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《高中物理第2章机械波第4节多普勒效应及其应用教案鲁科版选修3-4》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第4节多普勒效应及其应用课堂互动三点剖析一、多普勒效应如图2-4-1所示，波源和观察者都不动，设波源频率为20Hz,则波源每秒发出20个完全波，波速v=Xf,所以每秒经过观察者20个完全波，这时观察者接收到的频率等于波源的频率.图2-4-1图2-4-1中B所示，波源不动，观察者向波源运动，人耳在Is内由位置A移到位置B,虽然波源每秒仍发出20个完全波，但观察者每秒却接收到21个完全波，即二者相互接近时,观察者接收到的频率大于波源的频率，反之，观察者远离波源运动，观察者接收到的频率小于波源的频率.如图2-4-1中C所示，波源向右运动，观察者不动，波源由S】运动到S2,波源右方的波面变得密集
2、，因波速不变，波长变短，右方观察者接收到的频率大于波源的频率；左方的波而变得稀疏，波长变长，左方观察者接收到的频率小于波源的频率.【例1］下列关于多普勒效应的说法，正确的是（）A.只有声波才能发生多普勒效应B.当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声源的频率升高了C.当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时，不会发生多普勒效应D.火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛声音调降低解析：多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应，选项A错.发生多普勒效应时，声源的频率并没有发生变化，而是观察者接收到的频率发生了变化，选项B错.当波源和观察者以相同
3、的速度运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应，选项C正确.火车离站时与站台上的旅客相对远离，旅客听到的音调降低,选项D正确.正确选项是C、D.答案：CD二、多普勒效应的定量分析仃表示波源对介质的速度，v表示波的传播速度，f和f‘分别表示波源频率和观察者接收到的频率.1.若观察者R静止，波源S以速度v,向观察者靠近，波速v与波源的运动无关，而波源S每发出一个完全波就向R移近了wT,故对R来说，波氏缩短了wT,即2二入-订二v/f-w/f=g）/f,观察者接收（感觉）到的频率为齐盘f,当波源S以速度止离观V察者时，f‘=f.V+V)2.若波源S不动，观察者R以速度V2向S运动，经
4、时间t向S运动了v2t的距离，同时波背离波源S传播了vt,观察者R感觉到的频率（即通过他的波的个数）为号严時=（1+7}f；观察者以速度盹远离波源s时，f=⑴号）f・【例2】以速度u=20m/s奔驰的火车，鸣笛声频率为275IIz,己知常温下空气中的声速v二340m/s.（1）当火车驶来时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？（2）当火车驶去吋，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？解析：（1）观察者相对介质静止，波源以速度u向观察者运动，以介质为参考系，波长将缩短为入'二vT-uT二（v-u）T,则观察者观察到的频率为.vv340ff=—=・f二X275Hz二292Hz.玄v-u
5、340-20（2）同上述分析，观察者观察到的频率为vv340f‘=—=・f=X275Hz二260Hz.盘v+n340+30答案：（1）292Hz（2）260Hz各个击破类题演练1当你站在车站里时，听到进站火车的汽笛声与出站火车的汽笛声有何不同？解答：听到进站火车的汽笛声越来越高；而出站的火车汽笛声越来越低.变式提升1音叉发出的声音逐渐变弱的过程中，下列说法不正确的是（）A.声速逐渐变小B.频率逐渐变低C.波长逐渐变小D.周期逐渐变短解析：本题的四个选项都不正确，声音逐渐变弱是因为振幅逐渐减小.因为把音调高低与声音的强弱混淆了，所以容易少选了B.答案：ABCD类题演练2警车上的警笛每隔0.
6、5s响一次，一个人坐在以60km/h的速度向警车行驶的汽车上，求此人在5min内听到声音的次数是多少.声音在空气中的传播速度为320m/s.解析：响声在空气中的间隔类似于一个波长为X=320X0.5m=160m的波，人与声音的相对速度…50、，1010,pv1010„1010.v—（320+—）in/sm/s,由f=HzHz,33A3x160480,Wn=f.t=1010x300=30300（次）480480答案：631次变式提升2一个观察者在铁路旁，当火车迎面驶来吋，他听到的汽笛声频率为fi=440Hz；当火车驶过他身旁后，他听到的汽笛声的频率f2=392Hz.若大气中声速约为330m
7、/s,求火车的速度和火车汽笛发声的频率f°.解析：设火车的速度为u,声速为V.V—U当火车靠近时，声波的波长被压缩为一讣昨石，观察者听到的频率vVfi=—=—^―fo即2'v-u330厂、440二f°①330-w同理，当火车远离时，有330厂、392二fo②330+〃联立①②解得：—19.0m/s,f0=415Hz.答案：19.0m/s415Hz
