3.5多普勒效应 课件—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（26张PPT）
文档属性
| 名称 | 3.5多普勒效应 课件—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（26张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 6.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-12 16:37:33 | ||
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文档简介
3.5多普勒效应
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。
学习重点：理解多普勒效应现象的产生原因。
学习难点：波源与观察者发生相对运动时，观察者接收到的频率变化的分析。
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
一、多普勒效应
1. 多普勒效应
由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫做多普勒效应。
这种现象是奥地利物理学家多普勒在1842年最先发现的。
多普勒（1803——1853）
2.波源振动频率和接收器的接收频率
（1）波源振动频率指波源单位时间内的振动次数。
（2）接收器的接收频率指接收器单位时间接收到的完整波数目。
3.多普勒效应是波共有的特征，机械波、电磁波或光波都会发生多普勒效应。
演 示
收录机音调的变化
把收录机放在转台上，合开关后听一听它发出的声音，让转台快速转动，听一听声音有什么变化？
视频：收录机音调的变化
4.多普勒效应的模拟实验
（1）观测者静止
f测 = f源
v测 = 0
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。这种情况下的“过人频率”是30人每分。在这个模拟实验中，人不表示介质中的质点，只代表传播中的波峰或波谷，于是“过人频率”就代表波的频率。
v测
（2）观测者靠近波源
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。
f测 > f源
（3）观测者远离波源
f测 < f源
v测
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。
5.多普勒效应的现象
（1）波源与观察者相对静止时，观察者感觉到的波的频率等于波源的振动频率。
（2）波源与观察者相互靠近时，观察者感觉到的波的频率大于波源的振动频率。
（3）波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的波的频率小于波源的振动频率。
多普勒效应是观察者接收到的波的频率发生了变化，而波源发出的波的频率并没有改变。
视频：多普勒效应的形成原因
(1)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率变大。
(2)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小。
6.多普勒效应的成因
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。
而接收者听到的声音的音调，是由接收者接收到的频率决定的，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。
思考与讨论：固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在水面上移动时拍得一幅如图 所示的照片，显示出此时波的图样。由照片是否可知，振动片正在向图中哪个方向移动？单位时间内是水波槽左边接收完全波个数多还是右边接收完全波个数多？
振动片正在向图中左边运动，单位时间内水波槽左边接收完全波个数多。
例1.关于多普勒效应的叙述，下列说法中正确的是（ ）
A．多普勒效应说明波源的频率发生了变化
B．多普勒效应是由于波的干涉引起的
C．多普勒效应是波共有的特征
D．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高
C
变式训练：一辆大客车上有一个声源发出频率一定的乐音，当大客车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。当观察者坐上一辆小轿车后听到这个乐音的音调比原来低的是（ ）
A．小轿车静止，大客车向他驶来
B．小轿车静止，大客车离他驶去
C．大客车静止，小轿车向着大客车驶去
D．大客车在前、小轿车在后，且小轿车速度大于大客车速度
B
技法点拨：
观察者听到的音调的高、低取决于他接收到的声波频率的大小。在声源发声频率不变的情况下,观察者接收到的频率的变化情况取决于两者之间的距离是否变化。
二、多普勒效应的应用
1.测量汽车速度
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。
2.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
水下多普勒测速仪
3.测血液流速(彩超):向人体内发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血液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。可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。
多普勒颈脑血液测速仪
4.测星球速度
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。
5.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。
例1.关于波的现象，下列说法正确的是（ ）
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速，这是利用了波的多普勒效应
B．“闻其声不见其人”是声波的反射现象
C．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是利用波的干涉现象
D．科学家通过哈勃望远镜发现来自遥远的星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱比较，波长均变小，说明该星系正在远离地球而去
A
变式训练：根据多普勒效应，我们知道当波源与观察者相互接近时，观察者接收到波的频率增大；反之，观察者接收到波的频率减小。天文观测到某遥远星系所生成的光谱呈现“红移”，即谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知（ ）
A．观察者接收到光波的波长增大，该星系正在靠近观察者
B．观察者接收到光波的波长减小，该星系正在靠近观察者
C．观察者接收到光波的波长增大，该星系正在远离观察者
D．观察者接收到光波的波长减小，该星系正在远离观察者
C
技法点拨：
红移现象是指光谱线都向红色部分移动了一段距离，即接受到的光的波长增大，频率减小。
多普勒效应
多普勒效应
测星球速度
测量汽车速度
波源与观察者相互靠近时观察到的频率变大
波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小
多普勒效应的应用
测血液流速
再见
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。
学习重点：理解多普勒效应现象的产生原因。
学习难点：波源与观察者发生相对运动时，观察者接收到的频率变化的分析。
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
一、多普勒效应
1. 多普勒效应
由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫做多普勒效应。
这种现象是奥地利物理学家多普勒在1842年最先发现的。
多普勒（1803——1853）
2.波源振动频率和接收器的接收频率
（1）波源振动频率指波源单位时间内的振动次数。
（2）接收器的接收频率指接收器单位时间接收到的完整波数目。
3.多普勒效应是波共有的特征，机械波、电磁波或光波都会发生多普勒效应。
演 示
收录机音调的变化
把收录机放在转台上，合开关后听一听它发出的声音，让转台快速转动，听一听声音有什么变化？
视频：收录机音调的变化
4.多普勒效应的模拟实验
（1）观测者静止
f测 = f源
v测 = 0
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。这种情况下的“过人频率”是30人每分。在这个模拟实验中，人不表示介质中的质点，只代表传播中的波峰或波谷，于是“过人频率”就代表波的频率。
v测
（2）观测者靠近波源
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。
f测 > f源
（3）观测者远离波源
f测 < f源
v测
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。
5.多普勒效应的现象
（1）波源与观察者相对静止时，观察者感觉到的波的频率等于波源的振动频率。
（2）波源与观察者相互靠近时，观察者感觉到的波的频率大于波源的振动频率。
（3）波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的波的频率小于波源的振动频率。
多普勒效应是观察者接收到的波的频率发生了变化，而波源发出的波的频率并没有改变。
视频：多普勒效应的形成原因
(1)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率变大。
(2)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小。
6.多普勒效应的成因
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。
而接收者听到的声音的音调，是由接收者接收到的频率决定的，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。
思考与讨论：固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在水面上移动时拍得一幅如图 所示的照片，显示出此时波的图样。由照片是否可知，振动片正在向图中哪个方向移动？单位时间内是水波槽左边接收完全波个数多还是右边接收完全波个数多？
振动片正在向图中左边运动，单位时间内水波槽左边接收完全波个数多。
例1.关于多普勒效应的叙述，下列说法中正确的是（ ）
A．多普勒效应说明波源的频率发生了变化
B．多普勒效应是由于波的干涉引起的
C．多普勒效应是波共有的特征
D．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高
C
变式训练：一辆大客车上有一个声源发出频率一定的乐音，当大客车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。当观察者坐上一辆小轿车后听到这个乐音的音调比原来低的是（ ）
A．小轿车静止，大客车向他驶来
B．小轿车静止，大客车离他驶去
C．大客车静止，小轿车向着大客车驶去
D．大客车在前、小轿车在后，且小轿车速度大于大客车速度
B
技法点拨：
观察者听到的音调的高、低取决于他接收到的声波频率的大小。在声源发声频率不变的情况下,观察者接收到的频率的变化情况取决于两者之间的距离是否变化。
二、多普勒效应的应用
1.测量汽车速度
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。
2.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
水下多普勒测速仪
3.测血液流速(彩超):向人体内发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血液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。可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。
多普勒颈脑血液测速仪
4.测星球速度
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。
5.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。
例1.关于波的现象，下列说法正确的是（ ）
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速，这是利用了波的多普勒效应
B．“闻其声不见其人”是声波的反射现象
C．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是利用波的干涉现象
D．科学家通过哈勃望远镜发现来自遥远的星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱比较，波长均变小，说明该星系正在远离地球而去
A
变式训练：根据多普勒效应，我们知道当波源与观察者相互接近时，观察者接收到波的频率增大；反之，观察者接收到波的频率减小。天文观测到某遥远星系所生成的光谱呈现“红移”，即谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知（ ）
A．观察者接收到光波的波长增大，该星系正在靠近观察者
B．观察者接收到光波的波长减小，该星系正在靠近观察者
C．观察者接收到光波的波长增大，该星系正在远离观察者
D．观察者接收到光波的波长减小，该星系正在远离观察者
C
技法点拨：
红移现象是指光谱线都向红色部分移动了一段距离，即接受到的光的波长增大，频率减小。
多普勒效应
多普勒效应
测星球速度
测量汽车速度
波源与观察者相互靠近时观察到的频率变大
波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小
多普勒效应的应用
测血液流速
再见