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主题2第Ⅱ部分机械波5多普勒效应6惠更斯原理学科素养与目标要求物理观念：1.了解多普勒效应.2.知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理.3.知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射现象.科学思维：1.能运用多普勒效应解释一些物理现象.2.能用惠更斯原理解释反射、折射现象.科学探究：进行演示实验“蜂鸣器音调的变化”，让学生实际感受一下音调随波源与观察者距离的变化而发生的变化.科学态度与责任：在实验过程中很好地保持交流与合作，敢于发表自己对探究过程与实验结论的理解或想法，并且能正确表达自己的观点.NEIRONGSUOYIN内容索引自主预习预习新知夯实基础重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关课时对点练注重双基强化落实自主预习一、多普勒效应1.多普勒效应波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的都会发生变化的现象.2.多普勒效应产生的原因(1)当波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是_____的，观察到的频率波源振动的频率.(2)当波源与观察者相向运动时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目_____(填“增加”或“减小”)，观察到的频率(填“增加”或“减小”)；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率(填“增加”或“减小”).频率等于一定增加增加减小3.应用(1)测车辆速度.(2)测星球速度.(3)测血流速度.二、波的反射和折射1.反射现象：波遇到介质界面会原介质继续传播的现象.2.折射现象：波从一种介质另一种介质时，波的发生改变的现象.进入返回传播方向即学即用1.判断下列说法的正误.(1)发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化.()(2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应.()(3)波发生反射和折射时波的频率都不变，但波长、波速均发生变化.()×××2.如图1表示产生机械波的波源S做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰.该图表示____________现象，观察到波的频率最高和最低的位置分别是___、___.图1多普勒效应AB重点探究一、多普勒效应导学探究警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化.思考下列问题：(1)你听到警笛的音调有何不同？答案警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低.(2)实际上警笛的音调会变化吗？答案实际上警笛的音调不会变化.(3)听到音调发生变化的原因是什么？答案警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小，因此会感觉警笛音调变化.知识深化多普勒效应产生的原因分析1.相对位置变化与频率的关系(规律)相对位置图示结论波源S和观察者A相对静止，如图所示f观察者＝f波源音调不变波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图所示若靠近波源，由A→B，则f观察者f波源，音调变高；若远离波源，由A→C，则f观察者f波源，音调变低观察者A不动，波源S运动，由S→S′，如图所示f观察者f波源音调变高2.成因归纳根据以上分析可以知道，发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动，且两者间距发生变化.例1关于多普勒效应，下列说法中正确的是A.发生多普勒效应时，波源频率发生了变化B.要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动且两者间距发生变化C.火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高D.只有声波才能发生多普勒效应解析发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，波源和观察者必须有相对运动，且两者间距发生变化才能发生多普勒效应，故A错误，B正确；根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高，听到的声音音调变高，当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，听到的声音音调变低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误.√[学科素养]例1判断是不是发生了多普勒效应.首先确定波源与观察者间距是否发生了变化.当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时，观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变.意在考查学生灵活运用相关知识解决实际问题的能力，体现了“科学思维”的学科素养.针对训练(2017·盐城高二检测)装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波，并接收被车辆反射回来的反射波.当某汽车向测速监视器靠近时，被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比A.频率不变，波速变小B.波速不变，频率变小C.频率不变，波速变大D.波速不变，频率变大解析波速由介质决定，所以被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比波速不变，根据声音的多普勒效应，声源和观察者靠近时接收频率变高，所以被该汽车反射回来的反射波与发出的超声波相比频率变大，故D正确，A、B、C错误.√二、波的反射和折射及应用1.波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射现象和折射现象，如图2和图3所示，一些物理量相应地发生变化，比较如下：图2图3波现象比较项波的反射波的折射传播方向改变i＝i′改变r≠i频率f不变不变波速v不变改变波长λ不变改变2.说明(1)波的频率是由波源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的.(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变.(3)由v＝λf知，波长是由频率和波速共同决定的.在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝vf可知波长不变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝vf可知波长变大；反之变小.例2图4中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则A.2与1的波长、频率相等，波速不等B.2与1的波速、频率相等，波长不等C.3与1的波速、频率、波长均相等D.3与1的频率相等，波速、波长均不等解析波线1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错；波线1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ＝得波长不同，故C错，D对.√图4vf例3某测量员利用回声测距，他站在两平行墙壁间某一位置鸣枪，经过1s第一次听到回声，又经过0.5s再次听到回声，已知声速为340m/s，则两墙壁间的距离为多少？解析设两墙壁间的距离为s，测量员离较近的墙壁的距离为x，则他离较远的墙壁的距离为s－x，第一次听到回声时，2x＝vt1第二次听到回声时，2(s－x)＝v(t1＋Δt)其中Δt＝0.5s，t1＝1s，代入数据得：s＝425m.答案425m回声测距的三种情况1.当声源不动时，声波遇到了障碍物后会返回继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下用的时间相等，设经时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s＝v声·.2.当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声＋v)·.3.当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声－v)·.总结提升t2t2t2达标检测1.(对多普勒效应的理解)(多选)一频率为600Hz的声源以20rad/s的角速度沿一半径为0.80m的圆周做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图5所示，下列判断正确的是A.观察者接收到声源在A点发出声音的频率大于600HzB.观察者接收到声源在B点发出声音的频率等于600HzC.观察者接收到声源在C点发出声音的频率等于600HzD.观察者接收到声源在D点发出声音的频率小于600Hz√1234图5√2.(多普勒效应的应用)(多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应A.利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C.铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D.有经验的战士从炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去√√√12343.(对波的现象的综合认识)下列物理现象：(1)在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声而不见其人”；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高.这些物理现象分别属于波的A.反射、衍射、干涉、多普勒效应B.折射、衍射、多普勒效应、干涉C.反射、折射、干涉、多普勒效应D.衍射、折射、干涉、多普勒效应√12344.(波的反射和折射)一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2m.当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6m，如图6所示，若介质Ⅰ中的声速是340m/s.求：(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；图6介质Ⅰ中频率f＝v1λ1＝3400.2Hz＝1700Hz.答案1700Hz解析声波在介质Ⅰ中传播时，由v＝λf得：由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1700Hz.1234(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度；解析声波经t2＝0.2s传至介质Ⅱ底部，答案1020m/s解析由v＝λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为v2＝λ2f＝0.6×1700m/s＝1020m/s.(3)若声波垂直进入介质Ⅱ，经0.4s返回介质Ⅰ，则介质Ⅱ的深度为多少？答案204m故介质Ⅱ的深度h＝v2·t2＝1020×0.2m＝204m.1234课时对点练一、选择题考点一多普勒效应1.(多选)下列哪些现象是多普勒效应A.远去的汽车声音越来越小B.炮弹迎面飞来，声音刺耳C.火车向你驶来时，音调变高；离你而去时，音调变低D.大风中，远处人的说话声时强时弱√解析A项和D项中所说的现象是能量传递的问题，不是多普勒效应.B、C两项所发生的现象是多普勒效应.√123456789101112132.(多选)火车上有一个声源发出频率一定的音乐.当火车静止，观察者也静止时，观察者听到并记住了这个音乐的音调.以下情况中，观察者听到这个音乐的音调比原来降低的是A.观察者静止，火车向他驶来B.火车静止，观察者乘汽车向着火车运动C.观察者静止，火车离他远去D.火车静止，观察者乘汽车远离火车运动√解析根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距离变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高.当波源和观察者间距离变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低.观察者听到这个音乐的音调比原来降低，即接收到的声波频率降低，说明观察者和火车之间的距离在变大.所以A、B错误，C、D正确.12345678910111213√3.(多选)如图1所示，将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是A.振针向右移动B.振针向左移动C.在A处的观察者，接收到的水波频率比振针的振动频率小D.在A处的观察者，接收到的水波频率比振针的振动频率大12345678910111213图1√解析振针(波源)前进方向上的水波变得密集，在其反方向的水波变得稀疏，因此振针向右移动；由于波源远离观察者时，水波波长变长，观察者接收到的频率比振针的振动频率小，故A、C正确.√4.平直公路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波，被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图象，正确的是解析汽车正在匀速远离，速度恒定，接收到的反射波的频率也是恒定的.由于是远离，汽车反射波的频率应该小于发出波的频率，所以选项D正确.12345678910111213√5.(多选)如图2所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是A.女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B.女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C.女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D.女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低√解析女同学荡秋千的过程中，只要她