1、第1頁(yè)多普勒效應(yīng)、惠更斯原理【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 1 知道波面、波線的概念及其關(guān)系，理解惠更斯原理.2 2 知道波傳播到兩種介質(zhì)交界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和折射.3 3 知道波發(fā)生反射時(shí)，反射角等于入射角，反射波的頻率、波速和波長(zhǎng)都與入射波相同.4 4 .知道波發(fā)生折射是由于波在不同的介質(zhì)中速度不同.知道折射角與入射角的關(guān)系.5.5.知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別.6 6 .知道什么是多普勒效應(yīng)，知道它是在波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象.7 7 .了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用.【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、惠更斯原理1.1.波陣面和波線波陣面：由振動(dòng)狀態(tài)相同的點(diǎn)組成的平面或曲面叫波陣面或波面. 波線：

2、與波面垂直的那些線代表了波的傳播方向，叫波線.2.2. 球面波和平面波球面波：波陣面是以波源為球心的一個(gè)個(gè)球面，波線是這些球面的半徑，這種波為球面波.平面波：波陣面是平面的波為平面波.3.3. 惠更斯原理介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，都可以看作發(fā)射子波的波源，其后任意時(shí)刻，這些子波在波 前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的波面.4.4.波的反射當(dāng)波遇到障礙物時(shí)，會(huì)返回到原來(lái)的介質(zhì)中繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫波的反射. 入射角：入射波的波線與法線的夾角，如圖中的：* * .反射角：反射波的波線與法線的夾角，如圖中的1 1 .反射定律：(1) 入射波的波線、法線、反射波的波線在同一平面內(nèi)，且反射角等于入射角.(2) 反射

3、波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波的相同.5.5.波的折射(1)波傳播到兩種不同的可傳播波的介質(zhì)界面時(shí)，會(huì)有一部分進(jìn)入第二種介質(zhì)中，但波 線會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫波的折射.(2)折射角：折射波的波線與法線間的夾角，如圖中的R.(3)折射定律：1內(nèi)容：入射角的正弦與折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度與波在第二種 介質(zhì)中的速度之比.sin包Vi2公式：11.sin日2v2式中片和二2分別為波在介質(zhì) I I 和介質(zhì) 2 2 中的入射角和折射角，V|和v2，分別為波在介質(zhì) 1 1 和介質(zhì) 2 2 中的波速.第2頁(yè)(4 4 )折射率：由于一定介質(zhì)中的波速是一定的，所以也是一個(gè)只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)而

4、與入射角度無(wú)關(guān)的常數(shù)，叫做第二種介質(zhì)對(duì)第一種介質(zhì)的折射率，以n12表示：n12=勺.V2當(dāng)山21，即V2時(shí)，折射波的波線偏向法線.當(dāng)ni21，即Vi為At” = At=1.0s = 0.95s,2 1 2丿汽車運(yùn)動(dòng)的速度v = s2m / s = 17.9m / s.At0.95類型三、多普勒效應(yīng)概念的理解例 3 3、下列說(shuō)法中正確的是（）.A A 發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率變化了B B 發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C C.多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的D D .多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的【思路點(diǎn)撥】 發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)， 波源的頻率并沒有

5、發(fā)生變化，是由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者感受到波源的頻率發(fā)生了變化。【答案】BCBC D.D.【解析】當(dāng)聲源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，C C 對(duì)；發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，聲源的頻率并沒有發(fā)生變化，A A 錯(cuò)；多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的本質(zhì)是觀察者接收到的頻率不等于波源頻率，它首先是由奧地利物理學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)，故正確答案為BCBC D.D.【總結(jié)升華】 發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生變化，而波源的頻率并沒有變化，這一點(diǎn)是易錯(cuò)點(diǎn).舉一反三【變式】下列說(shuō)法正確的是（）.A A 若聲波波源向觀察者靠近，則觀察者接收到的聲波頻率減小B.B. 聲波擊碎玻璃杯的實(shí)驗(yàn)原理是共振C.

6、C. 超聲波在水中傳播的距離要比光波和無(wú)線電波遠(yuǎn)得多 D D .聞其聲不見其人”是聲波的干涉現(xiàn)象【答案】BCBC【解析】由多普勒效應(yīng)可知，若聲波波源向著觀察者運(yùn)動(dòng)，則觀察者接收到的聲波頻率增大，A A 項(xiàng)錯(cuò)誤；聲波擊碎玻璃杯是聲波頻率與玻璃杯的固有頻率相同，玻璃杯發(fā)生共振導(dǎo)致破碎，B B 項(xiàng)正確；由于水對(duì)光波和無(wú)線電波吸收比對(duì)聲波吸收得多，所以超聲波在水中傳播的距離比光波和無(wú)線電波在水中傳播的距離遠(yuǎn)得多，C C 項(xiàng)正確；聞其聲不見其人”是聲波的衍射現(xiàn)象，D D 項(xiàng)錯(cuò)誤.類型四、根據(jù)觀察者運(yùn)動(dòng)求波數(shù)例 4 4、如圖所示，由波源S發(fā)出的波某一時(shí)刻在介質(zhì)平面中的情形，實(shí)線為波峰，虛線 為波谷，其中.

7、vt=：s = 0.1s,第8頁(yè)設(shè)波源頻率為20 Hz，且不運(yùn)動(dòng)，而觀察者在1s內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B，觀察者接收到 多少個(gè)完全波？設(shè)波速為340 m/s,則要讓觀察者完全接收不到波，他每秒要運(yùn)動(dòng)多少米？【答案】19340 m第9頁(yè)【解析】觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)就等于觀察者接收到的頻率.如果觀察者不動(dòng)，則1s內(nèi)，觀察者接收的完全波的個(gè)數(shù)應(yīng)為20個(gè)，然而當(dāng)觀察者從A運(yùn)動(dòng)到B的 過(guò)程中，由圖可知所能接收到的完全波的個(gè)數(shù)正好比不運(yùn)動(dòng)時(shí)少1個(gè)，即他只接收到19個(gè)完全波.要想讓觀察者完全接收不到波，他必須隨同所在的波峰一起運(yùn)動(dòng)并遠(yuǎn)離波源.由s二vt得s =340 1 m =340 m即觀察者每秒

8、要遠(yuǎn)離波源340 m【總結(jié)升華】在理解多普勒效應(yīng)時(shí)，要明確波速不因波源和觀察者的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化.【變式】如圖所示，讓小球 P P 一邊貼水面每秒振動(dòng) 5 5 次，一邊沿 x x 軸正方向勻速移動(dòng)，O O 點(diǎn) 是它的初始位置。圖示為觀察到的某一時(shí)刻的水面波，圖中的實(shí)線表示水面波的波峰位置， 此時(shí)小球 P P 處于波峰位置，激起的第一個(gè)波峰剛好傳到 4040 cmcm 處。那么水面波的傳播速度及 小球 P P 勻速移動(dòng)的速度分別是（）.A A . 0.050.05 m/sm/s , 0.0250.025 m/sm/sC C. 0.150.15 m/sm/s, 0.1250.125 m/sm/s 【

9、答案】D D【解析】每秒振動(dòng) 5 5 次即頻率為 5 5 赫茲，可以看出波源發(fā)出了為 0.20.2 秒；波的波長(zhǎng)=0.4m =0.04m，所以波速v波=0.04=0.2m/ s。由圖知小球10T 0.20 2=0.1m/s，故 D D 正確。2類型五、根據(jù)多普勒效應(yīng)判斷頻率變化例 5 5、如圖所示，S為振源，P點(diǎn)有一觀察者，已知振源發(fā)聲的頻率為20 Hz，則關(guān)于人聽到的聲音的頻率說(shuō)法正確的是（）.A A .當(dāng)波源S以17 m/s的速度遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，頻率為19 HzB B .當(dāng)波源S以17 m/s的速度靠近觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，頻率為21 HzC C .當(dāng)觀察者以17 m/s的速度靠近波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，頻

10、率為21 HzD D .以上說(shuō)法均不正確【思路點(diǎn)撥】針對(duì)不同情況列出不同的關(guān)系式，注意關(guān)系式中各物理量所表示的物理意義.【答案】ABCABC【解析】該題考查對(duì)幾個(gè)關(guān)系式的應(yīng)用.當(dāng)波源以17 m/s的速度遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)，V聲f340匯20觀察者接收到的頻率f 聲,f =340 20Hz =19Hz,v聲+ v源340+17故 A A 項(xiàng)正確；當(dāng)波源S以17 m/s的速度靠近觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，v聲f340疋20觀察者接收到的頻率f聲Hz =21Hz,v聲+v源340-17故 B B 項(xiàng)正確；當(dāng)觀察者以17 m/s的速度靠近波源S運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率故 C C 項(xiàng)正確.【總結(jié)升華】要注意關(guān)系式中各

11、物理量所表示的物理意義.要針對(duì)不同情況列出不同的關(guān)系式.【變式 1 1】火車上有一個(gè)聲源發(fā)出頻率一定的樂音.當(dāng)火車靜止、觀察者也靜止時(shí)，觀察者聽到并記住了這個(gè)樂音的音調(diào).以下情況中，觀察者聽到這個(gè)樂音的音調(diào)比原來(lái)降低的是（ ）.B B. 0.10.1 m/sm/s, 0.10.1 m/sm/sD D. 0.20.2 m/sm/s, 0.10.1 m/sm/s1010 個(gè)波，時(shí)間為 2 2 秒，周期在 2 2 秒內(nèi)運(yùn)動(dòng)了 0.20.2 米，小球的速度為第10頁(yè)A A .觀察者靜止，火車向他駛來(lái)B B .觀察者靜止，火車離他駛?cè) C.火車靜止，觀察者乘汽車向著火車運(yùn)動(dòng)D D .火車靜止，觀察者乘

12、汽車遠(yuǎn)離火車運(yùn)動(dòng)【答案】BDBD【解析】當(dāng)觀察者與聲源相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的聲波的個(gè)數(shù)增多，所以觀察者接收到的頻率升高，聽到樂音的音調(diào)比原來(lái)要高.當(dāng)觀察者與聲源背向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收的聲波的個(gè)數(shù)減少，所以觀察者接收到的頻率降低，聽到樂音的音調(diào)比原來(lái)降低了綜上所述，正確選項(xiàng)為 BDBD .【變式 2 2】頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)以U表示聲源的速度，V表示聲波的速度（UVV）,f表示接收器接收到的頻率.若U增大，則（）.A A.f增大，V增大B B.f增大，V不變C C.f不變，V增大D D .f減小，V不變【答案】B B【解析】由于聲波的速度由介質(zhì)決疋，故V不變，根據(jù)多

13、普勒效應(yīng)可知，當(dāng)聲源接近接收器時(shí)接收到的頻率變高，f增加，故 B B 項(xiàng)正確.類型六、根據(jù)多普勒效應(yīng)判斷車速例 6 6、公路巡警開車在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波，如果該電磁波被那輛轎車反射回來(lái)時(shí)，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，說(shuō)明那輛轎車的車速（）.A A .高于100 km/hB B .低于100 km/hC C.等于100 km/hD D .無(wú)法確定【答案】A A【解析】由多普勒效應(yīng)知，巡警車接收到的頻率低了，即觀察者接收到的頻率低了，說(shuō)明轎車和巡警車在相互遠(yuǎn)離， 而巡警車速度恒定，因此可以判定轎車的速度比巡

14、警車速度大，故A A 項(xiàng)正確.【總結(jié)升華】由前面的分析可得出：當(dāng)波源與觀察者遠(yuǎn)離時(shí)，頻率變低；當(dāng)波源與觀察者靠近時(shí)，頻率變高.舉一反三：【變式 1 1】利用超聲波遇到物體發(fā)生反射，可測(cè)定物體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)參量，如圖甲所示儀器A和B通過(guò)電纜線駁接，B為超聲波發(fā)射與接收一體化裝置，而儀器A為B提供超聲波信號(hào)源而且能將B接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行處理并在屏幕上顯示其波形?，F(xiàn)固定裝置B，并將它對(duì)準(zhǔn)勻速行駛的小車C,使其每隔固定時(shí)間 T To發(fā)射一短促的超 聲波脈沖（如圖乙中幅度大的波形），而B接收到由小車C反射回的超聲波經(jīng)儀器A處理后 顯示如圖乙中幅度較小的波形，反射滯后的時(shí)間已在圖乙中標(biāo)出，其中，T和厶T為

15、已知量，另外還知道該測(cè)定條件下聲波在空氣中的速度為v0，則根據(jù)所給信息可判斷小車的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)開 （填 向左”或 向右”），速度大小為 _。【答案】向右；Tv2T。+圻第11頁(yè)【變式 2 2】生活中經(jīng)常用 呼嘯而來(lái)”形容正在駛近的車輛，這是聲波在傳播過(guò)程中對(duì)接收者 而言頻率發(fā)生變化的表現(xiàn)，無(wú)線電波也具有這種效應(yīng).測(cè)速雷達(dá)向一輛接近的車輛發(fā)出無(wú)線電波，并接收被車輛反射的無(wú)線電波.由于車輛的運(yùn)動(dòng)，接收的無(wú)線電波頻率與發(fā)出時(shí)不同,利用頻率差（f接收一f發(fā)出）就能計(jì)算出車輛的速度已知發(fā)出和接收的頻率間關(guān)系為 2v f接收=1+二f發(fā)出，式中c是真空中的光速，若f發(fā)出=209HZ,c丿f接收- f發(fā)出二4

16、00 HZ，可知被測(cè)車輛的速度大小為 _m/s.【答案】303098 1【解析】將f發(fā)出=2 10 HZ,f接收-f發(fā)出二400HZ,c=310c c,可得7 車二30m/ s.類型七、根據(jù)多普勒效應(yīng)求時(shí)間例 7 7、正在報(bào)警的警鐘每隔0.5 s響一聲.一個(gè)人正坐在以60 km/h的速度向著警鐘行 駛的車中.已知聲音在空氣中的速度為330 m/s,則這個(gè)人在每分鐘內(nèi)能聽到幾聲警鐘？【思路點(diǎn)撥】當(dāng)波源與觀察者靠近時(shí)， 發(fā)生多普勒效應(yīng)， 觀察者接收頻率會(huì)發(fā)生什么變化？ 再進(jìn)行必要的計(jì)算?！窘馕觥渴紫雀鶕?jù)題意，畫出示意圖：M點(diǎn)為警鐘所在處（即M為聲源），O點(diǎn)為觀察者（即車中人）的瞬時(shí)位置.以V。表示

17、聲音在空氣中的速度，在時(shí)間T內(nèi)聲音傳播的距離s。=vot。從波前到達(dá)O點(diǎn)起再經(jīng)時(shí)間t可傳到A點(diǎn)，則聲波通過(guò)觀察者的距離s =Vot.若人坐在不動(dòng)的車內(nèi)， 則在時(shí)間t內(nèi)聽到 鐘響的次數(shù)為n，n=宜=血二丄。soVoT T若人坐在以速度v行駛的車內(nèi)向M點(diǎn)運(yùn)動(dòng).在相同的時(shí)間t內(nèi)人向聲源移動(dòng)的距離s2=vt，聲波在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)人的相對(duì)距離應(yīng)為（$ +勺）.于是，在這段時(shí)間內(nèi)人聽到的鐘響次數(shù)就應(yīng)為n，n=勺魚二色空。%VoT代入已知數(shù)據(jù)解得n=126，即人坐在行駛的車內(nèi)每分鐘聽到警鐘響126聲.【總結(jié)升華】波源與觀察者相對(duì)靠近時(shí)，觀察者接收頻率增加.【變式】如圖所示，聲源S沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于地面的速率為vs.觀察者A相對(duì)于代入第12頁(yè)地面靜止，空氣中聲音傳播的速率為vP，設(shè)vsvvP，空氣相對(duì)于地面沒有流動(dòng).若聲源相繼發(fā)出兩個(gè)聲信號(hào).時(shí)間間隔為氏，則觀察者接收到這兩個(gè)聲信號(hào)的時(shí)間間隔At =_.【答案】VVs-：tVP【解析】設(shè)如t2分別為聲源