3.4 多普勒效应 课件 (共22张PPT) 高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册

(共22张PPT)
第三章 机械波
第四节 多普勒效应
学习目标：
1.过实验了解多普勒效应及其产生的原因。
2.知道多普勒效应是波特有的现象。
3.知道多普勒效应的简单应用。
课堂引入
火车鸣笛，那火车在奔跑的过程中它会鸣笛，然后我们站在原地不动的话听到这个笛声会发生变化。当火车奔向你的时候，你听到的声音会越来越尖锐；当火车远离你的时候，你听到的声音会越来越低沉。
思考：我们如何解释这种现象呢？
一、多普勒效应
1、定义：
多普勒效应是指当波源和观察者之间有相对运动时，观察者接收到的波的频率发生变化的现象。
多普勒效应的核心在于波源和观测者的相对运动会导致观察者接收到的频率发生变化。具体来说，当波源和观察者相互接近时，观察者接收到的频率会变大，音调变高；反之，当波源和观察者相互远离时，接收到的频率会变小，音调变低。
定性实验
实验一：
多普勒效应的核心在于波源和观测者的相对运动会导致观察者接收到的频率发生变化。具体来说，当波源和观察者相互接近时，观察者接收到的频率会变大，音调变高；反之，当波源和观察者相互远离时，接收到的频率会变小，音调变低。
定性实验
1 请一位同学用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速转动。
2 让该同学持杆跑向同学们。
3 持杆同学不动，另一同学跑向他，之后让运动的同学谈谈听到的声音变化。
问题2 观察者接收到的频率高低和波源与观察者的运动有什么关系呢？
定量实验
利用手机phyphox软件中的“音频自相关”功能测量接收到频率。
多普勒效应成因分析
1 利用geogebra模拟多普勒效应的形成过程，分析多普勒效应成因。
多普勒效应成因分析
1 利用geogebra模拟多普勒效应的形成过程，分析多普勒效应成因。
多普勒效应成因分析
1 利用geogebra模拟多普勒效应的形成过程，分析多普勒效应成因。
定性实验
理论分析：观察者不动，波源相对介质以一定的速度运动
思考：波源在向右移动，什么信息呢？是波长发生了变化。波长是怎么变化的？
现在的波长与原来的波长的关系是
波源向人靠近时人接收到波的频率为
完成一次完整的周期 T和波速 u 都是不变的
定性实验
理论分析：波源不动，观察者相对介质以一定的速度运动
人往左走，波往右传。假设走 t的时间，波往右走了u t 的距离，人往左走了v0 t的距离。
人向波源靠近时接收到波的频率为
波在人身上经过的总共的距离就是（u+v0） t
人相对于波的速度为
人向波源靠近时接收到波的频率为
定性实验
理论分析：波源不动，观察者相对介质以一定的速度运动
人往左走，波往右传。假设走 t的时间，波往右走了u t 的距离，人往左走了v0 t的距离。
波源的频率
人向波源远离时接收到波的频率为
波在人身上经过的总共的距离就是（u+v0） t
人相对于波的速度为
人向波源远离时接收到波的频率为
定性实验
理论分析：观察者不动，波源相对介质以一定的速度运动
结论：
距离远频率小，距离近频率大，近大远小。
人向波源远离时接收到波的频率为
人向波源靠近时接收到波的频率为
定性实验
理论分析：观察者不动，波源相对介质以一定的速度运动
思考：波源在向右移动，什么信息呢？是波长发生了变化。波长是怎么变化的？
定性实验
结论：
当波源向观察者运动，观察者接收到的频率
当波源远离观察者运动，观察者接收到的频率
定性实验
思考：观察者和波源相对介质以一定的速度相互靠近时，人接收到波源的频率变大还是变小？
实际情况可能是波源和观察者都动，波源与观察者同时相对介质运动，速度分别是 vs 和v0
一半一半看，各看各的，看波源动的时候把观察者摁住不动，看观察者的时候把波源摁住不动。
定性实验
波源是发出波的，所以对应的是“母”。
如果波源在动的话，也就是动“分母”。观察者是接受波的，所以对应的是“子”。如果观察者在动的话，也就是动“分子”。
那加减怎么判断呢？
如果波源和观察者之间的距离变大，频率就变小，分子的话就变小，分母的话就变大；
如果波源和观察者之间的距离变小，频率就变大，分子的话就变大，分母的话就变小。
定性实验
1请你解释为什么当火车奔向你的时候，你听到的声音会越来越尖锐；当火车远离你的时候，你听到的声音会越来越低沉。
定性实验
1 请一位同学用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速转动。
多普勒效应的重要应用
通过对天体的观测，发现光谱线“红移”，根据多普勒效应，证明宇宙在膨胀，为“大爆炸”宇宙学理论提供了重要的证据。
利用电磁波的多普勒效应，实现对汽车速度的监测和对人造卫星的跟踪，从微波源发出的微波射向汽车或卫星，利用反射波与原出信号合成拍，通过测拍频，算出多普勒频移值，进一步便可计算出汽车或卫星的速度。
利用多普勒效应制成的流量计，可以测量人体内血管中血液的流速或工矿企业管道中污水或有悬浮物的液体的流速等。