第4节《多普勒效应及其应用》ppt-鲁科版选修(3-4)课件

篇一：鲁科版 选修3-4 24 多普勒效应及其应用 (教案)

第四节 多普勒效应及其应用教案

三维教学目标

1、知识与技能

（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。

2、过程与方法

3、情感、态度与价值观

教学重点：知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别；知道多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的。 教学难点：波源的频率与观察者接收到的频率的区别。

教学方法：读、讲、练与分析相结合

（一）引入新课 让学生叙述火车向你驶来时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？火车离你而去时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？同是汽笛发声为什么会产生两种不同的现象呢？

多普勒效应。

（二）新课教学

1、波源的频率与观察者接收到的频率

问题：什么叫频率？声音的音调由什么因素决定？

提示：波源的频率--单位时间内波源发出的完全波的个数。观察者接收到的频率--单位时间内观察者接收到的完全波的个数。 如果波源和观察者相对于介质静止，则观察者接收到的频率与波源的频率相等，如果波源或观察者相对于介质运动时，则观察者接收到的频率与波源的频率不相等，这一现象就叫多普勒效应。

2、多普勒效应的成因

例1：波速为V＝100m/s，波源的频率f＝100Hz.可算得：波的周期T＝0.01s，波长λ＝1m。 （1）波源相对于介质静止，观察者相对于介质静止在时间t＝1s里有100个波传到观察者所在的A处，观察者接收到的频率与波源的频率相等，音调不变。

（2）观察者相对于介质静止，波源以速度V源＝10m/s相对于介质运动，第一、波源向观察者运动则对观察者来说感觉到的波速为110m，他在1秒钟内接收到的完全波数为110个，所以观察者感受到的频率f'＝110Hz比波源的频率f＝100Hz要高，因而音调变高。

注意：波速实际并没有改变，但在相同的距离中却多了10个完整波，是由于波在介质中被均匀挤压，使之波长变短的缘故。第二、波源远离观察者，由同学自行分析。

（3）波源相对于介质静止，观察者以速度V人＝10m/s相对于介质运动。第一、观察者向波源运动；第二、观察者远离波源，由同学自行分析。

（4）波源与观察者同时相对于介质运动又如何呢？多普勒效应更加明显

3、多普勒效应的应用：学生阅读课文的最后一段，并加以总结。

巩固练习

（1）关于多普勒效应,下列说法中正确的是 （）

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

率发生了改变

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.只有声波才能产生多普勒

效应

篇二：2.4《多普勒效应及其应用》

平和正兴学校高中部2010－2011学年下学期

1

2

3

篇三：多普勒效应及其应用

摘 要 ................................................................. 1

Abstract ................................................................. 1

引言 ................................................................... 1

1 多普勒效应及表达式 ................................................... 1

1.1 多普勒效应 ........................................................ 1

1.2 声学中多普勒效应 .................................................. 2

1.3 光学（电磁波）中多普勒效应 ........................................ 2

2 多普勒效应的应用 ..................................................... 3

2.1 利用多普勒效应测速度 .............................................. 3

3 结语 ................................................................. 5

参考文献 ............................................................... 5

多普勒效应及其应

摘 要：当波源与接收者有相对径向运动时,接收者收到的频率将异于波源的频率,这就产生了多普勒效应，多普勒效应在声学及在光学中表现为多普勒频移，在光学中多普勒效应为纵向的，但在声学中多普勒效应为横向的。利用多普勒效应测速度，常见的用于医学上测血球的速度，交通上用于测超速度车辆。由此我们可以用多普勒效应测重力加速度，方便人们对未知星球的探测。

关键词：多普勒效应; 频率变化

The doppler effect and its application

Abstract: When the waves and the receiver is relatively radial motion, the receiver receive frequency will be completely different source frequency, it can produce the doppler effect, doppler effect in acoustics and the optical performance is doppler frequency, in optics doppler effect for horizontal, but in the acoustic doppler effect for vertical. Using the doppler effect measurement speed, common used to measure the speed of blood on medicine, transportation vehicles for measuring super speed. Thus, we can use the doppler effect, convenient measured gravity acceleration of unknown planet detection. Key words: Doppler effect; Frequency doppler shift

引言

在日常生活中，当飞驰的火车接近我们时，其汽笛的轰鸣声会非常尖锐刺耳，而当离开我们时汽笛的轰鸣声会一下子低沉下去，汽笛轰鸣声的音调变化是非常明显的，同样的情况还有疾驶警车的警笛声和赛车的发动机声，当波源与接收者有相对径向运动时,接收者收到的频率将异于波源的频率,这种现象称为多普勒效应。它是有奥地利物理学家于1842年首先发现的。多普勒效应是波动过程中共同的特征。在生活各领域有广泛的应用。

1 多普勒效应及表达式

1.1 多普勒效应

由于

勒效应。

现观测频率与波源波源频率不同的现象称为多普

1.2 声学中多普勒效应

在声学中，多普勒效应主要是由于声源或接收者运动产生了所接受到的频率与声源的频率发生了改变，从而声音的强度也随之改变。声学中多普勒效应主要为横向的。

（1）当声源与媒质一起向接收者以速度V运动（如果离开，V就是负值），或声源和媒质不动，而接收者向声源以速度V运动：这是声波对接收者的速度是V?c, 所以接受的频率是：

f?(c?V)??f0(1?M)

式中的?是媒质中的声波波长；f0是声源频率；M?Vc是运动的马赫数。

(2)声源向接收者以速度V 运动，而接收者和媒质不动，或声源不动，媒质和接收者以速度V向声源运动：这时媒质中的波长被压缩至?(c?V)c，所以接收的频率是:

f?f0c(c?V)?f0(1?M).

以上是相向运动，V和M都为正，离开时V和M都为负。

（3）三维关系是指生源和接收者的相对运动不在两者的连接线上，而与连接线成?角时，相当与以上两种情况的频率关系是:

f?f0(1?Mcos?)(接收者运动)

和

f?f0(1?Mcos?)(声源运动)

（4）由于多普勒频移，在亚声速时，在个方向收到的频率在

f0

1?M?f?f0

1?M

范围内。

如果运动为超音速，则频率范围为:

???f??f0

M?1,f0

M?1?f??

1.3 光学（电磁波）中多普勒效应

在光学中，多普勒效应的产生主要是辐射源或接收者运动，使接收到的频率与辐射源的频率有所不同。但光学中多普勒效应不同于声学中的多普勒效应，它主要为纵

向的。

（1）当辐射源相对于观测者以速度v运动时生源和接收者的相对运动不在两者的连接线上，而与连接线成?角，观测者所接收到的光频率v，与辐射源静止是发射的光频率f0的关系：

?(v/c)

f?f021?(vc)cos?

（2）多普勒效应分为纵向一种：

对于纵向多普勒效应，辐射源向着观测者，??0；反之???。这时

f?f01?v/c1?v/c

或

f?f01?v/c1?v/c。

2 多普勒效应的应用

2.1 利用多普勒效应测速度

2.1.1 多普勒效应测速在交通中的应用

电磁波同声波一样，遇到障碍物也要发生反射，多普勒测速雷达就是利用电磁波的这个特性工作的。利用“多普勒现象”，可以知道物体的运动方向和即时速度“多普勒测速雷达”的结构，主要由电磁波发射器、电磁波器、微型电脑以及数码显示器（打印机）组成，当然还需要稳定电源设备。有一种袖珍“测速枪”，外型极像一只手枪，可以非常便地用手拿着，操作十分简单，它也有枪筒、手柄、扳机和电源等部件。有效测速距离为500 ～ 800 米，误差小于2％。

2.1.2 多普勒效应测速在医学上的应用

超声多普勒技术在临床上的应用不断增多，比如近年来迅速发展起来的超声脉冲多普勒检查仪，当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声音频率发生改变，由这种频率偏移可以知道血流的方向和速度，如红细胞朝向探头时，根据多普勒原理，反射的声频则提高，如红细胞离开探头时，反射的声频则降低。通过精密电脑的分析，可以发现很多与病情有关的数据。如图（1）表示利用多普勒效应测血球速度。

血球

图1 利用多普勒效应测血球速度

换能器T发射超声波射于血球，并接收反射波。首先，声波从换能器T射向血球C，血球接收到的频率f为

f?(v?v血cos?)f0v （1）

?为T与血球C连线与血球速度夹v与v血个表示声波在静止介质中的波速和血球速率，

角，f0为超声波发射频率。对于血球将反射波送至换能器，用f1表示换能器接收到

的频率，则

f1?vf(v?v血cos?) （2）

由（1）与（2）得

f1?v?v血cos?v?v血cos?f0

又因v??v血，所以：

v血?v2f0cos?(f1?f0) （3）

医学上就是利用此仪器观察病人的血流速从而来判断疾病所在。其中在（3）公式中用?f?f1?f0表示换能器发出的和接收到的频率差，像这种由于多普勒效应所引起

的附加频移称作多普勒频移。

2.1.3 多普勒效应测速来测重力加速度g

我们可以利用多普勒测速雷达来侧重力加速度，首先我们利用一个可以连续不断发射频率为f0的辐射源，令其从高台上自静止开始做自由落体运动，并且让放在离

高台S米源与水平面成?角的多普勒测速雷达接收辐射源发出的波，经微型电脑处理过的正

在做自由落体运动辐射源的频率f，如图2

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