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第三章 機械波
第4節 多普勒效應及其應用
1.了解多普勒效應的現象；
2.理解多普勒效應產生的原因；
3.了解多普勒效應的應用。
思考：當車或飛機從你身邊疾馳而過的時候, 音調會由高變低。你知道這到底是怎么回事嗎？
【視頻：火車、汽車的笛聲以及飛機的轟鳴聲】
1.定義：由于波源和觀察者之間有相對運動而使觀察者接收到的波的頻率發生變化的現象。它是奧地利科學家多普勒發現的。
多普勒現象模擬圖2
多普勒現象模擬圖1
一、多普勒效應
演 示：蜂鳴器音調的變化
將蜂鳴器固定在一長竹桿的一端，然后用竹桿將蜂鳴器舉起，并在頭上快速旋轉。
【視頻：蜂鳴器音調的變化】
為了進一步理解多普勒效應，可做這樣一個模擬實驗：
1.波源和觀察者相對靜止時，觀察者接收頻率與波源發出頻率的關系？
2.波源和觀察者相對運動時？
（1）相互靠近時？
（2）相互遠離時？
多普勒效應分析：
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
結論：
2.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生多普勒效應
注意：
1.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，觀察者感到頻率發生了變化
2.多普勒效應產生的原因
(1)波源與觀察者相對靜止時,單位時間內觀察者接收到的完整波的個數是一定的,觀察者觀測到頻率等于波源振動的頻率。
(2)波源與觀察者相互靠近時,單位時間內觀察者接收到的完整波的個數增加,觀察者觀測到的頻率大于波源的頻率,即觀察到的頻率增大。
(3)波源與觀察者相互遠離時,單位時間內觀察者接收到的完整波的個數減少,觀察者觀測到的頻率小于波源的頻率,即觀察到的頻率變小。
說明：聲源完成一次全振動，向外發出一個波長的波，頻率表示單位時間內完成的全振動的次數，因此波源的頻率等于單位時間內波源發出的完全波的個數，而觀察者聽到的聲音的音調，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決定的．
只要觀察者與波源發生相對運動，就會產生多普勒效應，觀測到的頻率就大于波源振動的頻率，這種說法對嗎？為什么？
多普勒效應是觀察者與波源間的相對距離發生變化時產生的。
不對，如果觀察者繞著波源做圓周運動，雖然兩者間發生了相對運動，但觀察者接收的頻率與波源發出的頻率依然相等，并未發生多普勒效應。
相對位置 圖示 結論(頻率、音調、波面)
波源S和觀察者A相對靜止 f觀察者＝f波源，音調不變
波源S不動，觀察者A運動，由A→B或A→C 由A→B，f觀察者>f波源，音調升高
由A→C，f觀察者觀察者A不動，波源S運動，由S→S′，接近觀察者或遠離觀察者 波源向哪運動，哪個方向波面被壓縮較密集
接近觀察者，f觀察者>f波源，音調升高
遠離觀察者，f觀察者1.測速度：交通警察使用多普勒測速儀向行進中的車輛發射頻率已知的無線電波，同時測量 的頻率，根據反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。利用多普勒測速儀還可以測量水在海底的流速，為養殖場尋找適合貝類生長的場所。
反射波
知識點二：多普勒效應的應用
2.測血流速度：醫生使用彩色超聲多普勒診斷儀向人體內發射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的 ，就可得血流速度。這種方法俗稱為“彩超”。
頻率變化
3.跟蹤目的物(如導彈、云層等)。
1.關于多普勒效應的敘述，下列說法正確的是（ ）
A.產生多普勒效應的原因是波源頻率發生了變化
B.產生多普勒效應的原因是觀察者和波源之間發生了相對運動且兩者間
距發生變化
C.甲乙兩車相向行駛，兩車均鳴笛，且發出的笛聲頻率相同，乙車中的
某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率
D.波源靜止時，不論觀察者是靜止的還是運動的，觀察者聽到的笛聲頻
率都是相同的
B
2.(多選)如圖所示是一波源O做勻速直線運動時在均勻介質中產生球面波的情況，則（ ）
A.該波源正在移向a點
B.該波源正在移向b點
C.在a處觀察，波的頻率變低
D.在b處觀察，波的頻率變低
AD
3.單音源發生器裝置在小車上，其發音頻率為f0。圖(a)中小車沿一圓形跑道做勻速圓周運動，觀察者甲靜止于圓心處，測得頻率為f1；圖(b)中小車沿直線向左勻速運動，觀察者乙、丙靜止于該直線上，丙在乙的右側，觀察者乙測得頻率為f2，觀察者丙測得頻率為f3，則（ ）
A.f1>f0>f2>f3
B.f1＝f0>f2>f3
C.f1＝f0>f2＝f3
D.f1時而大于f0時而小于f0，f2＝f3
C
4.如圖，安裝在公路旁的多普勒測速儀，它向行駛中的車輛發射已知頻率的超聲波，并接收被車輛反射回來的反射波，當某汽車遠離測速儀時，測速儀接收到的被該汽車反射回來的反射波與測速儀發出的超聲波相比（ ）
A.頻率不變，波速不變
B.頻率變小，波速不變
C.頻率變小，波速變小
D.頻率變大，波速變大
B
5.汽車無人駕駛技術已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應巡航控制系統，它可以控制無人車在前車減速時自動減速、前車加速時自動跟上去。其使用的傳感器主要是毫米波雷達，該雷達會發射和接收調制過的無線電波，再通過因波的時間差和多普勒效應造成的頻率變化來測量目標的相對距離和相對速度。若該雷達發射的無線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為f′，則（ ）
A.當f＝f′時，表明前車與無人車速度相同
B.當f＝f′時，表明前車一定處于靜止狀態
C.當f′>f時，表明前車在加速行駛
D.當f′A
多普勒效應
跟蹤目的物
測量汽車速度
形成原因：相對運動
多普勒效應的應用
測血液流速
現象
多普勒效應

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