多普勒效应次声波和超声波教案

多普勒效应次声波和超

声波教案

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第5讲多普勒效应次声波和超声波

多普勒效应

当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率和波源发出的频率有了差别，这种现象叫多普勒效应。两者相互接近时，接收到的频率升高；两者相互远离时，接收到的频率降低。在铁路附近人们会听到急驶而来的火车的鸣笛声音调高昂；火车驰去时，鸣笛声音调变得低沉，就是一例。这种现象是在1842年由奥地利物理学家多普勒加以解释的。

波源与观察者的相对运动有三种情况：一种是波源静止在媒质中，观察者相对于媒质运动；第二种是观察着静止于媒质中，波源相对于媒质运动；第三种情况是波源与观察者都相对于媒质运动

观测者接收到的频率可用下式求出：

。

式中是媒质中的波速，v是观察者相对于媒质的速度（当观察者也向波源运动时，v取

正值；当观察者远离波源运动时，v取负值。），u是波源相对于媒质的速度（当波源向观察者运动时，u取正值；当波源远离观察者运动时，u取负值。

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例1．一列正在鸣笛的火车，高速通过某火车站站台的过程中，该火车站站台中部的工作人员听到笛声的频率（）

A、变大

B、变小

C、先变大后变小

D、先变小后变大

例2．交通警察静立于公路旁，手中的测速仪发出频率为f0=2500Hz的声波，一辆汽车以72km/h的速度迎面驶来，试求测速仪所接收到的反射波的频率。

同步训练

1．我们骑自行车在公路旁向东走，一辆警车一边发出警报声，一边飞速地从东迎面驶来又飞速向西离去，这一过程中，我们听到的警报声的变化将是（）A．音调先高后低 B．音调先低后高 C．音调没有明显变化 D．频率先高后低2．如图10－48表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况,图中的圆表示波峰

（1）该图表示的是（ ）

A ．干涉现象

B ．衍射现象

C ．反射现象

D ．多普勒效应

（2）波源正在移向（ ）

点 点 点 点

（3）观察到波的频率最低点是（ ）

点 点 点 点

3．关于多普勒效应，下列说法中正确的是（ ） A ．当波源与观察者相对运动时，才会发生多普勒效应 B ．当波源与观察者相对静止时，才会发生多普勒效应

C ．只有机械波能发生多普勒效应

D ．不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应

4．有一测速雷达，发射电磁波频率为f 1，想用它来测量一迎面开来的汽车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来的反射波频率为f 2，则（ ）

A. f 1>f 2

B. f 1=f 2

C. f 1

D. 无法确定

5．公路巡警开车在高速公路上以100km/h 的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速（ ）

A ．大于100km/h

B ．小于100km/h

C ．等于100km/h

D ．无法确定

6．有一种用钢丝操纵做圆周飞行的飞机模型，装有活塞式发动机作为动力。操纵者站在圆心，在他听来飞机发动机工作时发出的声音是平衡不变的，场边观察者听到的声音忽高忽低做周期性变化，这是由于 ，这种现象叫 。 拓展尝新

A

7．经研究表明，光是一种电磁波，光波和一切波一样也具有波动性。在组成白光的七种单色光中，红光波长最长、频率最低，紫光波长最短、频率最高。

20世纪20年代，美国天文学家哈勃观察恒星光谱时，发现所有恒星原定的谱线都向红光一端发生明显的偏移，这就是着名的“哈勃红移”。也就是说，既然光谱原定的频率的谱线向红端移动，就是观测到光的频率减小了。

据你所学过的知识，请类比猜想这是光波的什么现象；并简单说明这一现象能否支持“宇宙是膨胀的”（即“宇宙大爆炸”）这一前沿理论？

8．一个观察者在铁路旁，当火车迎面开来时，他听到的汽笛声频率为f1=440Hz；当火车驶过他身旁后，他听到的汽笛声频率为f2=392Hz，若空气中声速为340m/s，求火车的速度。

v=19.6m/s

次声波和超声波

次声波和超声波

（1）人耳能听到的声波的频率范围是有限的，大致在20Hz到20000Hz之间。频率低于20Hz的声波称为次声波，频率高于20000Hz的声波称为超声波。

（2）特性和应用

次声波：次声波传播距离远、速度大于海浪传播速度和台风移动的速度，所以接收次声波可预报破坏性很大的海啸、台风。

超声波：超声波具有不可闻、穿透能力强、液压冲击大等特点，可广泛应用于现代生产技术、科学研究以及医疗卫生中。

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例1．有人把闹钟放在玻璃罩中，用抽气机抽出罩中的空气，最后听不到闹钟铃声，装置如图所示，用自己的语言解释这一现象。

例2．利用超声波遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关参量，如10－50图(a)中仪器A和B通过电缆线驳接，B为超声波发射与接收一体化装置，而仪器A为B提供超声波信号

源而且能将B接收到的超声波信号进行处理并在荧幕上显示其波形。现固定装置B，并将它对准匀速行驶的小车C，使其每隔固定时间T0发射一短促的超声波脉冲（如图b中幅度大的波形），而B接收到的由小车C 反射波滞后的时间已在图b中标出，其中T和ΔT为已知量，另外还知道该测定条件下声波在空气中的速度为v0，测根据所给信息可判断小车的运动方向为_______（填“向左或”向右），速度大小为________。

同步训练

1．每个人能听到的声音的波长范围略有差异，如果某人只能听到波长为

0.02m~8.5m范围的声音，那么当声速为340m/s时，他能听到的声音的最低频率

为，最高频率为。

2．超声波在诊断、医疗和卫生工作中也有广泛的应用，我们去医院看病的时候，常会被医生要求去做“B超”检查，所谓“B超”，就是“超声波B型显示切面成像的方法”的简称，通过“B超”检测，可探查人体内部的各种器官、组织等有无异常。还可以确定肿瘤的有无、位置和大小等等，对此下列说法不正确的是（）A．超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多 B．超声波的穿透能力很强

C．超声波的波长较长，容易发生明显波的衍射现象 D．临床医疗中，通过“B超”检测人体是利用波的反射特性

3．有关超声波和次声波的下列说法中，正确的是（）

A．次声波和超声波都不能引起人类听觉器官的感觉 B．次声波能发生衍射现象，而超声波则不能发生

C．超声波探伤仪利用的是超声波穿透能力很强的原理

D．所谓B超就是超声波B型显示切面成像方法，是利用超声波的反射，来探查人体内部的各种器官、组织等有无异常

4．海豚有完善的声纳系统，它能在黑暗的海水中准确而快速地捕捉到食物，避开敌害，其效果远优于现代的无线电定位系统，这是利用海豚自身发出的超声波来完成的。海豚的声纳系统远远优于无线电定位系统，如雷达，这是因为（）A．海豚发出的波比无线电传播的速度快，方向性好 B．海豚发出的波比无线电波的频率高，抗干扰能力强

C．海豚发出的波比无线电波的能量大，传播距离远 D．海豚发出的波在水中能量衰减比无线电波少

5．下列超声波的应用是依据超声波的哪个重要性质？

（1）利用超声波碎胆结石。。

（2）探查金属内部的缺陷。。

（3）利用超声波将物体颗粒击碎，制造各种纳米材料。。

6．如图 (a)是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图

(b)中，P 1、P 2是测速仪发出的超声波信号，n 1、n 2分别是P 1、P 2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P 1、P 2之间的时间间隔Δt =，超声波在空气中传播的速度是v =340m/s ，若汽车在接收到P 1、P 2两个信号之间的时间内前进的距离是______m ，汽车的速度是_______m/s 。

7．台北消息：1999年9月21日凌晨，台湾南投地区发生了级大地震，它是由台湾中部大茅——双冬及车笼铺两块断层受到挤压，造成剧烈上升及平行移位而形成的.已知地震波分三种：纵波(P 波)，速度v P =9.9km/s ；横波(S 波)，速度v S =4.5km/s ；面波(L 波)，速度v L

(1)位于震源上方的南投地区某中学实验室内有水平摆A 与竖直摆B (如图甲)，地震发生时最先剧烈振动的是哪个摆?

(2)台中市地震观测台记录到的地震曲线假若如图乙所示，则由图可知a 、b 、c 三种波形各对应于哪种地震波?若在曲线图上测得P 波与S 波的时间差为，则地震台距震源(Z )多远?

(3)假若地震P 波沿直线传播到台中市时，当地地表某标志物振动方向沿图丙中ZT 方向，测得某时刻该标志物的水平分位移x =23.1mm ，竖直分位移y =0.4mm ，试由此估算震源深度h .

多普勒效应

答案：

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例1．解：当声源向着静止的观察者运动时，声波的波长变短，

观察者接收到的频率变大；当声源远离静止的观察者时，声波的

波长变长，观察者接收到的频率变小。火车通过站台时，先靠近

站台工作人员，然后又远离，所以选项C 对。

例2．解：没汽车的运动速度为v=72km/h=20m/s ，

汽车接收到的波的频率为：o f u

v u f +=1 波被汽车反射后相当于波源向观察者运动，所以交通警察接收到的声波频率为： 同步训练：

1. AD

2. (1)D (2)A (3)B

3. AD

4. C

5. A

6. 声源和观察者有相对运动，多普勒效应

7. 略

8. 略

次声波和超声波

答案：

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例1．解：要清楚的解释这一现象，应从两个方面入手，一是听不到闹钟的铃声，是因为没有声波传播；二是传播机械波的必备条件之一－弹性介质的存在。玻璃罩内被抽成真空，说明真空不能传播机械波。由绳索波的形成过程可知机械振动在介质中传播的机理――质点间存在相互作用的弹力，罩中没有空气，铃声就不能对周围空间施力，周围空间就不能将铃的振动向外传播，故听不到声音。

例2．解：设小车向右运动的速度大小为v ，超声波后一脉冲比前一脉冲多传播的距离为S ，两次相邻脉冲到达小车的时间间隔内小车前进的路程为S ’，则T v S ?=0，)2

(0T T v S ?+=' 且S=2S ’。所以)2(200T T v T v ?+

=?，解得：0002v T T T v ?+?=。 同步训练

1. 140Hz 17000Hz

5. (1)直线传播，能量集中 （2）穿透能力强 （3）高能量

拓展尝新

6. 17

7.（1）B ；（2）a 对应于纵波，b 对应于横波，c 对应于面波62.7km ；（3）1.09km 。

大学物理实验多普勒效应

多普勒效应实验报告 学院化学与生物工程学院班级化学1701 学号姓名 一、实验目的与实验仪器 实验目的 1、了解多普勒效应原理，并研究相对运动的速度与接收到的频率之间的关系。 2、利用多普勒效应，研究做变速运动的物体其运动速度随时间的变化关系，以及机械 能转化的规律。 实验仪器 ZKY-DPL-3多普勒效应综合实验仪、电子天平、钩码等。 二、实验原理 （要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式） 1、声波的多普勒效应 当声源相对介质静止不动时，声波的频率f0，波长λ0以及波速U0表示为 f0=U0/λ0 则观测频率f、观测波长λ和观测波速U的关系 f=U/λ 当接收器以一定的速率向声源移动时U=U0+V0，则 f=（U0+V0）/λ０ 联立，得f=（U0+V0）/λ０=（f0λ0）/λ0=（1+V/U0）f0 当声源以一定的速率向接收器移动时V =U0-V0，则 f’=U’/λ’=U0/( U0-V0)/T= U0/( U0-V0) f 当声源与接收器运动如图时 f=（U0+V1COSθ１）/( U0-V2 COSθ２) 2、马赫锥 ａ＝arcsin（U０／V０）＝arcsin（１／M） U０为波速，V为飞行器速率，ａ为马赫角，M为Ｖ／Ｕ０马赫数

3、天文学中的多普勒效应 观察两波面的时间 ｔ＝（λｃ／（C+Vｃ））／（１／（１－Ｖ２ｃ／Ｃ２ｃ）１／２） ＝（１－Ｖ２ｃ／Ｃ２ｃ）１／２／（（１＋Ｖｃ／Ｃｃ）ｆｃ） 三、实验步骤 （要求与提示：限400字以内） １、超声波的多普勒效应 （１）、组装仪器 （２）、打开实验控制箱，调至室温，记录共振频率ｆ０ （３）、选择多普勒效应验证实验 （４）、修改测试总数 （５）、为仪器充电，确定失锁指示灯处于灯灭状态 （６）、选定滑车速率，开始测试 （７）、选择存入或者重测 （８）、重新选择速度，重复（６）、（７） （９）、记录实验数据 ２、用多普勒效应研究恒力下物体的运动规律 （１）、测量钩码质量和滑车质量 （２）、连接仪器 （３）、选中变速运动测量 （４）、修改测量总次数 （５）、选中开始测试，立即松开钩码 （６）、记录测量数据 （７）、改变砝码质量，重复（１）到（６） 四、数据处理 （要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片） 表4.12-1 多普勒效应的验证与声速的测量 t c = 24 ℃f0 = 40001 Hz 次数i 1 2 3 4 5 v/(m/s) 0.41 0.59 0.75 0.87 0.98 Fi/Hz 40049 40070 40089 40103 40116

超声波与次声波次声波.

频率小于 20Hz (赫兹的声波叫做次声波。次声波不容易衰减,不易被水和空气 吸收。而次声波的波长往往很长,因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。某些次声波能绕地球 2至 3周。某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近,容易和人体器官产生共振,对人体有很强的伤害性,危险时可致人死亡。次声波的特点次 声波的特点是来源广、传播远、穿透力强 . 次声的声波频率很低,一般均在 20Hz 以下, 波长却很长,传播距离也很远 . 它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远 . 例如,频率低于 1Hz 的次声波,可以传到几千以至上万千米以外的地方 . 次声波具有极强的穿透力,不仅可以穿透大气、海水、土壤,而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物,甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下 . 次声波的传播速度和可闻 声波相同,由于次声波频率很低。大气对其吸收甚小,当次声波传播几千千米时,其吸收还不到万分之几,所以它传播的距离较远,能传到几千米至十几万千米以外。 1883年 8月,南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发,产生的次声波绕地球三圈,全长十多万公里,历时 108小时. 1961年,苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了 5圈。 7 000 Hz的声波用一张纸即可阻挡,而 7 Hz的次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土.地震或核爆炸所产生的次声波可将岸上的房屋摧毁.次声如果和周围物体发生共振, 能放出相当大的能量, 如 4 Hz~8 Hz的次声能在人的 腹腔里产生共振, 可使心脏出现强烈共振和肺壁受损。编辑本段应用与危害危害 次声波会干扰人的神经系统正常功能, 危害人体健康。一定强度的次声波,能使人 头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。有人认为,晕车、晕船就是车、船在运行时伴生的次声波引起的。住在十几层高的楼房里的人,遇到大风天气,往往感到头晕、恶心,这也是因为大风使高楼摇晃产生次声波的缘故。更强的次声波还能使人耳聋、昏迷、精神失常甚至死亡。应用及前景从 20世纪 50年代起,核武器的发展对次声学的建立起了很大的推动作用,使得对次声接收、抗干扰方法、定位技术、信号处理和传播等方面的研究都有了很大的发展,次声的应用也逐渐受到人们 的注意.其实,次声的应用前景十分广阔,大致有以下几个方面:1.研究自然次声的特 性和产生机制,预测自然灾害性事件.例如台风和海浪摩擦产生的次声波,由于它的传播速度远快于台风移动速度,因此, 人们利用一种叫“ 水母耳” 的仪器,监测风暴发出的次声波,即可在风暴到来之前发出警报.利用类似方法, 也可预报火山爆发、雷暴

高中物理-多普勒效应导学案

高中物理-多普勒效应导学案 【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? 3.能运用多普勒效应解释一些物理现象 【重点难点】 多普勒效应现象； 接收频率变化而波源频率不变的原理 【课前预习】 1.奥地利物理学家多普勒发现：波源和观察者互相靠近或互相远离时,接收到的波的频率都发生变化的现象叫做多普勒效应。 2.当波源与观察者相对静止时,接收的频率等于波源振动的频率；当波源与观察者互相靠近时,接收的频率大于波源振动的频率；当波源与观察者互相远离时,接收的频率小于波源振动的频率。 3.交通警车通过分析行进中车辆反射波频率的变化确定车辆的速度；通过对比运动天体与地球某元素发射的光波的频率的不同来确定天体速度。 【预习检测】 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和观察者之间有相对运动而产生的 D．只有声波才可产生多普勒效应 2．关于多普勒效应下列说法中正确的是（） A．只有声波才有多普勒效应B．光波也有多普勒效应 C．只有机械波才有多普勒效应D．电磁波不能发生多普勒效应 3．下列哪些现象是多普勒效应引起的（） A．远去的汽车声音越来越小 B．炮弹迎面飞来,声音刺耳 C．火车离你而去,音调变低 D．大风中,远处人的说话声时强时弱

【参考答案】 【预习检测】 1.C 2.B 3.B、C ▲堂中互动▲ 【典题探究】 例1以下关于多普勒效应的说法中正确的是( ) A.有多普勒效应时,波源的振动频率发生变化 B.有多普勒效应时,波源的振动频率并没有发生变化 C.多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化 D.人与波源有相对运动时,观察到的频率一定发生变化 解析：当观察者与声源有相对运动(接近或远离),观察者测得声波频率有变化,但波源的频率不变.当观察者尽管有相对运动,但距离不变时,此时不会出现多普勒效应,B选项正确. 拓展: 若观察者与声源在一直线上发生相对运动,则必发生多普勒效应.若观察者与声源的相对运动不共线(如圆周运动)则就不一定发生多普勒效应. 例2公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查,在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波,如果该电磁波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到的电磁波频率比发出时低,说明那辆轿车的车速( ) A.高于100 km/h B.低于100 km/h C.等于100 km/h D.无法确定 解析：由多普勒效应知,巡警车接收到的频率低了,即观察者接收到的频率低了,说明轿车和巡警车在相互远离,而巡警车速度恒定,因此可以判定轿车的速度比巡警车速度大,故A选项正确. 拓展: 当波源与观察者远离时,频率变低；当波源与观察者靠近时,频率变高. 例3.一警车上的警报器发射频率f=1 000 Hz的声波,警车远离静止的观察者向一悬崖行驶,车速v=10 m/s,已知声音在空气中的传播速度为v声=330 m/s,试问： （1）观察者直接从警报器听到的声音频率是多大？ （2）观察者听到从悬崖反射的声音频率是多大？ 解析：首先应分清楚三个速度,即波的传播速度、波源的速度、观察者的速度,当波源背离观察者运动时,相当于波长变长；观察者听到从悬崖反射回的声音,相当于有一声源以速度v靠

多普勒效应及其应用

多普勒效应及其应用 姓名：许涛班级：应物二班学号：20143444 天津理工大学理学院 摘要:在多普勒效应中有多普勒频移产生,并且与波源和观测者的相对运动情况有关,以此为基础讨论了多普勒效应在卫星定位、医学诊断、气象探测中的应用。 关键词:多普勒效应;定位;测速。 引言： 在日常生活中,人们都有这样的经验,火车汽笛的音调,在火车接近观察者时比其远离观察者时高.此现象就是多普勒效应.它是由奥地利物理学家多普勒于1842年首先发现的.多普勒效应是波动过程的共同特征.光波(电磁波)也有多普勒效应,并于1938年得到证实.此效应在卫星定位、医学诊断、气象探测等许多领域有着广泛的应用。 多普勒效应及其表达式 由于波源和接收器(或观察者)的相对运动,使观测到的频率与波源的实际频率出现差别.这种现象称为多普勒效应。 机械波多普勒效应的普遍公式 设波源S发出的波在媒质中的传播速度为v、频率为fS,接受器R接收到的频率为fR,以媒质为参考系,波源与接收器相对于媒质的运动速度分别为uS和uR,uS和uR与波源和接收器连线的夹角分别为θS和θR,如图1所示.此时可以推导得到 fR= v+uRcosθR /v-uScosθS fS. (1) 此式为波源和接收器沿任意方向彼此接近时的多普勒效应公式.如果波源和接收器沿任意方向彼此远离时如图2所示,同理可推导出 fR=v-uRcosθR /v+uScosθS fS. (2) (1)、(2)两式就是机械波多普勒效应的普遍公式,由两式我们可以得到诸如S 和R在同一直线上运动时多普勒效应各公式的表示形式.由此可以看出多普勒效应不但与波源S和接收器R的运动速度有关,而且还与S和R的相对位置有关。 1.2 光波(电磁波)多普勒效应的普遍公式 因为光波(电磁波)的传播不依赖弹性介质,它与机械波需要靠媒质而传播有所不同,所以公式 (1)和(2)对光波(电磁波)不再适用.但是从理论上我们可以推证出光波的多普勒效应公式.若光源发出光波的频率记作f0,观测者测得该光的频率为f,通过计算可得: f=f0√（1-β) /1-βcosθ. (3) 其中,β= v c ,c为真空中的光度,v为光源相对于观测者的运动速度,θ为光源

多普勒效应综合实验

多普勒效应综合实验 【引言】 当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f -V 关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V -t 关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： （1）自由落体运动，并由V -t 关系直线的斜率求重力加速度。 （2）简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 （3）匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 （4）其它变速直线运动。 【实验原理】 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f 为： 2 21 10cos -cos ααV u V u f f +? = （1） 式中f 0为声源发射频率，u 为声速，V 1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V 2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角（如图1）。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向（α=0）以速度V 运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： ?? ? ??+?=u V f f 10 （2） 当接收器向着声源运动时，V 取正，反之取负。

5多普勒效应(导学案)

5多普勒效应 [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，接收到的波的频率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)的数目是一定的，观察到的频率等于波源振动的频率． (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)的数目增加(填“增加”或“减小”)，观察到的频率增加(填“增加”或“减小”)；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率减小．(填“增加”或“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． [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________、________. [重点探究] 一、多普勒效应 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？(2)实际上警笛的音调会变化吗？(3)听到音调发生变化的原因是什么？ [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) 2．

多普勒效应及其应用1

多普勒效应及其应用 中文摘要：本文介绍了多普勒效应的发展过程和理论解释，通过具体例子重点讲述了声波和光波的多普勒效应, 并且介绍了多普勒效应在各领域中的应用及多普勒效应的应用原理。说明了多普勒效应在生活中的普遍性以及研究多普勒效应的重要性 主题词:多普勒效应; 原理，应用 正文: 引言：在日常生活中，我们有过这样的经验，在铁路旁听行驶中火车的汽笛声，当火车鸣笛而来时，人们会听到汽笛声的音调变高．相反，当火车鸣笛而去时，人们则听到汽笛声的音调变低．像这样由于波源或观察者相对于介质有相对运动时，观察者所接收到的波频率有所变化的现象就叫做多普勒效应．这种现象是奥地利物理学家多普勒（1803～1853）于1842年首先发现的，因此以他的名字命名．多普勒效应的正式提出是1842年在布拉格举行的皇家波西米亚学会科学分会会议上的论文《论天体中双星和其他一些星体的彩色光》。该论文的主要结论是： （1）如果一个物体发光，在沿观察者的视线方向以可与光速相比拟的速度趋近我们，或后退，那么这一运动必然导致光的颜色和强度的变化。 （2）如果在另一方面一个发光物体静止不动。而代之以观察者直接朝向或者背离物体非常快速的运动，那么所有的这些频率变化都会随之发生。 （3）如果这一“趋向”和“背离”不是按照上述假定的那样，沿着原来视线的方向，而是与视线成一夹角的方向，那么除了颜色和光强的变化，星体的方向也要变化，这样一星体同时会在位置上发生明显变化。[1] 论文首次发表出来因为没有足够的实验数据和理论依据，因此被很多人质疑和批评。1845年在荷兰进行的火车笛声实验验证了多普勒效应的正确性，多普勒效应才开始得到广泛重视并应用于实际。多普勒效益的第一次应用始于战争服务，第一次世界大战末期，军用飞机开始出现，英国由于国土面积小在遭遇空袭预警能力很弱，饱受了来自空中的洗劫。第二次世界大战前期，英国物理学家罗伯特·沃森-瓦特根据多普勒效应的原理研制出了最早期的雷达，在英国的东海岸建立了对空雷达警戒网，该雷达墙天线有100米高，能测到160千米以外的敌机，依靠这个雷达墙，英国总能及时准确的测出德国飞机的架数、航向、速度和抵达英国本土的时间，牢牢把握住了战争主动权，有效的降低了德国空军的杀伤力，在这场英国保卫战中扮演着不可替代的决定性的作用。 多普勒效应的原理 波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。 假设原有波源的波长为λ，波速为c，观察者移动速度为v：当观察者走近波源时观察到的波源频率为（c+v）/λ，如果观察者远离波源，则观察到的波源频率为（c-v）/λ 声波中的原理 设声源的频率为v，声波在媒质中的速度为V，波长λ=V/v。声波在媒质中传播的速度与波源是否运动无关，故总是以决定于媒质特性的速度V来传

多普勒效应教学设计

第六章*F多普勒效应 执教：上海市莘庄中学陆涛 一、教学背景 本章内容为简谐振动与机械波，多普勒效应是在学习完波的干涉后，让学生拓展学习的内容。由于学生在生活中都曾体验过多普勒效应，只是有些同学关注到了这种现象，其余同学只是感受到了而已，没有过多的去思考。在学习了波的特性后，让学有余力的学生自学本节内容，无疑是对学生的学习能力提出了更高的要求，不仅要求学生学会观察生活中的现象，而且还需要学生通过探究分析，解释多普勒现象，明确其原理，了解其应用。 二、教学目标 1、知识与技能： （1）知道多普勒效应的现象； （2）理解多普勒效应的原理； （3）知道多普勒效应的应用。 2、过程与方法： （1）将DIS测得的声波波长放在同一坐标上进行比较，感受实验数据处理法； （2）通过对生活中多普勒现象简化归纳为三种情形，感悟建立物理模型解决实际问题； （3）通过对多普勒效应发生原理的分析，感受分析推理的思想方法。 3、情感、态度与价值观： （1）通过生活中现象的引入，感受到物理源于生活，激发对生活的热爱； （2）通过实验解释多普勒效应的发生，体验科学的严谨性和真实性，提高科学素养； （3）通过对马航MH370的应用介绍，感悟科技的发展对人类的巨大作用，激发对科学的热爱。 三、教学重点与难点： 教学重点：多普勒效应及其产生的原理。 教学难点：不同条件下，把握波源频率和接收频率之间的关系，尤其是波源运动的情况。 四、教学资源： 多普勒效应的ppt，多普勒效应的视频，DIS实验视频，flash动画； 五、教学设计思路： 本设计的内容是：多普勒效应。 1、本设计的基本思路是：《多普勒效应》是拓展型课程中机械波的最后一节内容，学生在学习前对波的振动图像以及水波发生实验有一定的基础。多普勒效应的现象对学生而言，既熟悉又陌生，所以本微课先从生活中的情景引入，让学生感受赛车靠近及远离时，音调的变化，然后用物理实验进行演示，接着借助DIS实验对观察者相对波源运动的情况进行振动图像的分析。之后，对多普勒效应的原理分三种情况进行分析，运用水波实验模拟各种情况下声波的产生。重点分析了观察者静止，波源向观察者运动的情况。最后，将所有情

多普勒效应综合实验报告及数据处理图

多普勒效应综合实验 （附数据处理图） (注：由于上传后文库中数据图看不清楚，须下载后才能看清楚) 当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： ①匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 ②自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。 ③简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 ④其它变速直线运动。 【实验原理】 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为： f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2）（1） 式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： f = f0（1+V/u）（2） 当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。 若f0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f —V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为k=f0/u，由此可计算出声速u=f0/k 。 由（2）式可解出： V = u（f/f0– 1）（3）若已知声速u及声源频率f0 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f 采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 2、超声的红外调制与接收 早期产品中，接收器接收的超声信号由导线接入实验仪进行处理。由于超声接收器安装在运动体上，导线的存在对运动状态有一定影响，导线的折断也给使用带来麻烦。新仪器对接收到的超声信号采用了无线的红外调制-发射-接收方式。即用超声接收器信号对红外波进行调制后发射，固定在运动导轨一端的红外接收端接收红外信号后，再将超声信号解调出来。由于红外发射/接收的过程中信号的传输是光速，远远大于声速，它引起的多谱勒效应可忽

2.5波的干涉与衍射-2.6多普勒效应 学案(2020年沪科版高中物理选修3-4)

2.5波的干涉与衍射-2.6多普勒效应学案 （2020年沪科版高中物理选修3-4） 2.5波的干涉与衍射波的干涉与衍射 2.6多普勒效应多普勒效应学习目标 1.知道波的叠加原理，知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象. 2.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点.减弱点的振动情况. 3.知道什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件. 4.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象1波的叠加原理在几列波传播的重叠区域里，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和2波的干涉现象1定义振动频率相同.步调一致的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开，始终稳定，这种现象叫做波的干涉2条件两列波的频率相同.步调一致3波的衍射现象1定义波可以绕过障碍物继续传播的现象，叫做波的衍射2波发生明显衍射现象的条件当缝的宽度或障碍物的大小与波长相差不多或比波长小时，就能发生明显的衍射现象4由于波源跟观察者之间有相对运动，使观察者感受到波的频率发生了变化的现象，叫做多普勒效应

一.波的叠加导学探究你知道“风声.雨声.读书声.声声入耳”体现了波的什么性质答案声波在相互交错.叠加之后互不影响，仍能保持原来的性质向前传播，这种现象体现了波的传播具有独立性知识深化1波的独立性大量事实证明，几列波相遇时能保持各自的特性频率.波长.振动方向等继续传播，互不影响这就是波的独立性2波的叠加原理几列波相遇时在相遇区域内，任一质点的位移是各列波单独存在时在该点引起的位移的矢量和这就是波的叠加原理例1多选如图1所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是下列选项中的图1答案BC解析该题考查波的叠加原理当两列波的前半个波形或后半个波形相遇时，B正确当两列波完全相遇时即重叠在一起，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有质点的振动的位移加倍，C正确 二.波的干涉导学探究1如图2所示，操场上两根电线杆上各有一只扬声器，接在同一扩音机上，一位同学沿着MN方向走来，他听到的声音会有什么变化为什么图2答案声音忽强忽弱，因为声波发生了干涉现象2如图3所示，水波干涉实验装置上，作为波源的两个小球为什么固定在同一振动发生器上图3答案为了获得两个振动频率和振动步调相同的波源3如图4所示为水波干涉图样，你发现有什么显著特点图4答案存在着一条条从两波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，而且两区域间

多普勒效应测量超声声速

北京航空航天大学 物理研究性实验报告 实验项目名称： 对多普勒效应测量超声声速实验的扩展 多普勒效应测量超声声速 摘要：本实验通过学习多普勒效益的相关原理，利用BHWL-Ⅱ多普勒超声测速仪测量超声声速，结合光电门测速的方法验证多普勒超声测速仪测量小车速度的精准程度。在本次试验报告中，将探讨多普勒勒效应试验数据的误差分析；将对试验仪器进行改进；利用多普勒超声测速仪进行更多实验的操作。

一、实验重点： (1)通过该实验进一步了解多普勒效应原理及其应用； (2)熟悉BHWL-Ⅱ多普勒超声测速仪的使用； (3)熟悉数字示波器的使用。 二、仪器相关原理简介与相应计算： 在无色散情况下，波在介质中的传播速度是恒定的，不会因波源运动而改变，也不会因观察者运动而改变。但当波源（或观察者）相对介质运动时，观察者所接收到的频率却可以改变。当我们站在铁路旁，有火车高速经过时，汽笛声会由高亢变得低沉，就是这个缘故。如果观察者运动，而火车静止，也有类似的现象。这种由于波源或观察者（或两者）相对介质运动而造成的观察者接收频率发生改变的现象，称为多普勒效应。 （一）实验原理： 多普勒超声测速仪是一套综合性的超声测速仪器，该仪器利用多普勒频移效应实现对运动物体速度的测量，并可与光电方式测速进行比较。实验装置如图1所示，电机与超声头固定于导轨上面，小车可以由电机牵引沿导轨左右运动，超声发射头与接收头固定于导轨右端，若超声发射频率为接收回波频率为f，超声波在静止介质中传播速度为u，小车运动速度为v（向右为正）。 依据多普勒频移公式，回波频率、多普勒频移和小车运动的速度分别为： 由于电路中不能表征负频移（即不论靠近还是远离超声头Δf恒为正），所以在该系统中采用了标量表示（Δf不区分正负，以靠近或远离超声头进行标识）。

2020年人教版高中物理选修3-4第十二章 学案设计 12.5《多普勒效应》

多普勒效应 问题导学 一、多普勒效应 活动与探究1 1．声音的音调由什么来决定？ 2．多普勒效应中声源的频率发生变化了吗？ 3．产生多普勒效应的原因是什么？ 迁移与应用1 下列说法中正确的是（） A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C．多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的 D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的 二、多普勒效应的应用 活动与探究2 1．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，结果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。若该路段限速为100 km/h，则该车是否超速？ 2．列举多普勒效应在现实生活中的应用。 迁移与应用2 下列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电磁波，波被运动的汽车反射回来时，根据接收到的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理 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叫声判断飞行炮弹是接近还是远去 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．只有声波才可以产生多普勒效应 2．站在火车站台上的旅客听到路过的火车鸣笛声的音调变化情况，以下说法正确的是（） A．当火车进站时，鸣笛声的音调变低 B．当火车进站时，鸣笛声的音调变高 C．当火车离站时，鸣笛声的音调变低 D．当火车离站时，鸣笛声的音调变高 3．a为声源，发出声波；b为接收者，接收a发出的声波。a、b若运动，只限于在沿两者连线方向上，下列说法正确的是（） A．a静止，b向a运动，则b收到的声频比a发出的高 B．a、b向同一方向运动，则b收到的声频一定比a发出的高 C．a、b向同一方向运动，则b收到的声频一定比a发出的低 D．a、b都向相互背离的方向运动，则b收到的声频比a发出的高 4．上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端后迅速水平旋转，蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化，下列判断正确的是（） A．旋转时蜂鸣器发出的频率变化了 B．由于旋转，改变了同学们听到的声音频率 C．蜂鸣器音调变高时，一定是向靠近观察者的方向运动 D．音调的忽高忽低是由波的干涉造成的 5．如图所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2＞v1。甲听到的笛声的频率为f1，乙听到的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此三人听到笛声的频率由高至低顺序为___________________。 答案： 课堂·合作探究 问题导学名师点津1 1．波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的波峰（或密部）的数目是一定的，观察者感觉到的频率等于波源振动的频率。

3.5 多普勒效应 教案—【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册

教案 上课时间：年月日题课选择性必修一第三章第五节：多普勒效应课型新课时 1 教 学 目 标 1.通过实验了解多普照勒效应及其产生的原理，知道多普勒效应是波特有的现象。 2.知道多普勒效应的简单应用。 学习重点多普照勒效应及其原理 学习难点多普勒效应的简单应用 教学过程 教学环节（含备注）教学内容引入新课 进行新课 一.引入新课 播放实录视频，感受生活中的多普勒效应。怎么解释所观察到的现象？ 二.进行新课 1. 定义： 多普勒效应指由于波源与观察者相互靠近或者远离时，接收到的波的频率都会发生 变化的现象。奥地利物理学家多普勒在1842年发现的。 2.观察模拟动画。如何解释? 3.音调与频率（补充） 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，而观察者听到 的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定 的．个数多，则音调高。 4.多普勒效应产生的原因 （1）波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目是_ 一定的，观察者感觉到的频率等于波源振动的频率。

讨论 练习与讲 课后作业 （2）波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增 加，观察者感觉到的频率大于波源的频率，即感觉到的频率增加，音调高。 （3）波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率变小，音调变低。 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． 5.波特有的现象 多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效 应． 6.多普勒效应的应用 （1）有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢. （2）有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去. （3）交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射 回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度. （4）天体运动：由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相 对于地球的运动速度. （5）医疗：彩超。超声波测血液流速。 三.课堂练习：教材76页1、2题 (多选)如图所示，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，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根 据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低。 选项A、D正确，B、C错误。 四.课堂总结：（见板书设计） 五、学习效果检测（见学案“闯关检测题”） 板书设计多普勒效应 1. 定义： 由于波源与观察者相互靠近或者远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。 近则变大；远则变小。 注意：波源的频率不变，观察者接收的频率变化． 2.波所特有的。

初二物理超声波与次声波学案

课题：1.4人耳听不见的声音 【预习导学】 1、人耳所能听到声波的频率范围通常在__________________之间。 2、频率__________________的声波叫做超声波，频率__________________的声波叫做次声波。 3、与可听声相比，超声波具有___________好、_________强、易于获得较集中的______等特点，因而有广泛的应用。 4、次声波的频率很_____，传播的距离很_________；自然界中，火山爆发、________、海啸等都能产生次声波，它有“预警”作用。 【概念】 1、人耳听觉的频率范围是有限的 （1）人耳能听到的声波的频率范围：20Hz~20000Hz；我们把它叫做可听声； （2）频率高于20000Hz的声波叫做超声波； （3）频率低于20Hz的声波叫做次声波； 2、超声波： 与可听声相比，超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能等特点，因而在生活中有广泛的应用。 A、超声波的定向性好，在水中传播的距离远的特点制成声呐（超声波定位仪），用它可以发现潜艇、鱼群，还可以测绘海底的地形地貌 B、超声波能够成像。利用这个特点，制成了B型超声波诊断仪。 C、利用超声波的多普勒效应制成速度测定仪。 D、超声波能使清洗液剧烈振动，有去污作用，人们制成了超声波清洗仪。超声波还能使塑料膜之间发生摩擦而生热粘合在一起，利用这个特性制成了超声波焊接仪。 3、次声波： 次声波是频率低于20Hz的声波。飞机飞行、火箭发射、火车汽车奔驰都会产生次声波。大自然中火山爆发、陨石坠落、地震、海啸、台风、雷电都会产生次声波，它能传得很远，能轻易地绕过障碍物，无孔不入。 一定强度的次声波对人体会造成严重的危害，使人感到恐惧、恶心、神经错乱、甚至五脏破裂。强烈的次声会对机器设备、建筑物产生破坏。 【随堂检测】 1．关于超声波的说法中正确的是（） A．超声波能获得较集中的能量，可以进行超声清洗 B．超声波的穿能力比较好，可以穿透任何物体 C．超声波能够成像，人耳能直接听到超声波 D．超声波缺乏方向性，且不稳定 2．下列距离不能用声波来测量的是（） A．海的深度 B．相距很远的两高山之间的距离 C．地球到月球之间的距离 D．很长的钢管的长度 3．下列说法中不正确的是（） A．利用强超声波对钢铁、宝石、金刚石等坚硬物体进行钻孔和切割

选修3-4第十二章第7节多普勒效应教学设节多普勒效应教学设计94

学校：临清实验高中学科：物理编写人：孔庆生审稿人：刘云涛选修3-4第十二章第7节多普勒效应教学设计 一、教材分析 《多普勒效应》是人教版高中物理选修3-4《机械波》第12章第7节的教学内容，本节课为一个课时，主要学习波的一种现象------多普勒效应。 二、教学目标 1.知识目标 （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． 2.能力目标 通过对多普勒效应的学习，让学生体会到物理源于生活又服务于生活 3.情感目标 通过对多普勒效应的探究性学习，激发学生的合作意识和创新意识，树立正确的学习观．三、重点难点 重点： 1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别. 2.多普勒效应的定义及产生条件； 难点： 1．波源的频率与观察者接收到的频率的区别. 2．对多普勒效应成因的探究论证。 四、学情分析 本节内容较为抽象，但是和实际生活联系的比较密切，学生应该是比较容易感知和掌握的。 五、教学方法 1．通过实验、多媒体课件演示激发学生学习物理的兴趣，培养学生观察能力，和从物理现象入手，通过理论演绎和实验验证研究物理问题的方法。 2．通过对物理问题的分析论证培养学生勤于思考的习惯和分析问题的能力。 3．通过多普勒效应应用的学习，培养学生查阅资料和整理资料的能力。六、教具和六、课前准备 1蜂鸣器

2、学生准备：把导学案的课前预习内容做完整并且核对答案。 3、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案，还有教具的准备。 七、课时安排一个课时 八、教学过程： 同学们，在前面我们学习了许多关于波的知识，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的现象，今天我们在来学习另外一种有关波的物理现象。请观察下面的实验。 【演示实验】 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. ［学生叙述听到的声音情况］ 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). 【问题】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 【录像】行驶中鸣笛的汽车和火车。 【问题】音调的高低由什么决定? 音调的高低由声源频率的决定，频率越高，音调越高。 【学生乐器演示】声音的音调和响度。 乐律C 调音节中各音的频率。 唱名do re mi fa sol la si do（高） f/Hz 264 297 330 352 396 440 495 528 【问题】回忆实验和录像，在什么条件下，我们听到声音的频率会发生变化？ 相对运动。 【引入新课】这种由于声源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应． 【板书】多普勒效应 这一现象是奥地利科学家多普勒在1842年提出并作出解释的，因此叫做多普勒效应。

多普勒效应综合实验

多普勒效应综合实验 当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： ①自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。 ②简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 ③匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 ④其它变速直线运动。 【实验原理】 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为： f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2）（1） 式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： f = f0（1+V/u）（2） 当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。 若f0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f —V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为k=f0/u，由此可计算出声速u=f0/k 。 由（2）式可解出： V = u（f/f0– 1）（3）若已知声速u及声源频率f0 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 2、超声的红外调制与接收 早期产品中，接收器接收的超声信号由导线接入实验仪进行处理。由于超声接收器安装在运动体上，导线的存在对运动状态有一定影响，导线的折断也给使用带来麻烦。新仪器对接收到的超声信号采用了无线的红外调制-发射-接收方式。即用超声接收器信号对红外波进行调制后发射，固定在运动导轨一端的红外接收端接收红外信号后，再将超声信号解调出来。由于红外发射/接收的过程中信号的传输是光速，远远大于声速，它引起的多谱勒效应可忽略不计。采用此技术将实验中运动部分的导线去掉，使得测量更准确，操作更方便。信号的调制-发射-接收-解调，在信号的无线传输过程中是一种常用的技术。

多普勒效应的应用

多普勒效应的应用 摘要：所谓多普勒效应就是，当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。在日常生活中，人们都有这样的经验，火车汽笛的音调在火车接近观察者时比其远离观察者时高此现象就是多普勒效应。它是由奥地利物理学家多普勒于1842年首先发现的。多普勒效应是波动过程的共同特征。光波也有多普勒效应。此效应在卫星定位、医学诊断、气象探测等许多领域有着广泛的应用。 The so-called doppler effect is When sound is light and radio waves such as vibration source and the observer to the relative velocity v relative motion Observers received from the frequency of the vibration frequency and vibration source of the different Because this phenomenon is the earliest discovered Austrian scientist doppler So called the doppler effect In daily life People have such experience The tones of the train whistle when the train approaching observer is higher than its far away from the observer this phenomenon is called the doppler effect It is by the Austrian physicist doppler first found in 1842 The doppler effect is a common characteristic of wave process Light waves have the doppler effect This effect in the satellite positioning medical diagnosis of meteorological observation and many other fields has been widely used 关键词：多普勒效应、声波、光波、电磁波 Doppler effect Acoustic waves are electromagnetic waves 正文： 一、声波的多普勒效应及运用 当一列呜笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛音调由高变低。这是因为声调的高低是由观察者耳膜振动频率的不同决定的，如果频率高，听起来声调就高，反之听起来声调就低，这就是声波的多普勒效应。当火车以恒定速度驶近观察者时，汽笛发出的声波在空气中的传播结果是波长缩短。因此，在一定时间间隔内进入人耳的声波频率就增加了，这就是观察感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大、频率变低，因此听起来就显得低沉。 定量分析可得观测到的波的频率f'=(v+u)f/(v-w)，式中w为波源相对于介质的运动速度、u为观察者相对于介质的速度、v表示波在静止介质中的传播速度、f表示波源的固有频率。当观察者朝波源运动时，u取正；当观察者背离波源运动时，u取负。当波源朝观察者运动时，w取负；当波源背离观察者动时，w取正。从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，f'>f；当观察者与声源相互远离时f'