多普勒效应

编辑: 逍遥路 关键词: 高二 来源: 高中学习网
选修3-4第十二章第7节多普勒效应 学案
课前预习学案
一、预习目标
预习课本上的演示实验,从感性上认识一下多普勒效应。
二、预习内容
1)蜂鸣器静止,学生听声音有无变化;


2)两个学生分别站在教室前后,手中牵一根绳,让发生器在绳上快速运动,其他学生注意听声音有无变化

.
3)生活中有无类似的现象?
学生举例:行驶中的汽车鸣笛;火车鸣笛进站;飞机起飞等


4)音调的高低由什么决定?

答案:
1)静止时,听不到声音的变化;
2)发生器靠近时,声音变得尖锐(音调变高);发生器远离时,声音变得低沉(音调变低).
3)学生举例:行驶中的汽车鸣笛;火车鸣笛进站;飞机起飞等
4)音调的高低由声源频率的决定,频率越高,音调越高。
三、提出疑惑
同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中
疑惑点疑惑内容

课内探究学案
一、学习目标
(1).知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别.
(2).知道什么是多普勒效应,知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。
(3).了解多普勒效应的一些应用.
二、学习过程
探究(一)多普勒效应成因分析
【问题】(一)多普勒效应是生活中常见的一种现象,在平时我们也观察到了这种现象,那么大家有无想过,为什么会产生多普勒效应,在产生多普勒现象时有无可以遵循的物理规律存在?

【问题】(二)在多普勒效应中,观察者感受到声音的频率发生了变化,那么,人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗?


答案:声源的频率: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;
观察者的接受到的频率:单位时间接收到的完全波的个数的。

【问题】(三)多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动产生的,那么波源的频率和观察者的频率二者与运动有什么关系?


答案: 实际的多普勒效应比较复杂,我们只研究最简单的现象,即当波源和观察者在同一条直线上的相对运动时的情况。
【问题】(四)那么在同一条直线上观察者和波源的运动情况可能有哪些?下面我们就通过研究这几种情况下的普勒效应来探究其成因。
学生分组讨论都有捏些情况:
观察课件得出结论:
1.当波源S和观察者A都相对介质都静止,即二者没有相对运动时:
从声波传到观察者计时,假设波源频率为20Hz,即波源每秒发出20个完全波,这20个完全波通过观察者的时间为1S,即观察者每秒接收20个完全波,
结论: 。
2.当波源S相对介质不动,观察者A相对介质运动时:
①波源相对介质不动,观察者靠近波源运动时;
情景同前,假设观察者在1s内由A运动到B点,则波源在1s内发出完全波的个数仍为20个不变,但观察者在1s内接收到的完全波的个数增多1个,为21个。
结论: 。
②波源相对介质不动,观察者远离波源运动时;如1s观察者从A点运动到C点,波源频率不变,观察者接受到19个完全波,观察者单位时间内接收到的完全波的个数减少。
结论: 。
3.观察者A相对介质不动,波源S相对介质运动。(即实验演示的情景)
请学生分析原因。
【课件展示】
【实验验证】水波的多普勒效应。

【结论】:

答案:当波源与观察者有相对运动时,如果二者相互接近,观察者接收到的频率增大;如果二者远离,观察者接收到的频率减小.
【注意】在多普勒效应中,波源的频率是不改变的,只是由于波源和观察者之间有相对运动,观察者感到频率发生了变化.
探究(二)多普勒效应的应用
【问题】请举出你所知道的生活中有关多普勒效应的应用有哪些?(学生自我解决)
1.(定量)根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢,以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向等.
2.测速:例如,交警用的雷达测速仪、用光的多普勒效应测天体的速度、多普勒水流测速仪。
3.彩超:医生向人体内发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血流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.这种方法俗称“彩超”,可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变.
4.光波的多普勒效应:
【视频展示】光波与声波的不同之处在于,光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去,则光的谱线就向红光方向移动,称为红移;如果恒星朝向我们运动,光的谱线就向紫光方向移动,称为蓝移。
“红移现象”是宇宙大爆炸理论的一个有力证据。
探究(三)学生思考总结

(四)当堂检测
1.关于多普勒效应,下列说法正确的是( )
A.多普勒效应是由于波的干涉引起的
B.多普勒效应说明波源的频率发生改变
C.多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的
D.只有声波可以产生多普勒效应
2.当火车进站鸣笛时,我们在车站听到的声调( )
A.变低
B.不变
C.变高
D.不知声速和火车车速,不能判断
3.由于波源和观察者之间有,使观察者感到频率发生变化的现象,叫做多普勒效应.
4.当波源与观察者有相对运动时,如果两者相互接近,观察者接收到的频率将_______波源频率;如果两者远离,观察者接收到的频率将_____被源频率(填“大于”“等于”或“小于”)
参考答案
1.C 2.C 3.相对运动 4大于 小于


课后练习与提高

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