第三章

機械波第四節(jié)

多普勒效應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.過實驗了解多普勒效應(yīng)及其產(chǎn)生的原因。2.知道多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象。3.知道多普勒效應(yīng)的簡單應(yīng)用。課堂引入火車鳴笛，那火車在奔跑的過程中它會鳴笛，然后我們站在原地不動的話聽到這個笛聲會發(fā)生變化。當(dāng)火車奔向你的時候，你聽到的聲音會越來越尖銳；當(dāng)火車遠離你的時候，你聽到的聲音會越來越低沉。思考：我們?nèi)绾谓忉屵@種現(xiàn)象呢？一、多普勒效應(yīng)1、定義：多普勒效應(yīng)是指當(dāng)波源和觀察者之間有相對運動時，觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。?多普勒效應(yīng)的核心在于波源和觀測者的相對運動會導(dǎo)致觀察者接收到的頻率發(fā)生變化。具體來說，當(dāng)波源和觀察者相互接近時，觀察者接收到的頻率會變大，音調(diào)變高；反之，當(dāng)波源和觀察者相互遠離時，接收到的頻率會變小，音調(diào)變低。定性實驗實驗一：

多普勒效應(yīng)的核心在于波源和觀測者的相對運動會導(dǎo)致觀察者接收到的頻率發(fā)生變化。具體來說，當(dāng)波源和觀察者相互接近時，觀察者接收到的頻率會變大，音調(diào)變高；反之，當(dāng)波源和觀察者相互遠離時，接收到的頻率會變小，音調(diào)變低。定性實驗1請一位同學(xué)用竹竿把蜂鳴器舉起并在頭頂快速轉(zhuǎn)動。2讓該同學(xué)持桿跑向同學(xué)們。3持桿同學(xué)不動，另一同學(xué)跑向他，之后讓運動的同學(xué)談?wù)劼牭降穆曇糇兓?。問題2

觀察者接收到的頻率高低和波源與觀察者的運動有什么關(guān)系呢？定量實驗利用手機phyphox軟件中的“音頻自相關(guān)”功能測量接收到頻率。多普勒效應(yīng)成因分析1利用geogebra模擬多普勒效應(yīng)的形成過程，分析多普勒效應(yīng)成因。多普勒效應(yīng)成因分析1利用geogebra模擬多普勒效應(yīng)的形成過程，分析多普勒效應(yīng)成因。多普勒效應(yīng)成因分析1利用geogebra模擬多普勒效應(yīng)的形成過程，分析多普勒效應(yīng)成因。定性實驗理論分析：觀察者不動，波源相對介質(zhì)以一定的速度運動思考：波源在向右移動，什么信息呢？是波長發(fā)生了變化。波長是怎么變化的？現(xiàn)在的波長與原來的波長的關(guān)系是波源向人靠近時人接收到波的頻率為

完成一次完整的周期

T和波速

u

都是不變的定性實驗理論分析：波源不動，觀察者相對介質(zhì)以一定的速度運動人往左走，波往右傳。假設(shè)走?t的時間，波往右走了u?t

的距離，人往左走了v0?t的距離。人向波源靠近時接收到波的頻率為波在人身上經(jīng)過的總共的距離就是（u+v0）?t

人相對于波的速度為人向波源靠近時接收到波的頻率為

定性實驗理論分析：波源不動，觀察者相對介質(zhì)以一定的速度運動人往左走，波往右傳。假設(shè)走?t的時間，波往右走了u?t

的距離，人往左走了v0?t的距離。波源的頻率人向波源遠離時接收到波的頻率為波在人身上經(jīng)過的總共的距離就是（u+v0）?t

人相對于波的速度為人向波源遠離時接收到波的頻率為

定性實驗理論分析：觀察者不動，波源相對介質(zhì)以一定的速度運動結(jié)論：距離遠頻率小，距離近頻率大，近大遠小。人向波源遠離時接收到波的頻率為

人向波源靠近時接收到波的頻率為

定性實驗理論分析：觀察者不動，波源相對介質(zhì)以一定的速度運動思考：波源在向右移動，什么信息呢？是波長發(fā)生了變化。波長是怎么變化的？定性實驗結(jié)論：當(dāng)波源向觀察者運動，觀察者接收到的頻率當(dāng)波源遠離觀察者運動，觀察者接收到的頻率定性實驗思考：觀察者和波源相對介質(zhì)以一定的速度相互靠近時，人接收到波源的頻率變大還是變??？實際情況可能是波源和觀察者都動，波源與觀察者同時相對介質(zhì)運動，速度分別是vs和v0一半一半看，各看各的，看波源動的時候把觀察者摁住不動，看觀察者的時候把波源摁住不動。定性實驗波源是發(fā)出波的，所以對應(yīng)的是“母”。如果波源在動的話，也就是動“分母”。觀察者是接受波的，所以對應(yīng)的是“子”。如果觀察者在動的話，也就是動“分子”。那加減怎么判斷呢？如果波源和觀察者之間的距離變大，頻率就變小，分子的話就變小，分母的話就變大；如果波源和觀察者之間的距離變小，頻率就變大，分子的話就變大，分母的話就變小。定性實驗1請你解釋為什么當(dāng)火車奔向你的時候，你聽到的聲音會越來越尖銳；當(dāng)火車遠離你的時候，你聽到的聲音會越來越低沉。定性實驗1請一位同學(xué)用竹竿把蜂鳴器舉起并在頭頂快速轉(zhuǎn)動。多普勒效應(yīng)的重要應(yīng)用通過對天體的觀測，發(fā)現(xiàn)光譜線“紅移”，根據(jù)多普勒效應(yīng)，證明宇宙在膨脹，為“大爆炸”宇宙學(xué)理論提供了重要的證據(jù)。利用電磁波的多普勒效應(yīng)，實現(xiàn)對汽車速度的監(jiān)測和對人造衛(wèi)星的跟蹤，從微波源發(fā)出的微波射向汽