高中鲁科版 (2019)多普勒效应及其应用图片ppt课件

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第4节　多普勒效应及其应用第3章 机械波1.知道多普勒效应。2.能定性分析多普勒效应产生的原因。3.能应用多普勒效应解释一些物理现象。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　多普勒效应的应用知识点一　多普勒效应知识点一　多普勒效应 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的时候，鸣笛的音调会由高变低。这到底是怎么回事？提示　人感受到的音调取决于人在单位时间内接收到完整声波的个数，即声波的频率。当急救车从身边疾驰而过时，相同时间内人听到的急救车发出的完整声波个数减少，即听到的鸣笛声频率降低、音调变低。1.多普勒效应因波源与观察者之间有__________而使观察者接收到的__________发生变化的现象，称为多普勒效应。2.多普勒效应产生的原因(1)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，______波源的频率。(2)波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的波的频率______。(3)波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率______。相对运动波的频率等于增大减小3.说明(1)发生多普勒效应时，波源与观察者之间发生了相对运动，且两者间距发生变化。(2)发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是观察者接收到的频率发生了变化。【思考】1.判断正误(1)观察者与声源间没有相对运动也可能产生多普勒效应。( )(2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应。( )(3)多普勒效应是由于波的干涉引起的。( )(4)当观察者远离波源运动时，观察者接收到的波的频率变小。( )(5)甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么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。( )×××√×2.美国霍普金斯大学利用多普勒效应对苏联第一颗人造卫星进行了跟踪试验。科学家发现，当卫星向近地点运动时返回的信号频率增加，卫星向远地点运动时返回的信号频率降低。(1)波源的频率由谁决定？(2)观察者接收到的频率与哪些因素有关？提示　(1)波源的频率由波源决定。(2)由多普勒效应可知，观察者接收到的频率不仅与波源的频率有关，还与波源与观察者的相对运动有关。例1 (2024·贵州六盘水市高二统考期末)如图所示，男同学站立不动吹哨子，哨声频率恒定，一位女同学坐在秋千上来回摆动。下列说法正确的是(　　)A.女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率低于哨声频率B.女同学远离男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率C.女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率D.女同学远离男同学的过程中，她听到的频率等于哨声频率解析　根据多普勒效应可知，女同学靠近男同学的过程中，听到的频率变高，即高于哨声频率；女同学远离男同学的过程中，听到的频率变低，即低于哨声频率，故C正确。CA例2 (鲁科版教材P86“实验与探究”改编)小明同学将一个以电池为电源的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，蜂鸣器从A转动到B的过程中的某位置，小明及甲、乙三位同学听到蜂鸣器发出声音的频率分别为f1、f2、f3。则(　　)A.f3>f1>f2 B.f1＝f2＝f3C.f2>f1＝f3 D.f1>f2＝f3解析　多普勒效应是指波源与观察者之间发生相对运动而使观察者接收到的频率发生变化的现象，当蜂鸣器靠近观察者时，听到的蜂鸣器的音调变高，当蜂鸣器远离观察者时，听到的蜂鸣器的音调变低，所以f3>f1>f2，故A正确。归纳提升 波源与观察者相对位置变化与频率的关系知识点二　多普勒效应的应用多普勒效应在生产、生活中的应用越来越广泛，其应用的主要方式是通过测速度来判断研究对象的状况。具体应用如下：1.多普勒测速仪：测速仪向行进中的汽车发射某个频率的无线电波，同时测量反射波的频率。通过分析反射波的频率就可以显示出车辆的速度。2.彩色超声多普勒诊断仪：向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后被仪器接收。测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度，据此诊断疾病。3.可根据火车汽笛的音调的变化判断火车是进站还是出站；根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹飞行的方向等。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，可测得星球靠近或远离地球的速度。若星系远离我们运动，接收到的光波的频率变小，谱线就向频率小的红端移动，这种现象称为红移现象。例3 (鲁科版教材P89节练习4改编)公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆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频率比发出时低。(1)若该路段限速为100 km/h，则轿车是否超速？(2)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的波的频率应怎样变化？解析　(1)巡警车接收到的频率低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离；而巡警车车速恒定，为100 km/h，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该车超速。(2)若该轿车以20 m/s的速度行进，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的电磁波的频率应比发出时高。答案　(1)超速　(2)比发出时高例4 我国研制的“复兴号动车组”首次实现了时速350 km/h的自动驾驶，此时多普勒效应会影响无线通信系统稳定，这要求通信基站能分析误差并及时校正。如图一辆行驶的动车组发出一频率为f0、持续时间为Δt0的通讯信号，与动车组行驶方向在同一直线上的通信基站A、B接收到信号的频率和持续时间分别为fA、ΔtA和fB、ΔtB，下列判断正确的是(　　)A.fA>f0，ΔtAf0，ΔtB>Δt0 D.fBfB B.fAv甲，u>v乙)(　　)A.当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率低B.当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率可能等于波源发出的频率C.当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率低D.当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率高解析　根据多普勒效应可知，当两车均向O运动(在到达O之前)时，司机接收到的频率一定比波源发出的频率高；当两车均向远离O的方向运动时，司机接收到的频率一定比波源发出的频率低，故A、B、D错误，C正确。A10.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′＜f时，表明前车在减速行驶解析　当波源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和波源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明两者之间的距离不变，表明前车与无人车的速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；当f′＞f时，接收到的频率增大，说明两车之间的距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当f′＜f时，接收到的频率减小，说明两车之间的距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误。AC培优加强练11.(多选)(2024·北京四中期中)如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x＝0处是它的初始位置；图为恰经10个周期时观察到的水面波，则下列说法正确的是(　　)A.位于x轴正方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 HzB.位于x轴负方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 HzC.水面波的传播速度是0.2 m/s，小球匀速移动的速度是0.1 m/sD.水面波的传播速度是0.4 m/s，小球匀速移动的速度是0.2 m/s