D．在A处的观察者，接收到的水波频率变大
A
课堂反馈
【答案】A
【详解】AB．振针前进方向上的水波变得密集，在其移动反方向的水波变得稀疏，因此振针在向右移动，选项A正确，B错误；
CD．波源远离观察者时，观察者接收到的频率变小，即在A处的观察者，接收到的水波频率变小，选项CD错误。
故选A。
课堂反馈
3．如图所示，装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波，并接收被车辆反射回来的反射波．当某汽车向测速监视器靠近时，被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比（ ）
A．频率不变，波速变小
B．波速不变，频率变小
C．频率不变，波速变大
D．波速不变，频率变大
D
课堂反馈
【答案】D
【详解】波速由介质决定，所以被该汽车反射回来的反射超声波与测速监视器发出的超声波相比波速不变；根据声音的多普勒效应，声源和观察者靠近时接收频率变高，所以被该汽车反射回来的反射波与发出的超声波相比频率变大．
A. 频率不变，波速变小，与结论不相符，选项A不符合题意；
B. 波速不变，频率变小，与结论不相符，选项B不符合题意；
C. 频率不变，波速变大，与结论不相符，选项C不符合题意；
D. 波速不变，频率变大，与结论相符，选项D符合题意；
课堂反馈
4．汽车无人驾驶技术已逐渐成热，最常用的是ACC自适应航控制，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去．其使用的传感器主要有毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度．若该雷达发射的无线电就的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则（ ）
A．当f＝f′时，表明前车与无人车速度相同
B．当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态
C．当f′＞f时，表明前车在加速行驶
D．当f′＜f时，表明前车在减速行驶
课堂反馈
【答案】A
【详解】当声源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和声源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；当f′＞f时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当f′＜f时，说明接收到的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误．故选A．
课堂反馈
5. 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,则该轿车是否超速
(3)若该轿车以20 m/s的速度行进,反射回的频率应是怎样的
答案:(1)C (2)超速 (3)偏高
课堂反馈
解析:(1)巡警车接收到的超声波频率比发出时低,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后面,可判断轿车车速比巡警车车速大,故该轿车超速。
(3)若该轿车以20 m/s的速度行进时,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偏高。
本课时结束
感谢观看！
第三单元 机械波
3.5 多普勒效应
一、驱动问题
速度与激情 是方程式赛车吸引人的核心要素之一。赛车的最高时速可以超过350公里，这种速度带来的视觉冲击和感官刺激是无可比拟的 。如果你在赛道之外观看，会听见发动机声音时高时低，这是什么原因呢？
点击播放视频
1842年的一天，奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驶过，他发现火车从远而近时鸣笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时鸣笛声变弱，音调变低。他对这个物理现象产生了极大兴趣，就进行了研究。他发现当声源与观察者之间相互靠近或远离时，观察者听到的声音频率就会不同于声源发声的频率。当声源离观察者远去时，观察者接收到的声波的波长增加，频率变小，音调变得低沉；当声源向观察者靠近时，观察者接收到的声波的波长减小，频率变大，音调就变高。
奥地利物理学家多普勒（1803——1853）
一、驱动问题
二、多普勒效应
（一）生活引入
3.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，每分钟将小于30个人经过。
1.观察者静止不动，数经过的队伍中的人数，每分钟假设有30个人经过。
v测=0
2.当观察者逆着队伍行走时，数经过的队伍中的人数，每分钟将大于30个人经过。
观测者观察人数等于“过人频率”
v测
v测
观测者观察人数大于“过人频率”
观测者观察人数小于“过人频率”
二、多普勒效应
（二）多普勒效应
1.定义：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；频率低音调低）．
2.多普勒效应成因分析：
(1)当波源和观察者都相对介质静止时
v测=0
S
观察者在相同时间里接收到波的个数等于波源发出的波的个数，即接受到的频率等于发出的频率。
二、多普勒效应
2.多普勒效应成因分析：
(2)当波源不动，观察者靠近波源时
观察者在相同时间里接收到波的个数大于波源发出的波的个数，即接受到的频率大于发出的频率。
S
v测
（二）多普勒效应
二、多普勒效应
（二）多普勒效应
2.多普勒效应成因分析：
(3)当波源不动，观察者远离波源时
观察者在相同时间里接收到波的个数小于波源发出的波的个数，即接受到的频率小于发出的频率。
S
v测
二、多普勒效应
（三）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
二、多普勒效应
（四）多普勒效应的实验验证
二、多普勒效应
（五）多普勒效应成因
当波源与观察者有相对运动时：
(1)如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；
(2)如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小。
波源向着观察者运动时
波源远离观察者运动时
三、多普勒效应的应用
（一）测速仪
你知道多普勒效应在生活中有什么应用吗？
多普勒测速
三、多普勒效应的应用
（二）军事应用
歼20第五代隐身战机
中国带刀护卫--055导弹驱逐舰
三、多普勒效应的应用
（三）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。
三、多普勒效应的应用
（四）观察天体的运动
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，就可算出星球靠近或远离我们的速度。
天眼利用多普勒效应观察其他星系
课堂小结
多普勒效应
①定义：当波源和观察者之间有相对运动时，使观察者接 收到的频率发生变化的现象。
②成因：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。
③应用：多普勒测速、彩超等。
课堂反馈
1．下列选项与多普勒效应无关的是（ ）
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．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
D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
A
课堂反馈
【答案】A
【详解】A．科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光的反射原理，故A错误，符合题意；
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用超声波的多普勒效应，故B正确，不符合题意；
C．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是利用超声波的多普勒效应，故C正确，不符合题意；
D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是利用光的多普勒效应，故D正确，不符合题意。
故选D。
课堂反馈
2．如图所示，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．振针在向右移动
B．振针在向左移动
C．在A处的观察者，接收到的水波频率不变
D．在A处的观察者，接收到的水波频率变大
A
课堂反馈
【答案】A
【详解】AB．振针前进方向上的水波变得密集，在其移动反方向的水波变得稀疏，因此振针在向右移动，选项A正确，B错误；
CD．波源远离观察者时，观察者接收到的频率变小，即在A处的观察者，接收到的水波频率变小，选项CD错误。
故选A。
课堂反馈
3．如图所示，装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波，并接收被车辆反射回来的反射波．当某汽车向测速监视器靠近时，被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比（ ）
A．频率不变，波速变小
B．波速不变，频率变小
C．频率不变，波速变大
D．波速不变，频率变大
D
课堂反馈
【答案】D
【详解】波速由介质决定，所以被该汽车反射回来的反射超声波与测速监视器发出的超声波相比波速不变；根据声音的多普勒效应，声源和观察者靠近时接收频率变高，所以被该汽车反射回来的反射波与发出的超声波相比频率变大．
A. 频率不变，波速变小，与结论不相符，选项A不符合题意；
B. 波速不变，频率变小，与结论不相符，选项B不符合题意；
C. 频率不变，波速变大，与结论不相符，选项C不符合题意；
D. 波速不变，频率变大，与结论相符，选项D符合题意；
课堂反馈
4．汽车无人驾驶技术已逐渐成热，最常用的是ACC自适应航控制，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去．其使用的传感器主要有毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度．若该雷达发射的无线电就的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则（ ）
A．当f＝f′时，表明前车与无人车速度相同
B．当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态
C．当f′＞f时，表明前车在加速行驶
D．当f′＜f时，表明前车在减速行驶
课堂反馈
【答案】A
【详解】当声源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和声源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；当f′＞f时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当f′＜f时，说明接收到的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误．故选A．
课堂反馈
5. 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,则该轿车是否超速
(3)若该轿车以20 m/s的速度行进,反射回的频率应是怎样的
答案:(1)C (2)超速 (3)偏高
课堂反馈
解析:(1)巡警车接收到的超声波频率比发出时低,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后面,可判断轿车车速比巡警车车速大,故该轿车超速。
(3)若该轿车以20 m/s的速度行进时,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偏高。
本课时结束
感谢观看！