3.4 多普勒效应及其应用 (共21张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共21张PPT)
第三章 机械波
第4节 多普勒效应及其应用
1.了解多普勒效应的现象；
2.理解多普勒效应产生的原因；
3.了解多普勒效应的应用。
思考：当车或飞机从你身边疾驰而过的时候, 音调会由高变低。你知道这到底是怎么回事吗？
【视频：火车、汽车的笛声以及飞机的轰鸣声】
1.定义：由于波源和观察者之间有相对运动而使观察者接收到的波的频率发生变化的现象。它是奥地利科学家多普勒发现的。
多普勒现象模拟图2
多普勒现象模拟图1
一、多普勒效应
演 示：蜂鸣器音调的变化
将蜂鸣器固定在一长竹杆的一端，然后用竹杆将蜂鸣器举起，并在头上快速旋转。
【视频：蜂鸣器音调的变化】
为了进一步理解多普勒效应，可做这样一个模拟实验：
1.波源和观察者相对静止时，观察者接收频率与波源发出频率的关系？
2.波源和观察者相对运动时？
（1）相互靠近时？
（2）相互远离时？
多普勒效应分析：
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；如果二者远离，观察者接收到的频率减小
结论：
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
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.多普勒效应产生的原因
(1)波源与观察者相对静止时,单位时间内观察者接收到的完整波的个数是一定的,观察者观测到频率等于波源振动的频率。
(2)波源与观察者相互靠近时,单位时间内观察者接收到的完整波的个数增加,观察者观测到的频率大于波源的频率,即观察到的频率增大。
(3)波源与观察者相互远离时,单位时间内观察者接收到的完整波的个数减少,观察者观测到的频率小于波源的频率,即观察到的频率变小。
说明：声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的．
只要观察者与波源发生相对运动，就会产生多普勒效应，观测到的频率就大于波源振动的频率，这种说法对吗？为什么？
多普勒效应是观察者与波源间的相对距离发生变化时产生的。
不对，如果观察者绕着波源做圆周运动，虽然两者间发生了相对运动，但观察者接收的频率与波源发出的频率依然相等，并未发生多普勒效应。
相对位置 图示 结论(频率、音调、波面)
波源S和观察者A相对静止 f观察者＝f波源，音调不变
波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C 由A→B，f观察者>f波源，音调升高
由A→C，f观察者观察者A不动，波源S运动，由S→S′，接近观察者或远离观察者 波源向哪运动，哪个方向波面被压缩较密集
接近观察者，f观察者>f波源，音调升高
远离观察者，f观察者1.测速度：交通警察使用多普勒测速仪向行进中的车辆发射频率已知的无线电波，同时测量 的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。利用多普勒测速仪还可以测量水在海底的流速，为养殖场寻找适合贝类生长的场所。
反射波
知识点二：多普勒效应的应用
2.测血流速度：医生使用彩色超声多普勒诊断仪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 ，就可得血流速度。这种方法俗称为“彩超”。
频率变化
3.跟踪目的物(如导弹、云层等)。
1.关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是（ ）
A.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
B.产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动且两者间
距发生变化
C.甲乙两车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，乙车中的
某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率
D.波源静止时，不论观察者是静止的还是运动的，观察者听到的笛声频
率都是相同的
B
2.(多选)如图所示是一波源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，波的频率变低
D.在b处观察，波的频率变低
AD
3.单音源发生器装置在小车上，其发音频率为f0。图(a)中小车沿一圆形跑道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为f1；图(b)中小车沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上，丙在乙的右侧，观察者乙测得频率为f2，观察者丙测得频率为f3，则（ ）
A.f1>f0>f2>f3
B.f1＝f0>f2>f3
C.f1＝f0>f2＝f3
D.f1时而大于f0时而小于f0，f2＝f3
C
4.如图，安装在公路旁的多普勒测速仪，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，当某汽车远离测速仪时，测速仪接收到的被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的超声波相比（ ）
A.频率不变，波速不变
B.频率变小，波速不变
C.频率变小，波速变小
D.频率变大，波速变大
B
5.汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制系统，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是毫米波雷达，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普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波的频率为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′A
多普勒效应
跟踪目的物
测量汽车速度
形成原因：相对运动
多普勒效应的应用
测血液流速
现象
多普勒效应