第三章第6节 多普勒效应 高中物理教科版选择性必修第一册（44页PPT）

(共44张PPT)
第三章 机械波
第6节 多普勒效应
______________________________________________ ______________________________________________________________________________ 1.通过观察和分析，认识多
普勒效应及其产生的原因.
2.通过对生产生活中应用多
普勒效应例子的分析，加
深对多普勒效应的理解.
情境导学 仔细听急救车的鸣笛声你会发现一个现象:当车从你身边疾驰而过时，鸣笛的 音调会由高变低.奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了类似 现象，他经过认真的研究，发现当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的 频率与波源的频率不同，后来这一现象被命名为多普勒效应. 新知课丨必备知识解读
知识点1 多普勒效应
1 定义
当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率不同，
（波源本身的频率并未变化.）这一现象称为多普勒效应.
辨析比较 波源的频率和观测者测得的频率
项目 波源的频率 观测者测得的频率
定义 单位时间内波源向外发出 的完整的波的个数. 观测者在单位时间内接收到的完整的波
的个数.
影响因素 取决于波源本身. 取决于波源和观测者的相对运动情况.
. .
2 发生多普勒效应的条件
波源和观察者在二者连线方向上有相对运动.
辨析比较 当波源与观察者在二者连线方向上有相对速度时，才能观察到多普勒效应，
如果相对速度方向与二者连线的方向垂直，即使二者之间有相对运动，也不会发生
多普勒效应，如观察者绕波源做匀速圆周运动，不会发生多普勒效应.
. .
3 多普勒效应的解释（以声波为例）
（1）波源（声源）和观察者相对静止
在单位时间内，波源向外发出几个完整的波，观察者就接
收到几个完整的波，因此 ，观察者接收到的波的
频率不变，即音调不变，如图3-6-1甲所示．
（2）波源（声源）不动，观察者运动
波源静止不动，当观察者靠近波源时，在单位时间内观察者向着波源移动一段
距离，与观察者不动的情况相比，观察者在单位时间内接收到（遇到）的完整的波
的个数增多，即接收到的波的频率增大， ，从而使观察者感到音调比
两者相对静止时的音调高，如图乙所示．同理，若观察者远离波源运动，则有
，即接收到的波的频率减小，音调比原来低；若观察者远离波源的速度
等于波传播的速度，则观察者接收不到波，即 ．
. .
. .
. .
. .
（3）观察者不动，波源（声源）运动
观察者静止不动，而波源靠近观察者时，由于波向前传播1个波长的距离时，波
源也向前运动一段距离，这样使波传播的波长减小．在空间传播的波在同样的距离
上包含完整的波的个数增多，因此单位时间内观察者接收到完整的波的个数比二者
相对静止时多，则有 ，观察者接收到的波的频率增大，音调比两者相对
静止时要高，如图丙所示.同理，当波源远离观察者时，有 .
总之，当波源与观察者相互靠近时， ，音调比两者相对静止时高；
当波源与观察者相互远离时， ，音调比两者相对静止时要低.
. .
. .
学思用·典例详解
【想一想丨问题驱动】
如图3-6-2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,当女同学靠
近或远离男同学时,她听到的哨音有变化吗
图3-6-2
【提示 女同学靠近男同学时，她听到的哨音音调变高;反之,她听到的哨音音调变低.】
例1-1 （2025·四川成都期中）关于多普勒效应，下列说法正确的是( )
B
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.当观察者和波源速度相同时，会发生多普勒效应
D.只有声波才能发生多普勒效应
【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；当波源与观察者在二者连线方向上有相对运动时会
发生多普勒效应，而观察者与波源速度相同时，两者不发生相对运动，不会发生多
普勒效应,选项C错误；多普勒效应不仅适用于声波，也适用于其他类型的波，包括
电磁波和光波，选项D错误.
例1-2 （江苏高考题，多选）一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则
被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比( )
BC
A.波速变大 B.波速不变 C.频率变高 D.频率不变
【解析】渔船向鱼群发出超声波，波速由介质决定，所以被鱼群反射回来的超声波
与发出的超声波相比，波速不变.根据多普勒效应知，声源移向观察者时，观察者接
收到的波的频率变高，所以若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发
出的超声波相比频率变高.故B、C正确.
点评 对于多普勒效应，要知道在波源与观察者相互靠近时观察者接收到的波的频率
变高，而在波源与观察者相互远离时观察者接收到的波的频率变低.
知识点2 多普勒效应的应用
理论和实验都证明，机械波和电磁波都会产生多普勒效应，多普勒效应在科学
技术中也有广泛的应用.
1 医用彩超
医疗上，利用超声波的多普勒效应，可以测量心脏血流速度，为诊断提供重要
依据.将超声波辐射到体内，它被流动的血液反射，回波发生频率的变化，根据频率
变化量可以得出血液流速信息；再给血流信号加上色彩，显示在屏幕上，即可实时
观察体内血流状态，这就是现在所说的彩色超声波检测仪，简称彩超.
2 判断火车的运行方向和快慢
火车驶来时，由于多普勒效应，听到的汽笛声音调比较高，感觉到尖锐刺耳；
火车远离时，听到的汽笛声音调较低，听起来较为低沉.火车速度较快时，音调变化
较快；火车速度较慢时，音调变化较慢.
3 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.
4 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，可以判断
遥远天体相对于地球的运动速度.
学思用·典例详解
例2-3 新实际应用（多选）下面哪些应用利用了多普勒效应( )
ABD
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.交警根据发射的电磁波与行驶汽车反射的电磁波的频率变化测车速
C.铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断远处是否有火车驶来
D.有经验的战士从炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去
【解析】凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应可以测定遥远星体
相对于地球运动的速度，A正确；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的
电磁波，根据其频率的变化可以求出运动物体的速度，B正确；铁路工人把耳朵贴在
铁轨上可判断远处是否有火车驶来，是利用声音在固体中传播得快的特点，与多普
勒效应无关，C错误;炮弹飞行时，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的声波频率与
炮弹相对人耳的运动方向有关，D正确.
释疑惑 重难拓展
知识点3 对多普勒效应的理解
1 多普勒效应的两种情况
相对位置 图示 结论
波源 不动，观察 者运动，由向 或由向 . _________________________________ 若靠近波源，由向，则 ；若远
离波源，由向，则 .
观察者 不动，波 源运动，由向 或由向 . ___________________________________ 若靠近观察者，由向,则 ；若
远离观察者，由向，则 .
2 多普勒效应中接收频率的计算公式
（1）波源的频率为,波速为，波源相对介质静止，观察者以速度相对于介
质运动，则观察者接收到的频率.（“”表示观察者靠近波源，“-”表示观
察者远离波源.）
（2）波源以速度相对于介质运动，观察者相对于介质静止.则有 .
（“”表示波源远离观察者，“-”表示波源靠近观察者.）
（3）波源与观察者同时相对于介质运动，相向运动时；反向运动时
.
. .
. .
【注意】（1）多普勒效应是指观察者所接收到的波的频率与波源频率不同的现
象,并不是接收到的波的强度发生变化的现象.
（2）发生多普勒效应时,波源的频率并没有变化,而是观察者接收到的频率
（单位时间内接收到的完全波的个数）发生变化（大于或小于波源频率）.
（3）多普勒效应的产生不是取决于波源与观察者之间的距离,而是取决于二者
相对速度的大小和方向.
学思用·典例详解
图3-6-3
例3-4 单音源发生器装置在小车上，其发音频率为 .图3-6-3
（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，测得声波频率为 ;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
察者乙测得声波频率为，观察者丙测得声波频率为 ，则
( )
C
A. B.
C. D.时而大于，时而小于，
【解析】题图（a）中小车绕着甲做匀速圆周运动，二者相对速度方向与二者连线的
方向垂直，根据多普勒效应可知，单音源发生器发出声波的频率与观察者甲接收到
声波的频率相等，则有 ；题图（b）中小车向左匀速运动，小车远离乙和丙，
根据多普勒效应可知，二者接收到声波的频率均小于单音源发生器发出声波的频率，
且小车相对于乙和丙的运动速度是相同的，则有 ，综上所述，有
，故选C.
解题课丨关键能力构建
题型1 多普勒效应问题的分析
图3-6-4
例5 （2025·江苏无锡六校月考联考）如图3-6-4所示，声源 连
续发射频率一定的声波，与 共面的圆周上有四个静止的观察者
、、、，在声源以一定的速度由向 运动的过程中，接收
到的频率始终高于声源发射的频率的观察者是( )
B
A. B. C. D.
【解析】
多普勒效应问题的判断方法
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.判断频率变化:当两者相互远离时,观察者接收到的波的频率变小,相互靠近时,观察
者接收到的波的频率变大,但波源的频率不变.
【学会了吗丨变式题】
1.两辆汽车甲与乙，在时刻，分别距十字路处的距离为和 .两车分别以速
率和 沿水平的、相互正交的公路匀速前进，如图3-6-5所示.汽车甲持续地以固
定的频率鸣笛，则在任意时刻 ，汽车乙的司机所检测到的笛声频率将如何变化
（已知声速为，且有、 ）( )
图3-6-5
A.当两车均向运动（在到达 之前）时，汽车乙的司机接
收到的频率一定比甲发出的频率低
B.当两车均向运动（在到达 之前）时，汽车乙的司机接
收到的频率可能等于甲发出的频率
C.当两车均向远离 的方向运动时，汽车乙的司机接收到的
频率一定比甲发出的频率低
D.当两车均向远离 的方向运动时，汽车乙的司机接收到的
频率一定比甲发出的频率高
√
【解析】根据多普勒效应可知，当两车均向运动（在到达 之前）时，两车相互靠
近，汽车乙的司机接收到的频率一定比甲发出的频率高；当两车均向远离 的方向
运动时，两车相互远离，汽车乙的司机接收到的频率一定比甲发出的频率低，选项
A、B、D错误，C正确.
题型2 根据多普勒效应判断频率变化、波源和观察者之间的运动
例6 （多选）如图3-6-6所示，为波源， 点有一观察者，已知波源发声的频率为
，声音在空气中的传播速度为 ，则下列关于观察者听到的声音的频率
的说法正确的是( )
ABC
图3-6-6
A.当波源以的速度远离观察者运动时，频率约为
B.当波源以的速度靠近观察者运动时，频率约为
C.当观察者以的速度靠近波源运动时，频率为
D.当观察者以的速度靠近波源运动时，频率为
【解析】当波源以 的速度远离观察者运动时，观察者接收到的波的频率
,故A项正确；当波源以 的速度靠近观察者
运动时，观察者接收到的波的频率 ，故B项正确；
当观察者以的速度靠近波源 运动时，观察者接收到的波源的频率
，故C项正确,D项错误.
1.发生多普勒效应时，波源和观察者之间肯定有相对运动.
2.观察者接收的频率与声源的频率 的关系：
（1）若波源远离观察者，观察者接收到的频率 ；
（2）若波源靠近观察者，观察者接收到的频率 ；
（3）当观察者远离波源时，观察者接收到的频率 ；
（4）当观察者靠近波源时，观察者接收到的频率 .
【学会了吗丨变式题】
2.［教材第88页“自我评价”第1题改编］（多选）一个观察者站在铁路旁不动，当火
车迎面驶来时，他听到的汽笛声的频率为 ；当火车驶过他身旁后，他听
到的汽笛声的频率为．若大气中声速约为 ，则 ( )
AD
A.火车的速度为 B.火车的速度为
C.火车汽笛声的频率为 D.火车汽笛声的频率为
【解析】设火车的速度为,火车汽笛声的频率为,当火车迎面驶来时，有 .
当火车驶过观察者身旁后,有,联立解得, ,选项A、
D正确.
考试课丨核心素养聚焦
考情揭秘 素养点击
基本考查点 多普勒效应的概念、现象及应用. 1.了解多普勒效应的现象及
产生的原因.
2.掌握多普勒效应的应用.
3.运用多普勒效应对一些现
象进行分析.
4.培养学生的科学素养和严
谨的科学态度.
热点及难点 多普勒效应现象分析及在技术上 的应用. 题型及难度 选择题为主，难度中等. 高考中地位 高考中时有涉及. 考向 考查多普勒效应的应用
例7 （全国卷Ⅰ高考题节选，多选）在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有
( )
BC
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
本题考查多普勒效应的应用，重在考查考生应用多普勒效应分析实际问题的能力.
【解析】雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，这是光的传播速度比声波
的传播速度大引起的，选项A错误；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，是多普勒效应，选项B正确；观察者听到远去的列车发出的
汽笛声，音调会变低，是多普勒效应，选项C正确；同一声源发出的声波，在空气和
水中的传播速度不同，说明声速与介质有关，不是多普勒效应，选项D错误.
习题课丨学业质量测评
A 基础练丨知识测评
建议时间:6分钟
1.新生活实际下列涉及多普勒效应的是( )
C
A.雷达定位
B.利用“共鸣箱”来使声音增强
C.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
D.用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
【解析】
选项 分析 正误
A 雷达定位利用了电磁波的反射原理.
B “共鸣箱”利用的是共振的原理.
C 医生利用超声波探测病人血管中血液的流速，利用了声波的多 普勒效应. √
D 用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡，是利用了超 声波的穿透能力强的特点.
2.（多选）让一队人（人数多于30）沿街行走，观察者站在街旁不动，每分钟有30
人与观察者相遇，如果观察者以小于队伍行进的速度顺着队伍行走，每分钟有20人
与观察者相遇，下列分析正确的是( )
AB
A.如果观察者逆着队伍行走，每分钟与观察者相遇的人数将大于30人
B.该实例与多普勒效应原理相同
C.多普勒效应的本质是波源的频率发生了变化
D.“隔墙有耳”是多普勒效应
【解析】如果观察者逆着队伍行走，根据运动的相对性，可知每分钟与观察者相遇
的人数将大于30人，故A正确；波在介质中传播时频率不变，只是由于波源和观察
者之间有相对运动，观察者感觉到（或仪器设备接收到）的频率发生了变化，这样
就形成了多普勒效应，故B正确，C错误；“隔墙有耳”属于波的衍射现象，故D错误.
3.新生活实际小明同学将一个蜂鸣器固定在长竹竿的一端，闭合
开关后听到它发出声音.现用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速做
圆周转动，如图所示，蜂鸣器在从转动到 的过程中的某位置
时，小明及甲、乙三位同学听到蜂鸣器发出声音的频率分别为
、、 .则( )
A
A. B. C. D.
【解析】多普勒效应是指波源和观察者发生相对移动而使两者间的位置发生变化，
使观察者接收到的波的频率发生了变化的现象，当蜂鸣器靠近观察者时，听到的蜂
鸣器的频率变高，当蜂鸣器远离观察者时，听到的蜂鸣器的频率变低.所以
，故A正确，B、C、D错误.
B 综合练丨选考通关
建议时间:15分钟
4.（2025·四川雅安入学联考）蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常
有效，这种超声脉冲是持续或不到 短促发射的，且每秒重复几次，假定蝙
蝠的超声脉冲发射频率为 ，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑期间，下列
判断正确的是( )
C
A.墙壁接收到的超声脉冲频率为
B.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率
C.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率
D.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于
【解析】蝙蝠（声源）相对墙壁（观察者）的距离变小，所以墙壁接收到的超声脉
冲频率增大，选项A错误；超声脉冲被反射回来时，频率不变，但传播方向和蝙蝠
的运动方向相反，蝙蝠接收到的从墙壁反射回来的超声脉冲的频率会更大，选项C正
确，选项B、D错误.
5.新科技前沿（2025·上海市建平中学月考）汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用
的是 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．无人车使用的传感器包含毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制
过的无线电波，再通过回波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量与目标的
相对距离和相对速度．若该雷达发射的无线电波的频率为 ，接收到的回波的频率为
，则( )
A
A.当 时，表明前车与无人车速度相同
B.当 时，表明前车一定处于静止状态
C.当 时，表明前车在相对无人车加速行驶
D.当 时，表明前车在相对无人车减速行驶
【解析】当无人车和前车之间的距离不变化时，无人车接收到的回波的频率和发出
的波的频率相等，故当 时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速
度相同，但两车不一定静止，选项A正确，B错误；当 时，说明接收到的回波
的频率增大，两车距离减小，前车可能在相对无人车减速行驶，选项C错误；当
时，说明接收到的回波的频率减小，两车距离增大，前车可能在相对无人车
加速行驶，选项D错误.
6.新科技前沿如图所示，一名观察者站在桥上观察一
列和谐号高速列车鸣笛通过某路段向远处驶去.已知
和谐号高速列车通过所在路段时的速度
，列车发声器发出的笛声频率为
，声音在空气中传播的速度 ，则
0.68
大于
【解析】由波长、波速和频率的关系可得 ，车远离观察者，
由多普勒效应可知，观察者接收到的笛声的频率变小，波长变大.
列车发声器发出的笛声的波长为_____ ，在列车远去时站在桥上的观察者接收到的
笛声的波长______（填“大于”“等于”或“小于”）上述计算值.
C 培优练丨能力提升
建议时间:8分钟
7.［教材第90页“本章复习题”第7题改编］正在报警的警钟每隔 响一声,声波在空
气中的速度,警钟已响了很久,问在 内：
（1）如果警钟不动,某人乘坐速度 的汽车向警钟接近,能听到几次钟响
【答案】635次
警钟不动,即波源静止,则响声的等效波长（两次响声间声波走过的距离）不变, ，
而响声相对于人的传播速度和人的运动方向相反,因此响声相对于人的速度变为,
所以人接收到的响声的等效频率为,因此 内听到的钟响次数
次 次.
【解析】警钟每隔响一声,发出响声的等效频率 .
（2）如果某人不动,汽车带着警钟以 的速度向人接近,人能听到几次钟响
【答案】637次
【解析】声源向前运动,运动方向和声波的传播方向相同,则响声的等效波长变短,
;若人静止不动,则响声相对于人的速度没有发生变化,则人接收到的响声的等
效频率,因此 内听到的钟响次数
次 次.
（3）如果人和警钟都以 的速度相互接近或远离,人分别能听到几次钟响
【答案】相互接近：675次; 相互远离：533次
【解析】人和警钟相互接近时,声源运动方向和响声传播方向相同,则响声的等效波长
变短,;人的运动方向和响声的传播方向相反,则声速相对于人增大,为 ,则
人接收到的响声的等效频率,因此 内听到的钟响次数
次 次.
人和警钟相互远离时,声源运动方向和响声传播方向相反,则响声的等效波长变长,
;人的运动方向和响声的传播方向相同,则声速相对于人减小,为 ,则人接
收到的响声的等效频率,因此 内听到的钟响次数
次 次.