多普勒效应1
多普勒效应
【基础知识诱思】
大家坐过火车吗？当我们站在站台上等火车时，会听到火车的鸣笛，随着火车离你越来越近，你注意到汽笛声的音调改变了吗？如何改变？（如果仔细听我们能听到汽笛声越来越刺耳，音调变高），如果你没坐过火车，大家一定见过马路上的宣传车，当宣传车向你驶来或离你而去时，你注意到扬声器发出的声音变化了吗？（音调变化）．这种现象在物理上我们称之为多普勒效应，是由于波源和观察者之间有相对运动引起的．
【重点难点解读】
问题一：多普勒效应的原因
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；而听者听到的声音的音调，是由听者接收到的频率，即单位时间内接收到的波的全振动个数决定的．
当波源和听者相对静止时，波源单位时间内发出几个完全波，听者在单位时间内就接收到几个完全波，听者接收到的频率等于波源的振动频率，如果波源频率稳定不变，听者听到的声音的音调不会改变．
当波源和听者之间有相对运动，使两者距离发生变化时，听者接收到的波的频率和波源的振动频率就不同：
（1）若波源相对介质不动，听者朝波源运动（或听者不动，波源向听者运动）时，听者在单位时间内接收到的完全波的个数会增加，因而接收到的频率增大，音调听起来会比波源与观察者相对静止时的音调偏高，如火车进站的汽笛声．
（2）若波源相对介质不动，听者远离波源运动（或听者不动，波源远离听者运动）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，所以声音听起来音调就会变低，如列车出站时的汽笛声．
问题二：多普勒效应的应用
多普勒效应可用于观测天体的运动，在地球上，可通过接收遥远天体发出的光的频率判断天体是靠近地球还是远离地球运动，以及相对于地球的运动速度．科学家正是以这种方法测出了天空中最亮的星——天狼星正以75km ／s 的速度远离地球．
【解题技法点拨】
如何计算接收到的频率？
设波源的频率为f 0，在介质中的传播速度为v ，观察者接收到的频率为f ．
（1）波源相对介质静止，观察者以速度v 0相对波源运动，则观察者接收到的频率f ＝f 0（v v v 0±），“+”表示观察者走向波源，“-”表示观察者离开波源.
（2）观察者相对介质静止，波源以速度v s 相对观察者运动，则观察者接收到的频率f ′=f 0（s
v v v ±），“+”表示波源离开观察者，“-”表示波源向观察者运动. 相向运动：f ′=f 0（s
v v v v -+0） 背向运动：f ′=f 0（
s v v v v +-0） 例 两列火车以20m ／s 的速度迎面开来又错车离去，甲车汽笛声为2500Hz ，问乙车中乘客听到
汽笛声有什么变化？
点拔：两车迎面相遇时，乙车中乘客接收到汽笛声的频率是：f ′=v
v v v -+00·f ＝250020
34020340?-+Hz=2813Hz 错车后，乙车中乘客接收到的频率为：
f ′=v
v v v +-00·f =2034020340+-×2500Hz=2222Hz 错车前后乙车中乘客听到汽笛声音调降低．
答案：听到汽笛声音调降低了很多．
【经典名题探究】
考点一：多普勒效应的原理
例1 图10．7-1所示，为一波源O 做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情形，则（ ）
A ．该波源正在移向a 点
B ．该波源正在移向b 点
C ．在a 处观察波的频率变低
D ．在b 处观察波的频率变低
分析：本题考查多普勒效应的产生原因，波源在某位置产生一列波面后，该波面以该位置为球心，以波速作为传播速度向外传播，反之由波面可确定该波源的位置；波面半径大，表示产生时间较早，传播的时间较长，由图可知，波源正向a 移动，故A 选项正确，B 选项错；由于观察者不动，故波面经过观察者时速度等于波速，而在a 处观察时，相邻波面间距比波源不动时间距小，因而经过观察者时时间间隔短，频率较大，同理在b 处时间间隔长，频率低，故C 错D 正确．
答案：AD
探究：设想您随同一个波峰一起远离波源，则您接收到的频率如何改变？（提示：变低）
姊妹题 如图10．7－2所示，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，则（ ）
（1）该图表示（ ）
A ．干涉现象
B ．衍射现象
C ．反射现象
D ．多普勒效应
（2）波源正移向（ ）
A ．A 点
B ．B 点
C ．C 点
D ．D 点
（3）观察到的频率最低点是（ ）
A ．A 点
B ．B 点
C ．C 点
D ．D 点
答案：（1）D （2）A （3）B
考点二：多普勒效应发生时接收的频率的计算
例2 以速度v ＝20m ／s 奔驰的列车，鸣笛声的频率为275Hz ，已知空气中声速为v 0＝340m ／s ．求：
（1）当列车驶来时，站在铁路旁的观察者听到的笛声的频率是多少？
（2）当列车驶去时，站在铁路旁的观察者听到的笛声的频率是多少？
分析：本题考查多普勒效应产生的频率的计算，分两种情况，则有：（1）观察者相对于介质静止，波源以速度v 向观察者运动，若以介质为参考系，波长将缩短为λ′=v 0T-vT=（v 0-v ）T ，则观察者听到的频率为
f ′=v v v v -='000λf =20
340340-×275Hz=292Hz （2）同理，当列车驶去时，观察者听到的频率为
f ′=v
v v v +='000λ·f =20340340+×275Hz=260Hz 答案：（1）292Hz （2）260Hz
探究：你知道科学家是如何知道宇宙中某一星系是远离还是靠近地球，以及如何知道地球与星系的相对运动速度的吗？
姊妹题 如果接收器接收到的声音的频率只是声源频率的三分之一，则声源必须以声速的几倍远离还是靠近接收器运动？
答案：以2倍声速远离接收器．
【思维误区诊断】
易错点：多普勒效应产生的原因是波源和观察者的相对位置发生变化而引起的观察者听到的波频率的改变，而非波源频率的实际变化．往往认为波源频率也变了而致错．
例 以下关于多普勒效应的说法正确的是（ ）
A ．产生多普勒效应时，波源的振动频率一定发生了变化
B ．产生多普勒效应时，波源的振动频率并未改变
C ．多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化
D ．人与波源有相对运动时，观察到的频率一定发生变化
[误点诊断] 错选A ．听起来声源的频率发生变化，则一定是声源的振动频率改变，所以A 正确在错；同一性质的波在同种介质中的波速相同，C 错；振动频率取决于波源，与观察者无关，观察到频率不会改变对错．造成错误的根本原因是对多普勒效应产生原因认识不清．
[名师批答] 产生多普勒效应的前提是波源和观察者的相对位置发生了变化，而波源的频率未变，所以A 错B 正确；波源和观察者作置的改变不一定会发生多普勒效应，例如绕波源圆周运动时不会发生多普勒效应，D 错，C 正确．多普勒效应的实质是听到的频率变化而非波源频率变化．
答案：BC
【同步达纲练习】
[基础知识]
1．关于多普勒效应，下列说法正确的是（）
A．多普勒效应是由波的干涉引起的
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和观察者之间有相对运动而产生的
D．只有声波才可产生多普勒效应
2．关于多普勒效应下列说法中正确的是（）
A．只有声波才有多普勒效应B．光波也有多普勒效应
C．只有机械波才有多普勒效应D．电磁波不能发生多普勒效应
3．下列哪些现象是多普勒效应引起的（）
A．远去的汽车声音越来越小
B．炮弹迎面飞来，声音刺耳
C．火车离你而去，音调变低
D．大风中，远处人的说话声时强时弱
4．如图10．7－3所示，波源S不动，每秒发出30个完全波，观察者1s内由位置A移到位置B，则观察者每秒将接收到完全波的个数是（）
A．28 B．29 C．30 D．31
5．地面上一观察者听到的飞机声音频率是飞机振动频率的2倍，若声速为340m／s，则飞机（）A．靠近观察者飞行，速度为680m／s
B．远离观察者飞行，速度为340m/s
C．靠近观察者飞行，速度为170m／s
D．远离观察者飞行，速度为680m／s
6．火车驶近我们时，汽笛的音调听起来比火车静止时汽笛的音调；这时人耳感觉到的频率比汽笛发出的频率.
7．某人乘火车由甲地去乙地，途中此人乘坐的列车超过一货运列车，超车时听到货运列车发出的笛声频率为f1；此人乘坐的列车以后又与迎面驶来的一列客车错车，听到客车驶近时的笛声频率为f2，已知我们生产的机车发出的笛声相同，则f1与f2的大小关系是f1f2．（此人乘坐的列车一直在向前行驶）
8．有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断出火车的运动方向和快慢，怎样判断？
9．某人造地球卫星发出频率为108Hz的无线电信号，地面接收站接收到的信号频率增大了2400Hz．已知无线电讯号在真空中的传播速度为c＝3.0×108m／s，试估算人造卫星朝地面接收站方向的运动速度．
[能力提升]
1．一个固定的声源发出频率为f0的声波，一个人向波源走去，他感觉到的频率为f，那么（）A．f＞f0B．f＜f0 C．f=f0D．不能确定
2．声音从声源发出以后，由近及远传播，则在传播过程中下述说法正确的是（）
A．波速不断减小B．频率不断减小
C．波长不断减小D．振幅不断减小
3．下述说法中正确的是（）
A．沿与两个完全相同的发声器平行的直线走，听到的声音忽大忽小，这是波的干涉现象
B．在大树前说话，大树后面的人可以听到，这是波的衍射现象
C．大街上警车尖叫着从行人旁急驰而过，行人听到警笛声音调由高变低这是声音的多普勒效应D．发声的电铃放在真空罩里，外面听不到声音，这是因为电铃在真空中不能振动
4．有一种用钢丝操纵做圆周飞行的模型飞机，装有发动机作动力．操纵者站在圆心，在他听到
的发动机工作时发出的声音是平稳不变的，场边观察者听到的声音是忽高忽低地做周期性变化的，这是（ ）
A ．波的反射现象
B ．波的衍射现象
C ．波的干涉现象
D ．波的多普勒效应
5．如图10．7－4所示，一个波源O 做匀速直线运动时在均匀介质中产生的球面波的情况，该波源正在移向（ ）
A ．a 点
B ．b 点
C ．c 点
D ．d 点
6．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 波源频率．（填“大于”、“等于”或“小于”）
7．某处正在报警的警钟每隔0．5s 响一次，一个人正坐在汽车里以60km ／h 速度向着警钟行驶，已知声音在空气中的速度为330m ／s ，则这个人在1分钟内能听到几次警钟响？
8．火车以20m ／s 的速度向一静止的观察者驶近，机车鸣汽笛2s 之久，声速为340m ／s ，问：
（1）观察者听到的汽笛声持续多久？
（2）如果火车以同样的速度从观察者身边驶过，则观察者前后听到的声音的频率之比是多少？
【参考答案】
[基础知识]
1．C 2．B 3．BC 4．D 5．C 6．高增大了 7．＜
8．当铁路工人听到的汽笛声的音调高于火车静止时的汽笛声音调时，火车正向自己所处位置驶来；同样，如果听到的音调低于静止时的音调，则火车正在远去；若听到的音调越高，则火车靠近的速度越大，若听到的汽笛声音调越低，则火车远去的速度越大．
9．约7200m ／S
[能力提升]
1．A 2．D 3．ABC 4．D 5．A 6．大于、小于
7．126次分析：本题关键是理解波源不动而观察者运动时，多普勒效应产生的原因.每分钟警钟
响的次数n 0=5
.060=120次,如果人不动，则能听到120次,当1min 内人向波源移动?s=v 车t=1000×1m=1000时，由于每相邻钟声相距s 0=vT=330×0.5m=165m ，则在?s=1000m 距离内，有n ′=165
10000=?s s 个≈6个正在传播的波被人耳接收到.所以人听到126声警钟响. 8．1.88s 9：8 分析：（1）若火车不动，则火车鸣笛2s 时，声波前后相距680m ，由于火车以20m ／s 的速度前进，所以火车从鸣笛开始在2s 内前进了40m ，所以该声波s ＝680m-40m ＝640m ；观察者听到所用时间t=340
640s=1.88s. （2）设火车发出的汽笛声的频率为f 0，则向观察者行驶时，观察者听到的频率
f 1=0032034020f f v v =-；当火车远离观察者行驶时，观察者听到的频率f 2=00360
34020f f v v =+. 所以f 1:f 2=.8:9360340:32034000=f f
多普勒效应的研究
多普勒效应的研究 一、实验目的： 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，由显示屏显示V －t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： a.匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第2定律。 b.自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。 c.简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 d.其它变速直线运动。 二、实验仪器： 多普勒效应综合实验仪。 三、实验原理： 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为： f = f 0（u+V 1 cosα 1 ）/（u–V 2 cosα 2 ）（1） 式中f 0为声源发射频率，u为声速，V 1 为接收器运动速率，α 1 为声源与接收 器连线与接收器运动方向之间的夹角，V 2为声源运动速率，α 2 为声源与接收器 连线与声源运动方向之间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为：
f = f （1+V/u）（2） 当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。 若f 保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f-V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验 点作直线，其斜率应为 k=f 0/u ，由此可计算出声速 u=f /k 。 由（2）式可解出： V = u（f/f – 1）（3） 若已知声速u及声源频率f ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 实验内容及步骤： 1、实验仪的预调节 实验仪开机后，首先要求输入室温，这是因为计算物体运动速度时要代入声速，而声速是温度的函数。 第2个界面要求对超声发生器的驱动频率进行调谐。调谐时将所用的发射器与接收器接入实验仪，2者相向放置，调节发生器驱动频率，并以接收器谐振电流达到最大作为谐振的判据。在超声应用中，需要将发生器与接收器的频率匹配，并将驱动频率调到谐振频率，才能有效的发射与接收超声波。 2、验证多普勒效应并由测量数据计算声速 将水平运动超声发射/接收器及光电门、电磁铁按实验仪上的标示接入实验仪。调谐后，在实验仪的工作模式选择界面中选择“多普勒效应验证实验”，按确认键后进入测量界面。用键输入测量次数6，用键选择“开始测试”，再次按确认键使电磁铁释放，光电门与接收器处于工作准备状态。
大学物理实验多普勒效应
多普勒效应实验报告 学院化学与生物工程学院班级化学1701 学号姓名 一、实验目的与实验仪器 实验目的 1、了解多普勒效应原理，并研究相对运动的速度与接收到的频率之间的关系。 2、利用多普勒效应，研究做变速运动的物体其运动速度随时间的变化关系，以及机械 能转化的规律。 实验仪器 ZKY-DPL-3多普勒效应综合实验仪、电子天平、钩码等。 二、实验原理 （要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式） 1、声波的多普勒效应 当声源相对介质静止不动时，声波的频率f0，波长λ0以及波速U0表示为 f0=U0/λ0 则观测频率f、观测波长λ和观测波速U的关系 f=U/λ 当接收器以一定的速率向声源移动时U=U0+V0，则 f=（U0+V0）/λ０ 联立，得f=（U0+V0）/λ０=（f0λ0）/λ0=（1+V/U0）f0 当声源以一定的速率向接收器移动时V =U0-V0，则 f’=U’/λ’=U0/( U0-V0)/T= U0/( U0-V0) f 当声源与接收器运动如图时 f=（U0+V1COSθ１）/( U0-V2 COSθ２) 2、马赫锥 ａ＝arcsin（U０／V０）＝arcsin（１／M） U０为波速，V为飞行器速率，ａ为马赫角，M为Ｖ／Ｕ０马赫数
3、天文学中的多普勒效应 观察两波面的时间 ｔ＝（λｃ／（C+Vｃ））／（１／（１－Ｖ２ｃ／Ｃ２ｃ）１／２） ＝（１－Ｖ２ｃ／Ｃ２ｃ）１／２／（（１＋Ｖｃ／Ｃｃ）ｆｃ） 三、实验步骤 （要求与提示：限400字以内） １、超声波的多普勒效应 （１）、组装仪器 （２）、打开实验控制箱，调至室温，记录共振频率ｆ０ （３）、选择多普勒效应验证实验 （４）、修改测试总数 （５）、为仪器充电，确定失锁指示灯处于灯灭状态 （６）、选定滑车速率，开始测试 （７）、选择存入或者重测 （８）、重新选择速度，重复（６）、（７） （９）、记录实验数据 ２、用多普勒效应研究恒力下物体的运动规律 （１）、测量钩码质量和滑车质量 （２）、连接仪器 （３）、选中变速运动测量 （４）、修改测量总次数 （５）、选中开始测试，立即松开钩码 （６）、记录测量数据 （７）、改变砝码质量，重复（１）到（６） 四、数据处理 （要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片） 表4.12-1 多普勒效应的验证与声速的测量 t c = 24 ℃f0 = 40001 Hz 次数i 1 2 3 4 5 v/(m/s) 0.41 0.59 0.75 0.87 0.98 Fi/Hz 40049 40070 40089 40103 40116
新课标粤教版3-4选修三2.5《多普勒效应》WORD教案1
多普勒效应 一、教学目标： 1、知识目标 (1)知道波源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。 2、能力目标： (1)通过视频播放、多媒体演示观察体会，提高生活物理观察能力和正确表述生活 物理现象的能力。 (2)通过改变波源与观察者距离变化，培养学生利用变量控制法分析问题的能力。 (3)熟悉和适应课堂教学中运用现代信息技术的环境。 3、情感目标： (1)培养合作与分享的学习习惯。 (2)体验生活物理，激发学习科学知识的热情。 二、学情分析： 本课是高中物理教材第十章第八节的内容，是机械波形成和传播、干涉、衍射的后续内容，学生已经具备了声调、波速、波长、频率、周期等基本概念的相关知 识，懂得机械波在均匀介质中匀速传播。建议在学习新课之前复习一下相关概念 教学方法: 结合多媒体手段进行探究式教学。 四、教学重点、难点： 重点：波源的频率和观察者接收到的频率的区别，多普勒效应概念的理解。 难点：波源的频率和观察者接收的频率不同的原因。 五、教学仪器[来源:学 _科 _网 Z_X_X_K] 计算机一台、投影仪、自制《多普勒效应》课件 六、教学设计思想： 《多普勒效应》是继波的干涉、衍射现象后的又一波动过程共有现象，是高中物理教材中新增内容，体 现了生活物理的重要性。本节课力图贯彻“以学生发展为 本”的教学理念，在课堂教学模式上有所突破，同时根据学生认识过程而致力于教 学环节的设计，使学生掌握基础知识，提高基本能力。 首先注意创设学习情景，安排了火车、飞机运动的生活物理实例，让学生再次 感受生活经验，激发学生的学习兴趣，形成良好的学习动机。 在教学手段方面充分运用现代信息技术的平台，在实验图片的基础上，以多媒体动画课件交互地展示波源和观察者各种情况下运动而引起观察者接收频率不同的过程，提高观察和思维训练的效果，培养学生学会利用变量控制法研究问题。同时设计一定量的学生活动与合作学习，使学生在体验和探究的基础上得出结论。
多普勒效应综合实验
多普勒效应综合实验 【引言】 当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f -V 关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V -t 关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： （1）自由落体运动，并由V -t 关系直线的斜率求重力加速度。 （2）简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 （3）匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 （4）其它变速直线运动。 【实验原理】 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f 为： 2 21 10cos -cos ααV u V u f f +? = （1） 式中f 0为声源发射频率，u 为声速，V 1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V 2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角（如图1）。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向（α=0）以速度V 运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： ?? ? ??+?=u V f f 10 （2） 当接收器向着声源运动时，V 取正，反之取负。
多普勒效应
目录 绪论…………………………………………………………………………………………1多普勒及多普勒效应简介…………………………………………………… 1.1多普勒…………………………………………………………………………… 1.2多普勒效应………………………………………………………………………2多普勒效应的原理…………………………………………………………… 2.1多普勒效应的解析……………………………………………………… 2.2多普勒效应及其表达式…………………………………………………… 2.2.1机械波多普勒效应的普遍公式……………………………………………… 2.2.2光波（电磁波）多普勒效应的普遍公式…………………………………… 2.3机械波的多普勒效应……………………………………………………… 2.3.1普遍公式……………………………………………………………………… 2.3.2几种特例……………………………………………………………………… 2.4声波的多普勒效应………………………………………………………… 2.5电磁波的多普勒效应……………………………………………………… 3 多普勒效应的应用……………………………………………………………… 3.1医学上的应用………………………………………………………………… 3.2交通的应用…………………………………………………………………… 结论…………………………………………………………………………………………致谢…………………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………………
多普勒效应综合实验报告及数据处理图
多普勒效应综合实验报告及数据处理图(注：由于上传百度文库后部分图片看不清楚，须下载阅读) 当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： ①匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 ②自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。 ③简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 ④其它变速直线运动。 【实验原理】 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为： f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2）（1） 式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： f = f0（1+V/u）（2） 当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。 若f0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f —V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为k=f0/u，由此可计算出声速u=f0/k 。 由（2）式可解出： V = u（f/f0– 1）（3）若已知声速u及声源频率f0 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f 采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 2、超声的红外调制与接收 早期产品中，接收器接收的超声信号由导线接入实验仪进行处理。由于超声接收器安装在运动体上，导线的存在对运动状态有一定影响，导线的折断也给使用带来麻烦。新仪器对接收到的超声信号采用了无线的红外调制-发射-接收方式。即用超声接收器信号对红外波进行调制后发射，固定在运动导轨一端的红外接收端接收红外信号后，再将超声信号解调出来。由于红外发射/接收的过程中信号的传输是光速，远远大于声速，它引起的多谱勒效应可忽 第 1 页共9 页
多普勒效应综合实验报告及数据处理图
多普勒效应综合实验 （附数据处理图） (注：由于上传后文库中数据图看不清楚，须下载后才能看清楚) 当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： ①匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 ②自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。 ③简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 ④其它变速直线运动。 【实验原理】 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为： f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2）（1） 式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： f = f0（1+V/u）（2） 当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。 若f0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f —V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为k=f0/u，由此可计算出声速u=f0/k 。 由（2）式可解出： V = u（f/f0– 1）（3）若已知声速u及声源频率f0 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f 采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 2、超声的红外调制与接收 早期产品中，接收器接收的超声信号由导线接入实验仪进行处理。由于超声接收器安装在运动体上，导线的存在对运动状态有一定影响，导线的折断也给使用带来麻烦。新仪器对接收到的超声信号采用了无线的红外调制-发射-接收方式。即用超声接收器信号对红外波进行调制后发射，固定在运动导轨一端的红外接收端接收红外信号后，再将超声信号解调出来。由于红外发射/接收的过程中信号的传输是光速，远远大于声速，它引起的多谱勒效应可忽
多普勒效应及其应用
多普勒效应及其应用 姓名：许涛班级：应物二班学号：20143444 天津理工大学理学院 摘要:在多普勒效应中有多普勒频移产生,并且与波源和观测者的相对运动情况有关,以此为基础讨论了多普勒效应在卫星定位、医学诊断、气象探测中的应用。 关键词:多普勒效应;定位;测速。 引言： 在日常生活中,人们都有这样的经验,火车汽笛的音调,在火车接近观察者时比其远离观察者时高.此现象就是多普勒效应.它是由奥地利物理学家多普勒于1842年首先发现的.多普勒效应是波动过程的共同特征.光波(电磁波)也有多普勒效应,并于1938年得到证实.此效应在卫星定位、医学诊断、气象探测等许多领域有着广泛的应用。 多普勒效应及其表达式 由于波源和接收器(或观察者)的相对运动,使观测到的频率与波源的实际频率出现差别.这种现象称为多普勒效应。 机械波多普勒效应的普遍公式 设波源S发出的波在媒质中的传播速度为v、频率为fS,接受器R接收到的频率为fR,以媒质为参考系,波源与接收器相对于媒质的运动速度分别为uS和uR,uS和uR与波源和接收器连线的夹角分别为θS和θR,如图1所示.此时可以推导得到 fR= v+uRcosθR /v-uScosθS fS. (1) 此式为波源和接收器沿任意方向彼此接近时的多普勒效应公式.如果波源和接收器沿任意方向彼此远离时如图2所示,同理可推导出 fR=v-uRcosθR /v+uScosθS fS. (2) (1)、(2)两式就是机械波多普勒效应的普遍公式,由两式我们可以得到诸如S 和R在同一直线上运动时多普勒效应各公式的表示形式.由此可以看出多普勒效应不但与波源S和接收器R的运动速度有关,而且还与S和R的相对位置有关。 1.2 光波(电磁波)多普勒效应的普遍公式 因为光波(电磁波)的传播不依赖弹性介质,它与机械波需要靠媒质而传播有所不同,所以公式 (1)和(2)对光波(电磁波)不再适用.但是从理论上我们可以推证出光波的多普勒效应公式.若光源发出光波的频率记作f0,观测者测得该光的频率为f,通过计算可得: f=f0√（1-β) /1-βcosθ. (3) 其中,β= v c ,c为真空中的光度,v为光源相对于观测者的运动速度,θ为光源
多普勒效应测量超声声速
北京航空航天大学 物理研究性实验报告 实验项目名称： 对多普勒效应测量超声声速实验的扩展 多普勒效应测量超声声速 摘要：本实验通过学习多普勒效益的相关原理，利用BHWL-Ⅱ多普勒超声测速仪测量超声声速，结合光电门测速的方法验证多普勒超声测速仪测量小车速度的精准程度。在本次试验报告中，将探讨多普勒勒效应试验数据的误差分析；将对试验仪器进行改进；利用多普勒超声测速仪进行更多实验的操作。
一、实验重点： (1)通过该实验进一步了解多普勒效应原理及其应用； (2)熟悉BHWL-Ⅱ多普勒超声测速仪的使用； (3)熟悉数字示波器的使用。 二、仪器相关原理简介与相应计算： 在无色散情况下，波在介质中的传播速度是恒定的，不会因波源运动而改变，也不会因观察者运动而改变。但当波源（或观察者）相对介质运动时，观察者所接收到的频率却可以改变。当我们站在铁路旁，有火车高速经过时，汽笛声会由高亢变得低沉，就是这个缘故。如果观察者运动，而火车静止，也有类似的现象。这种由于波源或观察者（或两者）相对介质运动而造成的观察者接收频率发生改变的现象，称为多普勒效应。 （一）实验原理： 多普勒超声测速仪是一套综合性的超声测速仪器，该仪器利用多普勒频移效应实现对运动物体速度的测量，并可与光电方式测速进行比较。实验装置如图1所示，电机与超声头固定于导轨上面，小车可以由电机牵引沿导轨左右运动，超声发射头与接收头固定于导轨右端，若超声发射频率为接收回波频率为f，超声波在静止介质中传播速度为u，小车运动速度为v（向右为正）。 依据多普勒频移公式，回波频率、多普勒频移和小车运动的速度分别为： 由于电路中不能表征负频移（即不论靠近还是远离超声头Δf恒为正），所以在该系统中采用了标量表示（Δf不区分正负，以靠近或远离超声头进行标识）。
多普勒效应
多普勒效应 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，研究：①匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 实验原理 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f 为： （1） 式中为声源发射频率，为声速，V 1为接收器运动速率，α 1 为声源与接 收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V 2为声源运动速率，α 2 为声源与接收 器连线与声源运动方向之间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V 运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： （2） 图2 测量阻尼振动 当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。 若保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f —V关系图可直观验证多普勒效应，且由 实验点作直线，其斜率应为，由此可计算出声速。 由（2）式可解出：（3）
若已知声速及声源频率，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示关系图（如图2），或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 2、超声的红外调制与接收 早期产品中，接收器接收的超声信号由导线接入实验仪进行处理。由于超声接收器安装在运动体上，导线的存在对运动状态有一定影响，导线的折断也给使用带来麻烦。新仪器对接收到的超声信号采用了无线的红外调制-发射-接收方式。即用超声接收器信号对红外波进行调制后发射，固定在运动导轨一端的红外接收端接收红外信号后，再将超声信号解调出来。由于红外发射/接收的过程中信号的传输是光速，远远大于声速，它引起的多谱勒效应可忽略不计。采用此技术将实验中运动部分的导线去掉，使得测量更准确，操作更方便。信号的调制-发射-接收-解调，在信号的无线传输过程中是一种常用的技术。 实验仪器 【实验仪器及简介】 多普勒效应综合实验仪由实验仪，超声发射/接收器，红外发射/接收器，导轨，运动小车，支架，光电门，电磁铁，弹簧，滑轮，砝码等组成。实验仪内置微处理器，带有液晶显示屏，图1为实验仪的面板图。 实验仪采用菜单式操作，显示屏显示菜单及操作提示，由 p q t u 键选择菜单或修改参数，
2019-2020年高中物理 12.5 多普勒效应教案 新人教版选修3-4
2019-2020年高中物理 12.5 多普勒效应教案新人教版选修3-4 一、教材分析 《多普勒效应》是人教版高中物理选修3-4《机械波》第12章第7节的教学内容，本节课为一个课时，主要学习波的一种现象------多普勒效应。 二、教学目标 1.知识目标 （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． 2.能力目标 通过对多普勒效应的学习，让学生体会到物理源于生活又服务于生活 3.情感目标 通过对多普勒效应的探究性学习，激发学生的合作意识和创新意识，树立正确的学习观．三、重点难点 重点： 1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别. 2.多普勒效应的定义及产生条件； 难点： 1．波源的频率与观察者接收到的频率的区别. 2．对多普勒效应成因的探究论证。 四、学情分析 本节内容较为抽象，但是和实际生活联系的比较密切，学生应该是比较容易感知和掌握的。 五、教学方法 1．通过实验、多媒体课件演示激发学生学习物理的兴趣，培养学生观察能力，和从物理现象入手，通过理论演绎和实验验证研究物理问题的方法。 2．通过对物理问题的分析论证培养学生勤于思考的习惯和分析问题的能力。 3．通过多普勒效应应用的学习，培养学生查阅资料和整理资料的能力。六、教具和六、课前准备 1蜂鸣器 2、学生准备：把导学案的课前预习内容做完整并且核对答案。
3、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案，还有教具的准备。 七、课时安排一个课时 八、教学过程： 同学们，在前面我们学习了许多关于波的知识，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的现象，今天我们在来学习另外一种有关波的物理现象。请观察下面的实验。 【演示实验】 1)蜂鸣器静止,学生听声音有无变化; 2)两个学生分别站在教室前后,手中牵一根绳,让发生器在绳上快速运动,其他学生注意听声音有无变化. ［学生叙述听到的声音情况］ 1）静止时，听不到声音的变化； 2）发生器靠近时，声音变得尖锐(音调变高)；发生器远离时，声音变得低沉(音调变低). 【问题】生活中有无类似的现象？ 学生举例：行驶中的汽车鸣笛；火车鸣笛进站；飞机起飞等 【录像】行驶中鸣笛的汽车和火车。 【问题】音调的高低由什么决定? 音调的高低由声源频率的决定，频率越高，音调越高。 【学生乐器演示】声音的音调和响度。 乐律C 调音节中各音的频率。 【问题】回忆实验和录像，在什么条件下，我们听到声音的频率会发生变化？ 相对运动。 【引入新课】这种由于声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． 【板书】多普勒效应 这一现象是奥地利科学家多普勒在1842年提出并作出解释的，因此叫做多普勒效应。（一）多普勒效应成因分析
多普勒效应综合实验
多普勒效应综合实验 【摘要】：多普勒效应是一基本的物理现象，当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。 【关键词】：超声波多普勒效应匀加速简谐振动 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： ①匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 ②自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。 ③简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 ④其它变速直线运动。 【实验原理】 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为： f = f 0（u+V 1 cosα 1 ）/（u–V 2 cosα 2 ）（1） 式中f 0为声源发射频率，u为声速，V 1 为接收器运动速率，α 1 为声源与接收器连线与接 收器运动方向之间的夹角，V 2为声源运动速率，α 2 为声源与接收器连线与声源运动方向之 间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： f = f （1+V/u）（2）当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。 若f 保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f —V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应 为 k=f 0/u ，由此可计算出声速 u=f /k 。 由（2）式可解出： V = u（f/f – 1）（3） 若已知声速u及声源频率f ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f 采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 2、超声的红外调制与接收 早期产品中，接收器接收的超声信号由导线接入实验仪进行处理。由于超声接收器安装
《多普勒效应》教案1
多普勒效应 一、教学目标： １、知识目标 (1)知道波源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。 ２、能力目标： (1)通过视频播放、多媒体演示观察体会，提高生活物理观察能力和正确表述生活物理现象的能力。 (2)通过改变波源与观察者距离变化，培养学生利用变量控制法分析问题的能力。 (3)熟悉和适应课堂教学中运用现代信息技术的环境。 ３、情感目标： (1)培养合作与分享的学习习惯。 (2)体验生活物理，激发学习科学知识的热情。 二、学情分析： 本课是高中物理教材第十章第八节的内容，是机械波形成和传播、干涉、衍射的后续内容，学生已经具备了声调、波速、波长、频率、周期等基本概念的相关知识，懂得机械波在均匀介质中匀速传播。建议在学习新课之前复习一下相关概念. 三、教学方法： 结合多媒体手段进行探究式教学。 四、教学重点、难点： 重点：波源的频率和观察者接收到的频率的区别，多普勒效应概念的理解。 难点：波源的频率和观察者接收的频率不同的原因。 五、教学仪器 计算机一台、投影仪、自制《多普勒效应》课件 六、教学设计思想： 《多普勒效应》是继波的干涉、衍射现象后的又一波动过程共有现象，是高中物理教材中新增内容，体现了生活物理的重要性。本节课力图贯彻“以学生发展为本”的教学理念，在课堂教学模式上有所突破，同时根据学生认识过程而致力于教学环节的设计，使学生掌握基础知识，提高基本能力。 首先注意创设学习情景，安排了火车、飞机运动的生活物理实例，让学生再次感受生活经验，激发学生的学习兴趣，形成良好的学习动机。 在教学手段方面充分运用现代信息技术的平台，在实验图片的基础上，以多媒体动画课件交互地展示波源和观察者各种情况下运动而引起观察者接收频率不同的过
实验14多普勒效应
多普勒效应综合实验 当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： ①匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 ②自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。 ③简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 ④其它变速直线运动。 【实验原理】 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为： f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2）（1） 式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为：
关于多普勒效应的定量计算
关于多普勒效应的定量计算 教科版物理选修3-4第44页第7题，很多学生看到这个题茫然不知所措，它源于本书第2章第6节的知识，但因教材没有明确的定量地给出计算方法，学生没能理解其实质，只是简单地用公式代入数据，我想也就失去了多普勒效应定量计算的意义。 多普勒效应是波动过程共有的特征，自然满足波长、频率和波速（即）的关系。运用在多普勒效应中，只需进行相应的改动。多普勒效应涉及波源和观察者两个物体，因此也就只要对波源和观察者进行相应的改动，下面分别对波源和观察者的改动进行阐述。 1．对于波源S 它的频率等于振源的频率，与波源和观察者的运动情况无关，无需改动；波速取决于介质，也与波源的运动情况无关。要改动的只是波长了。 1．1波源静止它的波长无需改动。 1．2波源运动速度和波速同直线同方向（如图1中a所示），则波传播过程中，波长变短，变为． 1．3波源运动速度和波速同直线反方向（如图1中b所示），则波传播过程中， 波长变长，变为． 需要说明的是：（1）上面的改动与观察者的运动情况无关，改动的原理是根据波形成的机理。（2）波源运动速度是相对于介质而言的。（3）如果波源运动速度与波速 不在一条直线上，只需考虑波源速度在波速方向上的投影速度。 2．对于观察者A 波相对于观察者波长就是波源的波长，频率往往就是要求的物理量，而波速要作相应的改动，改动为相对于观察者。 2．1观察者静止波速不要作改动。 2．2观察者运动速度与波速同直线同方向（如图2中a所示），则波速相对于观察者为（-）。
2．3观察者运动速度与波速同直线反方向（如图2中b所示），则波速相对于观察者为（+）。 需要说明的是：（1）上面的改动与波源的运动情况无关。（2）观察者运动速度是 相对于介质而言的。（3）如果观察者运动速度与波速不在一条直线上，只需考虑观察者速度在波速方向上的投影速度。 有了上述波相对波源或观察者的改动，多普勒效应的定量计算就是运用而已。 例1（04江苏物理）如图3所示，声源S和观察者A都沿x轴正方向运动，相对于地面的速率分别为v s和v A．空气中声音传播的速率为v p,设v s 实验报告 多普勒效应综合实验 物理科学与技术学院 13级弘毅班 20 吴雨桥 【实验目的】 1.利用超声接收器运动速度与接收频率的关系验证多普勒效应并求声速。 2.利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，得出物体在运动过程中的速度变化情况，借此研究： (1) 简谐振动。可测量其振动周期等参数，并与理论值比较。 (2) 自由落体运动。可以由v-t 关系直线的斜率求重力加速度。 (3) 匀加速直线运动。测量力、质量与加速度的关系，验证牛顿第二定律。 【实验原理】 1. 超声的多普勒效应。 根据声波的多普勒效 应公式，当声源与接收器 之间有相对运动时，如右 图所示。则接收器接收到的频率f 为 11022 cos cos u V f f u V αα+= - (1) 其中u 为声速，f 0为声源发射频率。 若声源保持不动，运动物体上的接收器向声源方向以速度V 运动，测接收器接收到的频率f 为 01V f f u ??=?+ ??? (2) 当接收器向声源运动时，V 取正；反之取负。 若保持f 0不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，由（2）式知，作f-V 图可以验证多普勒效应，并由实验点做直线，其斜率k=f 0/u ，由此可以计算声速u=f 0/k 。 也可以由（2）解出01f V u f ?? =- ??? ，若已知声速u 及声源频率f 0， 通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f 采样计数，由微处理器按照上式算出接收器运动速率，由显示屏显示v-t 图像，并调阅相关数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 2. 研究简谐振动 当质量为m 的物体受到大小与位移成正比，而方向指向平衡位置的力的作用时，若以物体的运动方向为x 方向，则运动方程为22d x m kx dt =-，该式描述的即为简谐振动。当初始条件为t=0时，x=-A 0,V=dx/dt=0,则运动方程的解为00cos x A t ω=- ，对时间求导，可得 速度方程000sin V A t ωω= 其中0ω=为振动系统的固有角频率。 在实验中，若忽略空气阻力由胡克定律，则k 为弹簧劲度系数。 3. 研究自由落体 研究物体在自由落体过程中的速度。并由其变化求出加速度，即为重力加速度。 多普勒效应 1．当观测者和波源之间有________________时，观测者测得的频率与波源频率________的现象叫多普勒效应． 2．当波源与观测者相对静止时，观测到的频率________波源振动的频率；当波源与观测者相向运动时，观测到的频率________波源的频率；当波源与观测者相互远离时，观测到的频率________波源的频率． 3．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用，可以利用多普勒效应测________速度，测星球靠近或远离我们的速度，测________速度． 4．关于多普勒效应，下列说法中正确的是( ) A．当波源与观测者有相对运动时，才会发生多普勒效应 B．当波源与观测者运动的速度相同时，不会发生多普勒效应 C．只有机械波才能发生多普勒效应 D．只要波源运动，就一定会发生多普勒效应 5．下列说法中不正确的是( ) A．发生多普勒效应时波源的频率保持不变 B．要发生多普勒效应，波源和观测者间必须有相对运动 C．只有声波会发生多普勒效应 D．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应 6．当火车进站鸣笛时，我们在车站听到的音调( ) A．变低 B．不变 C．变高 D．不知声速和火车车速，不能判断 概念规律练 知识点一对多普勒效应的理解 1．下列说法中正确的是( ) A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观测者接收到的频率发生了变化 C．多普勒效应是在波源与观测者之间有相对运动时产生的 D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的 2．如图1，由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观测者在1 s内由A运动到B，观测者接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，则要让观测者完全接收不到波，他每秒要运动多少米？ 图1 知识点二发生多普勒效应的几种情况 图2 3．如图2所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)波源正在向哪处移动( ) A．A B．B C．C D．D (3)观察到波的频率最低的位置是( ) A．A B．B C．C D．D 4．新型列车动车组速度可达300 km/h，与该车汽笛声的音调相比，(1)站在车前方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)，站在车后方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)． (2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛发出的声波频率变化了吗？ (3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？ 波和粒子多普勒效应的通用计算公式 摘要：本文得到一个粒子多普勒效应公式，这个公式同样适应于波，而且在形式上比以前的多普勒效应公式更加简单。 关键词：粒子多普勒效应多普勒效应 一．粒子多普勒效应公式的推导 假设粒子发射器和粒子接收器在同一条直线上作匀速运动，它们的运动方向相反，接收器相对发射器的速率为v ，粒子相对发射器的速率为w，发射器发射粒子的频率为f（周期为T）。假设在t0时刻接收器和发射器相遇，距离为0，在相遇的同时，发射器发射出第一个粒子，这个粒子从发射器到接收器的时间为0。随后接收器相对发射器的距离开始增加，经过一个周期T之后，发射器发射出第二个粒子，第二个粒子追上接收器的时刻为t1，时刻t1与时刻t0之间的时间间隔就是接收器接收粒子的周期T1。第二个粒子从被发射到被接收的时间为T1-T，在这个时间内，它相对发射器的位移为（T1-T）w，在一个周期T1内，接收器相对发射器的位移为T1v。第二个粒子被接收器接收时，粒子和接收器相对发射器的位移是相等的，因此可以列方程：（T1-T）w=T1v 解方程得：T1=T w/（w- v） 这就是粒子多普勒效应的周期公式， 转化为频率公式为：f1= f（w- v）/ w 公式中f1为接收器接收粒子的频率，f 为发射器发射粒子的频率，w为粒子相对发射器的速率，v为接收器相对发射器的速率。如果接收器同发射器相互靠近，上式括号中为+号。二．粒子多普勒效应公式同样适用于波 在推导粒子多普勒效应公式的时候，可以用脉冲波代替粒子——脉冲与脉冲的距离远远大于一个脉冲的长度，其推导结果是相同的。下面就用一个有具体数据的例子来验证粒子多普勒效应公式是否适用于波。 1. 粒子多普勒效应公式为：f1= f（w±v）/ w 2. 波多普勒公式为：f1= f（w±v）/ （w±ｕ） 波多普勒效应公式中正负运算符号的确定：1.发射器速率ｕ前面正负运算符号的确定：以发射器为静止参考点，波介质如果相对发射器朝向接收器运动，运算符合为+，反之为-；2.接收器速率ｖ前面正负运算符号的确定：以接收器为静止参考点，波介质如果相对接收器朝向发射器运动，运算符合为-，反之为+。多普勒效应实验
多普勒效应习题
波和粒子多普勒效应的通用计算公式