一、教學目標

1.知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別.

2.知道什么是多普勒效應,知道它是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象.

3.了解多普勒效應的一些應用.

二、重點難點

重點:多普勒效應及產(chǎn)生的原因.

難點:對多普勒效應的解釋.

三、教學過程:

我們在前面的討論中,波源和觀察者都是相對介質靜止的,波源的頻率和觀察者感覺到的頻率是相同的,若波源或觀察者或它們兩者均相對介質運動,則視察者感覺到的頻率f和波源的真實頻率f一般并不相同,這種現(xiàn)象稱為多普勒效應.火車入站,笛聲較高,火車出站,笛聲較低,就是這種現(xiàn)象.

(一)多普勒效應

【演示】制作的課件:聽行駛中火車的汽笛聲

1.現(xiàn)象:當火車向你駛來時,感覺音調(diào)變高;當火車離你遠去時,感覺音調(diào)變低(音調(diào)由頻率決定,頻率高音調(diào)高;頻率低音調(diào)低).

2.多普勒效應:由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應.

3.多普勒效應的成因:聲源完成一次全振動,向外發(fā)出一個波長的波,頻率表示單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù),因此波源的頻率等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù),而觀察者聽到的聲音的音調(diào),是由觀察者接收到的頻率,即單位時間接收到的完全波的個數(shù)決定的.

【演示】制作的課件:波源和觀察者間的相對運動跟觀察者間接收到的頻率關系.

(1)當波源和觀察者相對介質都靜止不動.即二者沒有相對運動時:

單位時間內(nèi)波源發(fā)出幾個完全波,觀察者在單位時間內(nèi)就接收到幾個完全波.觀察者接收到的頻率等于波源的頻率.

(2)當波源和觀察者有相對運動時,觀察者接收到的頻率會改變.

①波源相對介質不動,觀察者朝波源運動時(或觀察者不動,波源朝觀察者運動時)觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)增多,即接收到的頻率增大.

②波源相對介質不動,觀察者遠離波源運動時(或觀察者不動,波源遠離觀察者運動時)觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)減少,即接收到的頻率減小.

總之:當波源與觀察者有相對運動時,如果二者相互接近,觀察者接收到的頻率增大;如果二者遠離,觀察者接收到的頻率減小.

【注意】在多普勒效應中,波源的頻率是不改變的,只是由于波源和觀察者之間有相對運動,觀察者感到頻率發(fā)生了變化.

4.多普勒效應是波動過程共有的特征,不僅機械波,電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應.

(二)多普勒效應的應用
1.根據(jù)汽笛聲判斷火車的運動方向和快慢,以炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向等.

2.紅移現(xiàn)象:在20世紀初,科學家們發(fā)現(xiàn)許多星系的譜線有"紅移現(xiàn)象",所謂"紅移現(xiàn)象",就是整個光譜結構向光譜紅色的一端偏移,這種現(xiàn)象可以用多普勒效應加以解釋:由于星系遠離我們運動,接收到的星光的頻率變小,譜線就向頻率變小(即波長變大)的紅端移動.科學家從紅移的大小還可以算出這種遠離運動的速度.這種現(xiàn)象,是證明宇宙在膨脹的一個有力證據(jù).

【小結】多普勒效應是指由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象,它是奧地利學家多普勒在1842年發(fā)現(xiàn)的.

【作業(yè)】課本P25習題A組1~3

四、跟蹤反饋

1.關于多普勒效應,下列說法正確的是( )

A.多普勒效應是由于波的干涉引起的

B.多普勒效應說明波源的頻率發(fā)生改變

C.多普勒效應是由于波源與觀察者之間有相對運動而產(chǎn)生的

D.只有聲波可以產(chǎn)生多普勒效應

2.當火車進站鳴笛時,我們在車站聽到的聲調(diào)( )

A.變低

B.不變

C.變高

D.不知聲速和火車車速,不能判斷

3.由于波源和觀察者之間有,使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象,叫做多普勒效應.

4.當波源與觀察者有相對運動時,如果兩者相互接近,觀察者接收到的頻率將_______波源頻率;如果兩者遠離,觀察者接收到的頻率將_____被源頻率(填"大于""等于"或"小于")

參考答案

1.C 2.C 3.相對運動 4大于 小于

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