高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第4节 多普勒效应及其应用教案配套课件ppt

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第4节 多普勒效应及其应用教案配套课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了多普勒效应，称为多普勒效应，多普勒效应的应用等内容，欢迎下载使用。

上述问题中，救护车鸣笛声的频率并没有变化，只是由于救护车与地面观察者之间发生了相对运动，从而使观察者接收到的声波频率发生了变化。
这种因波源与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，
多普勒效应用蜂鸣器等器材制作一个发声装置，可演示多普勒效应。为了保证安全，可将发声装置装入网球中用结实的绳子捆绑好并在室外进行实验，甲同学站在某位置，手持系有发声装置的绳子一端，使发声装置在头顶上空快速转动(图3-38)。
此时，乙同学站在离甲同学几米之外的位置上静止不动。甲、乙两同学听到蜂鸣器发出的声音音调有什么变化?
多普勒效应的解释波源每完成一次全振动，便向外发出一个波长的波;而波源的频率f等于单位时间内波源完成全振动的次数所以波源振动的频率等于单位时间内波源向外发出完整的波的个数。
对观察者来说，他接收到的波的频率f’等于他在单位时间内接收到的完整的波的个数。当波源和观察者都不动时，波源1s内发出几个完整的波，观察者在1s内就接收到几个完整的波。在这种情况下，观察者接收到的波的频率等于波源的频率
当波源不动，观察者以v向波源运动时，观察者接收到的波的频率大于波源的频率。当波源不动，观察者以v远离波源运动时，观察者接收到的波的频率小于波源的频率。
首先假设波源S静止不动，观察者以一定的速度向靠近波源的方向运动(图3-39)。
在1s内，观察者向着波源移动了一段距离，与观察者不动的情况相比较观察者在1s内接收到的完整的波的个数就会增多，也就是接收到的波的频率增大。同样道理，当观察者远离波源时，在单位时间内接收到的完整的波的个数就会减少，也就是接收到的波的频率减小。
模拟多普勒效应为了进一步理解多普勒效应，可做这样一个模拟实验(图3-40):让一队人沿街行走，当观察者站在街旁不动时，每秒钟有三个人从他身边经过。
这种情况下，观察者接收到的“频率”是每秒三人，如果观察者逆着队伍前进方向行走，那么每秒内与观察者相遇的人数就会增加，也就是观察者接收到的“频率”增大。
这种情景与观察者逆着波的传播方向走向波源的情况是相似的。如果观察者顺着队伍前进方向行走，又是怎样的情景呢?
如果观察者静止不动，波源运动，观察者接收到的波的频率又如何变化呢?如图 3-41所示，波源S发出球面波，球面波的每一波面的球心就是发出该波时波源所在的位置。
当波源不运动时，波纹间距是均匀的。而当波源向右运动时，相当于波面的球心向右运动，波源右方的波面变得密集，波长变短。波源左方的波面变得稀疏，波长变长。因此，在波源右方的观察者，单位时间内接收到完整的波的个数就增多，即接收到的频率增大。
同理，在波源左方，观察者接收到的频率减小。现在，你能解释为什么听到的救护车鸣笛声的音调会发生变化了吗？总之，当波源与观察者没有发生相对运动时，观察者接收到的波的频率不变，即等于波源的频率；
当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的波的频率增大；当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率减小。光波、无线电波、微波等都能发生多普勒效应
多普勒效应在生产生活中有着广泛应用。交通警察可使用多普勒测速仪(图 3-42)测定汽车的行驶速度，判断车辆是否超速。
测速仪向行进的汽车发射某个频率的无线电波，无线电波遇到车辆发生反射，车辆相当于反射波的波源。测速仪接收到反射波，通过分析反射波的频率就可显示出车辆的行驶速度。
医学上用来诊断人体心脏、血管等疾病的彩色超声多普勒诊断仪(图3-43)，其基本工作原理也利用了多普勒效应。
医生先用其向人体组织发射高频率的超声波，再根据接收的反射超声波频率变化来测定心脏跳动、血管血流快慢等情况，依此对病变作出诊断。
电磁波的多普勒效应为跟踪目的物(如导弹、云层等 )提供了一种简便的方法。当目的物从远处飞向地面监测站上空，或从地面监测站上空飞向远处时，如果监测站不断发射恒定频率的电磁波，由于多普勒效应，地面监测站接收到的反射波频率会发生相应的变化。
根据这种变化就可确定目的物的距离、方位、速度等。这在军事、航天、气象预报等领域有着广泛的应用。
能了解波、横波和纵波的内涵，能理解波速、波长和频率的定量关系，能认识波的反射、折射、干涉、衍射及多普勒效应等现象;能解释身边与机械波有关的物理现象。具有与机械波相关的运动与相互作用观念和能量观念。--物理观念
1.一艘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渔船发出的超声波相比，其频率如何变化?请说明理由。渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，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，
根据声音的多普勒效应，声源移向观察者时接收频率变高，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高，
2.关于多普勒效应，下列说法正确的是A.多普勒效应是由波的干涉引起的B.多普勒效应说明波源的频率在发生改变C.多普勒效应是由波源与观察者间的相对运动引起的D.只有声波可产生多普勒效应
3.根据多普勒效应，下列说法正确的是A.当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率一定与波源发出的频率相同B.当波源与观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
C.当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高D.当波源与观察者背向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
*4.公路巡警驾驶巡警车在高速公路上以 100km/h的恒定速度巡查，该路段限速为 100 km/h。巡警车向前方在同一直车道上行驶的轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波的频率比发出时的低，该轿车是否超速?请说明理由。
巡警车接收到的电波频率比发出时低，此现象为多普勒效应。因警车接收到的频率低，由多普勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速大，故该车超速。
1.小王用手指周期性地敲击水池中的水面，使水面产生水波。当他的手指运动频率加快时，产生的波的频率、波速和波长会如何变化?请说明理由。
2.一种简易地震仪由竖直弹簧振子尸和水平弹簧振子 H组成，如图所示。在一次地震中，地震波中的横波和纵波传播速率分别约为 3.5 km/s和7 km/s，震源在地震仪下方，观察到两振子开始振动的时间相差5s。
(1)哪个振子先开始振动?(2)震源距地震仪距离为多少?
3.如图所示，蝙蝠可在洞穴中来去自如，利用的就是“超声脉冲导航”。这种超声脉冲是持续1ms或不到1ms的短促发射且每秒重复发射多次。
若蝙蝠垂直飞向墙面的过程中，发出频率为 39 000 Hz的超声脉冲，则A.墙壁接收到的超声脉冲频率等于 39 000 HzB.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 39 000 Hz
4.一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的图像如图所示，波源周期为1s。下列说法正确的是A.质点b的振幅为 0B.经过 0.25 s，质点b沿x轴正方向移动 0.5 mC.从t=0时刻起，质点c比质点a先回到平衡位置D.在t=0时刻，质点a、c所受的回复力大小之比为1:2
5.甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播，波速为2 m/s，振幅相同。
某时刻的图像如图所示，则A.甲、乙两列波的起振方向相反B.甲、乙两列波的频率之比为3:2C.再经过3s，平衡位置在x=7m处的质点振动方向向下D.再经过3s，两波源间(不含波源)有5个质点位移为0
6.图(a)为一列简谐横波在t=0.10s时刻的图像，P是平衡位置在x=1.0 m 处的质点Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像。
下列说法正确的是A.在t=0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同B.从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴负方向传播了6mC.从t=0.10s到t=0.25 s，质点P通过的路程为 30 cmD.质点Q做简谐运动的表达式为y=0.10 sin10πt，单位为 cm。
7.一列简谐横波沿直线传播。某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6m，且这两质点之间的波峰只有一个，求该简谐波波长的可能值。
求：（1）简谐波的周期、波速和波长；（2）质点 O 的位移随时间变化的关系式。
*9.在学校运动场 50 m 直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5m的声波。一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进 10 m。在此过程中，他听到扬声器的声音由强变弱的次数为多少?
10.如图所示，天文学家观察到，来自遥远星体的光比来自较近星体同物质发出的光，波长会变长，由此，天文学家得出结论:遥远星体正在远离地球。请据多普勒效应解释一下这是为什么。
11.如图所示，摆球a小角度向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的黏性小球b发生碰撞，并粘在一起，且摆动平面不变。
已知碰撞前球q摆动的最高点与最低点的高度差为h.摆动的周期为T，球a质量是球b质量的5倍。碰撞前，球a在最低点的速度是球b速度的。。求:(1)碰撞后，摆球第一次运动到最高点的时间;(2)碰撞后，摆球的最高点与最低点的高度差
12.请根据第2章(机械振动)和第3章(机械波)的内容，结合你的理解，画出概念图