2024年高中物理新教材（人教版2019）同步精品讲义 选择性必修第一册 第3章 5　多普勒效应 含解析

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5　多普勒效应
[学习目标]　1.知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应的形成原因(重点)。2.了解多普勒效
应在生活中的应用，会用多普勒效应解释一些物理现象(重点)。
一、多普勒效应
1．多普勒效应
波源与观察者相互靠近或者相互远离时，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，1 s 内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观测到
的频率等于波源振动的频率。
(2)当波源与观察者相互接近时，1 s 内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加(选填“增加”
或“减少”)，观测到的频率增大(选填“增大”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远
离时，观测到的频率减小(选填“增大”或“减小”)。
只要观察者与波源发生相对运动，就会产生多普勒效应，观测到的频率就大于波源振动的频
率，这种说法对吗？为什么？
答案　不对，如果观察者绕着波源做圆周运动，虽然两者间发生了相对运动，但观察者接收
的频率与波源发出的频率依然相等，并未发生多普勒效应。
1．相对位置变化与频率的关系
相对位置 图示 结论(频率、音调、波面)
波源 S和观察者 A相对静止 f观察者＝f波源，音调不变
波源 S不动，观察者运动，由
A→B或A→C
由A→B，f观察者>f波源，音调升高
由A→C，f观察者<f波源，音调降低
观察者 A不动，波源 S运
动，由 S→S′，接近观察者
或远离观察者
波源向哪运动，哪个方向波面被
压缩较密集
接近观察者，f观察者>f波源，音调升
高
远离观察者，f观察者<f波源，音调降
低
2.成因归纳
(1)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。
(2)发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是观察者接收到的频率发生了变化。
(1)观察者与声源间没有相对运动也可能产生多普勒效应。(　×　)
(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)多普勒效应是由于波的干涉引起的。(　×　)
(4)当观察者远离波源运动时，观察者接收到的波的频率变小。(　√　)
(5)甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客
听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率。(　×　)
例1　如图甲所示，某同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，如图乙，
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，她感觉哨声音调变低
B．女同学从 E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
C．女同学在点 C向右运动时，她感觉哨声音调不变
D．女同学在点 C向左运动时，她感觉哨声音调变低
答案　D
解析　根据多普勒效应，靠近声源时，哨声音调变高，远离声源时，哨声音调变低，所以
A、B、C错误，D正确。
例2　(2022·苏州市质检)如图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________(选填“A”“B”“C”或“D”)点。
(3)观察到波的频率最低的点是________(选填“A”“B”“C”或“D”)点。
答案　(1)D　(2)A　(3)B
解析　(1)该图表示的是多普勒效应，正确选项为 D。
(2)从波长变化情况来看，波源正在移向 A点。
(3)由于波源远离 B点，所以观察到波的频率最低的点是 B点。
例3　一频率为 600 Hz 的声源以 20 rad/s 的角速度沿一半径为 0.8 m 的圆周(圆心为 O点)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，如图所示，则观察者
接收到(　　)
A．声源在 A点时发出声音的频率等于 600 Hz
B．声源在 B点时发出声音的频率等于 600 Hz
C．声源在 C点时发出声音的频率等于 600 Hz
D．声源在 D点时发出声音的频率小于 600 Hz
答案　B
解析　根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率大于声源的频率，
当声源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，将声源运动到
A、B、C、D四个点时，画出来相对于观察者的速度方向，可以得到声源在 A点有接近观察
者的趋势，声源在 C点有远离观察者的趋势，声源在 B、D两点的速度方向垂直 O点与观察
者的连线，所以在 B、D两点，观察者接收到的频率就等于声源的频率，而在 A点观察者接
收到的频率大于声源的频率，在 C点观察者接收到的频率小于声源的频率，故选 B。
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