多普勒效应.ppt

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1、【问题问题】音调的高低与什么有关？音调的高低与什么有关？乐律乐律C 调音阶中各音的频率调音阶中各音的频率 音调由频率决定，频率越高音调越高音调由频率决定，频率越高音调越高 唱名唱名doremifasollasido高高频率频率Hz264 297 330 352 396 440 495 5281.生活实例生活实例【问题问题】是什么使我们听到的声音是什么使我们听到的声音的频率发生了变化？的频率发生了变化？1.生活实例生活实例这一现象是奥地利科学这一现象是奥地利科学家多普勒在家多普勒在1842年提出年提出并作出解释的。并作出解释的。这种由于波源和观察者之间有这种由于波源和观察者之间有相对相对运动，运

2、动，使观察者感觉到频率变化的使观察者感觉到频率变化的现象，叫现象，叫多普勒效应。多普勒效应。（18031853）【实验结论实验结论】声源靠近观察者时音声源靠近观察者时音调变高，声源远离观察者时音调变调变高，声源远离观察者时音调变低。低。2.实验观察实验观察 1.蜂鸣器静止时的音调有无变化？蜂鸣器静止时的音调有无变化？2.蜂鸣器快速运动的过程中音调有何蜂鸣器快速运动的过程中音调有何变化？变化？1.什么叫波源的频率？由什么决定？什么叫波源的频率？由什么决定？2.波源完成一次全振动，波传播多远？波源完成一次全振动，波传播多远？3.波长、波速和频率的关系？波速由什么决定？波长、波速和频率的关系？波速由

3、什么决定？4.什么叫观察者的接收频率？什么叫观察者的接收频率？观察者的接收频率：观察者的接收频率：观察者在单位时间内观察者在单位时间内接收到完全波的个数。接收到完全波的个数。波源的频率：波源的频率：单位时间内波源发出完全单位时间内波源发出完全波的个数。波的个数。波源的运动情况观察者运动情况频率的关系观观察察者者接接收收频频率率波波源源的的频频率率静止静止静止静止静止静止静止静止静止静止静止静止靠近波源靠近波源靠近观察者靠近观察者远离波源远离波源远离观察者远离观察者波源观察者ff波源观察者ff(2)观察者远离波源运动时观察者远离波源运动时波源观察者ff3.观察者相对介质静止，波源相对介质运动观察

4、者相对介质静止，波源相对介质运动【问题问题】想一想波源运动起来以后想一想波源运动起来以后形成的波面是什么形状？形成的波面是什么形状？【实验验证实验验证】水波的多普勒效应水波的多普勒效应结论：结论：（1）波源靠近观波源靠近观察者察者（2）波源远离观波源远离观察者察者3.观察者相对介质静止，波源相对介质运动观察者相对介质静止，波源相对介质运动 波源观察者ff波源观察者ff波源的运动情况观察者运动情况频率的关系静止静止静止静止观观察察者者接接收收频频率率波波源源的的频频率率静止静止靠近波源靠近波源静止静止远离波源远离波源靠近观察者靠近观察者静止静止远离观察者远离观察者静止静止【思考题思考题】波源向观

5、察者运动和观察者向波源波源向观察者运动和观察者向波源运动，都会发生频率变大的多普勒运动，都会发生频率变大的多普勒效应，这两种情况的实质一样么？效应，这两种情况的实质一样么？【问题问题】光波和电磁波是否也会发光波和电磁波是否也会发生多普勒效应？生多普勒效应？多普勒效应是一切波共有的特性。多普勒效应是一切波共有的特性。1.车辆测速：车辆测速：1.车辆测速：车辆测速：0v2.彩超彩超 多普勒颈脑血液测速仪多普勒颈脑血液测速仪2.彩超彩超3.光波的多普勒效应光波的多普勒效应“红移现象红移现象”是证明宇宙在是证明宇宙在膨胀的一个有力证据膨胀的一个有力证据通过这节课的学习，通过这节课的学习，你有哪些感触和

6、收获？你有哪些感触和收获？课下请同学们通过多种途径调查多普课下请同学们通过多种途径调查多普勒效应的应用都渗透到哪些领域，并勒效应的应用都渗透到哪些领域，并从中选出一个你最感兴趣的应用做进从中选出一个你最感兴趣的应用做进一步的研究，写一篇小论文或做成一步的研究，写一篇小论文或做成PPT课件。课件。多多普普勒勒天天气气雷雷达达应用应用:多普勒水流测速仪多普勒水流测速仪超声波超声波 胎儿的超声波影象（假彩色胎儿的超声波影象（假彩色）20000Hz的声波的声波超音速的子弹超音速的子弹在空气中形成在空气中形成的激波的激波（马赫数为（马赫数为2）应用应用:美国美国AH-64“阿帕奇阿帕奇”直升机直升机 多

7、普勒导航系统多普勒导航系统法国幻影法国幻影2000战斗机战斗机应用应用:四、冲击波四、冲击波 usv utSvS vSt 马赫锥马赫锥uvS 20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了 旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离 r成正比，即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀物质密度一直在变小.由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物.因而1948年伽莫夫（G.Gamow）和他的同事们提出大爆炸

8、宇宙模型.20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天文 学家称为宇宙的标准模型.5）冲击波（激波）冲击波（激波)如果波源的速度等于波的速度，波源总在波阵如果波源的速度等于波的速度，波源总在波阵面上面上能量聚集区能量聚集区声障声障 如果波源的速度等大于波的速度，波源总在波阵如果波源的速度等大于波的速度，波源总在波阵面前面面前面冲击波冲击波uttVssVusin马赫角马赫角马赫数马赫数=uVs飞机冲破声障时将发出巨大声响，造成燥声污染飞机冲破声障时将发出巨大声响，造成燥声污染五、多普勒效应的应用：五、多普勒效应的应用：例例2 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率利用多普勒效应

9、监测车速，固定波源发出频率为为 的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为为 .已知空气中的声速为已知空气中的声速为 ，求求车速车速.kHz100kHz1101ms330u0v解解 1）车为接收器车为接收器uu0v2）车为波源车为波源svuus0vvuu车速车速1s0hkm8.56uvv 多普勒效应在当代生活中有十分广泛的应用，课上我们只是介绍了一部分。课下请同学们通过多种途径调查多普勒效应的应用都渗透到哪些领域，并从中选出一个你最感兴趣的应用做进步的研究，写一篇小论

10、文。若是波速恰好等於波源移动的速率时，则 超音速飞机会产生两道震波，如右上图所示 应用应用:最先进的警用测速仪器最先进的警用测速仪器1.1.有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判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断火车的运动方向和快慢.2.2.有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声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判断飞行的炮弹是接近还是远去.3.3.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频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，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，由此可指示汽车接收到的频率

11、发生变化，由此可指示汽车的速度的速度.4.4.由地球上接收到遥远天体发出的光波的频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率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度度.5.5.医生向人体内发射频率已知的超声波，超声医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度这反射波的频率变化，就能知道血流的速度这种方法俗称种方法俗称“彩超彩超”，可以检查心脏、大脑和，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变眼底血管的病变 6.6.军事应用军事应用(E-3“(E-3“望楼望楼”预警机预警机)脉冲多普勒脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪雷达，多谱勒导航仪vtN观察者与波源都静止观察者与波源都静止tNvff源接1v vtN（+）波源静止，观察者朝波源以速度波源静止，观察者朝波源以速度v1v1接近接近111tv vv vvNffv fv1源接源+=()222vtvtvtvtNfvvv Tvvff观察者静止，波源朝观察者以速度观察者静止，波源朝观察者以速度v2v2接近接近2tNvffvv接2v T