一、教学目标

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,知道它是在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.

二、重点难点

重点:多普勒效应及产生的原因.

难点:对多普勒效应的解释.

三、教学过程:

我们在前面的讨论中,波源和观察者都是相对介质静止的,波源的频率和观察者感觉到的频率是相同的,若波源或观察者或它们两者均相对介质运动,则视察者感觉到的频率f和波源的真实频率f一般并不相同,这种现象称为多普勒效应.火车入站,笛声较高,火车出站,笛声较低,就是这种现象.

(一)多普勒效应

【演示】制作的课件:听行驶中火车的汽笛声

1.现象:当火车向你驶来时,感觉音调变高;当火车离你远去时,感觉音调变低(音调由频率决定,频率高音调高;频率低音调低).

2.多普勒效应:由于波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.

3.多普勒效应的成因: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.

【演示】制作的课件:波源和观察者间的相对运动跟观察者间接收到的频率关系.

(1)当波源和观察者相对介质都静止不动.即二者没有相对运动时:

单位时间内波源发出几个完全波,观察者在单位时间内就接收到几个完全波.观察者接收到的频率等于波源的频率.

(2)当波源和观察者有相对运动时,观察者接收到的频率会改变.

①波源相对介质不动,观察者朝波源运动时(或观察者不动,波源朝观察者运动时)观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多,即接收到的频率增大.

②波源相对介质不动,观察者远离波源运动时(或观察者不动,波源远离观察者运动时)观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少,即接收到的频率减小.

总之:当波源与观察者有相对运动时,如果二者相互接近,观察者接收到的频率增大;如果二者远离,观察者接收到的频率减小.

【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.

4.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.

(二)多普勒效应的应用

1.根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢,以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向等.

2.红移现象:在20世纪初,科学家们发现许多星系的谱线有红移现象,所谓红移现象,就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移,这种现象可以用多普勒效应加以解释:由于星系远离我们运动,接收到的星光的频率变小,谱线就向频率变小(即波长变大)的红端移动.科学家从红移的大小还可以算出这种远离运动的速度.这种现象,是证明宇宙在膨胀的一个有力证据.

【小结】多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率发生变化的现象,它是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的.

【作业】课本P25习题A组1~3

四、课堂跟踪反馈

1.关于多普勒效应,下列说法正确的是( )

A.多普勒效应是由于波的干涉引起的

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.只有声波可以产生多普勒效应

2.当火车进站鸣笛时,我们在车站听到的声调( )

A.变低

B.不变

C.变高

D.不知声速和火车车速,不能判断

3.由于波源和观察者之间有,使观察者感到频率发生变化的现象,叫做多普勒效应.

4.当波源与观察者有相对运动时,如果两者相互接近,观察者接收到的频率将_______波源频率;如果两者远离,观察者接收到的频率将_____被源频率(填大于等于或小于)

参考答案

1.C 2.C 3.相对运动 4大于 小于