第七節(jié)多普勒效應(yīng)

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1、高二物理第一章機(jī)械振動(dòng)班級(jí)__________姓名___________________學(xué)號(hào)_____第七節(jié)多普勒效應(yīng)一、多普勒效應(yīng)問題：人感覺到的聲音高低由聲波的__________決定什么叫多普勒效應(yīng)？（奧地利物理雪家多普勒于1842年發(fā)現(xiàn)）由于波源和觀察者之間有_________，使觀察者接收到的波的______發(fā)生變化（音調(diào)發(fā)生變化）的現(xiàn)象二、形成原因（1）當(dāng)波源和觀察者相對(duì)于介質(zhì)均靜止時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波個(gè)數(shù)（頻率）等于觀察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)（頻率），即接收頻率等于波源頻率。（2）當(dāng)波源相對(duì)于介質(zhì)靜止，觀察者向著（或背離）

2、波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收的完整波的個(gè)數(shù)多于（或少于）波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，即接收頻率大于（或小于）波源頻率。（3）當(dāng)觀察者相對(duì)于介質(zhì)靜止時(shí)，波源向著（遠(yuǎn)離）觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)觀察者接受到的完整波的個(gè)數(shù)多于（或少于）波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，即接收頻率大于（或小于）波源頻率。（4）當(dāng)波源和觀察者都相對(duì)于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)：若波源和觀察者相互靠近，觀察者接收的波的頻率大于波源發(fā)出的頻率；若波源和觀察者相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率小于波源發(fā)出的頻率結(jié)論：無論是波源運(yùn)動(dòng)還是觀察者運(yùn)動(dòng)，或是它們都在運(yùn)動(dòng)，當(dāng)波源相對(duì)于觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收波的頻率

3、大于波源發(fā)出的波的頻率（感覺到音調(diào)變高）；當(dāng)波源相對(duì)于觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收波的頻率小于波源發(fā)出的波的頻率（感覺到音調(diào)降低）三、應(yīng)用多普勒效應(yīng)不僅僅適用于聲波,它也適用于所有類型的波，包括電磁波1.生活中的應(yīng)用有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車的汽笛聲來判斷火車的運(yùn)動(dòng)方向和快慢有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士可以從炮彈飛行時(shí)尖叫的聲音來判斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)離2.交通管理上應(yīng)用測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的速度（多用途雷達(dá)測(cè)速儀）。交通警察可以向運(yùn)動(dòng)的汽車發(fā)射一個(gè)f已知的超聲波，超聲波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來時(shí)，根據(jù)接收到的f發(fā)生的變化，可以測(cè)算出汽車的運(yùn)動(dòng)速度。裝有多普勒測(cè)速儀的監(jiān)

4、視器有時(shí)就裝在路的上方，在測(cè)速的同時(shí)把車輛牌號(hào)拍攝下來，并把測(cè)得的速度自動(dòng)打印在照片上。3.天氣預(yù)報(bào)我國首臺(tái)車載可移式多普勒激光雷達(dá)。2008年第二十九屆奧運(yùn)會(huì)帆船比賽在青島舉行，在帆船賽氣象保障中，我國首臺(tái)車載可移式多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)為帆船賽的天氣預(yù)報(bào)提供精準(zhǔn)的服務(wù)，該系統(tǒng)被稱為奧運(yùn)會(huì)十大高科技應(yīng)用之一。4.醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用4高二物理第一章機(jī)械振動(dòng)班級(jí)__________姓名___________________學(xué)號(hào)_____為了檢查心臟、血管中血液流動(dòng)速度，可以通過發(fā)射超聲波來實(shí)現(xiàn)。醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血液反射后又被

5、儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度，這種方法俗稱“彩超”。5.移動(dòng)通信當(dāng)移動(dòng)臺(tái)移向基站時(shí)，頻率變高，遠(yuǎn)離基站時(shí)，頻率變低，所以我們?cè)谝苿?dòng)通信中要充分考慮多普勒效應(yīng)。當(dāng)然，由于日常生活中，我們移動(dòng)速度的局限，不可能會(huì)帶來十分大的頻率偏移，但是這不可否認(rèn)地會(huì)給移動(dòng)通信帶來影響，為了避免這種影響造成我們通信中的問題，我們不得不在技術(shù)上加以各種考慮。也加大了移動(dòng)通信的復(fù)雜性。6.在軍事上應(yīng)用國產(chǎn)的殲10戰(zhàn)斗機(jī)：2005年美國空軍從情報(bào)來源中，獲悉中國殲10戰(zhàn)斗機(jī)配備了多普勒相控陣?yán)走_(dá)。在與F22對(duì)抗評(píng)估中，結(jié)果竟然再一次超乎美國人想象：“

6、勝負(fù)概率幾乎均等”，中國也再一次做到了讓世界刮目相看。戰(zhàn)斗機(jī)在執(zhí)行遠(yuǎn)距離任務(wù)時(shí)往往要進(jìn)行空中加油，我國成功成為世界上第5個(gè)可以完成空中加油的科技強(qiáng)國。（播放國產(chǎn)殲10戰(zhàn)斗機(jī)實(shí)彈空中加油精彩實(shí)錄視頻，體會(huì)我國的軍事實(shí)力的強(qiáng)大。7.天文學(xué)上應(yīng)用紅移現(xiàn)象：多普勒效應(yīng)也被應(yīng)用于天文學(xué)，我們知道星體都在不停地運(yùn)動(dòng)。20世紀(jì)初，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)許多星體某一元素的光譜與地球的同一元素靜止時(shí)的光譜比較，譜線有紅移現(xiàn)象，就是整個(gè)光譜結(jié)構(gòu)向光譜紅色的一端偏移。用多普勒效應(yīng)解釋為：星體遠(yuǎn)離我們，接收到的星光f變小，譜線就向f變小(即波長(zhǎng)變大)的紅端移動(dòng)?？茖W(xué)家由紅移的大小

7、可以算出星體遠(yuǎn)離的速度，這是宇宙膨脹理論的有力證據(jù)。從而引發(fā)了科學(xué)家們宇宙大爆炸理論的猜想。x/my/cmv102030400例1．位于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，在t=0時(shí)波源開始振動(dòng)，經(jīng)0.1s剛好傳播到x=40m處第一次形成如圖所示的波形。在x=400m處有一波的接收器（圖中未畫出），則下列說法正確的是（）A．波源開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向B．x=40m處的質(zhì)點(diǎn)在t=0.5s時(shí)位移最大C．在t=1.0s時(shí)開始，接收器能接收到此波D．若波源沿x軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)，則接收器接收到的波的頻率比波源振動(dòng)頻率小Px/cm-4

8、040-20200例2．如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒在豎直方向上振動(dòng)5次，一邊沿x軸正方向勻速移動(dòng)，x=0處是它的初始位置。圖示為恰