1.知道多普勒效应。
2.能定性分析多普勒效应产生的原因。
3.能用多普勒效应解释一些物理现象。
核心素养和关键能力
1.核心素养
理解多普勒效应的成因。
2.关键能力
用控制变量法探究多普勒效应。
自主探究（一） 多普勒效应
仔细听急救车的鸣笛声，你会发现一个现象：当车从你身边疾驰而过的时候，鸣笛的音调会由高变低。这到底是怎么回事？
提示 人感受到的音调取决于人在单位时间内接收到完整声波的个数，即声波的频率。当急救车从身边疾驰而过时，相同时间内人听到的急救车发出的完整声波个数减少，即听到的鸣笛声频率降低、音调变低。
❶多普勒效应
波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应。
❷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，观测到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观测到的频率变小。
1．波源频率：波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波。频率表示单位时间内完成的全振动的次数。因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的个数。
2．接收频率
(1)波源和观察者相对静止时，观察者接收到的频率等于波源的频率。
(2)波源和观察者有相对运动时，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变化，即感觉到波的频率发生变化。
波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小。
3．成因归纳
根据以上分析可知，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，且两者间距发生了变化。
【例1】 关于多普勒效应，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，观察者接收到的频率发生了变化
C．当观察者和波源速度相同时，会发生多普勒效应
D．只有声波才能发生多普勒效应
【答案】 B
【解析】 当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，而观察者与波源速度相同时，两者不发生相对运动，不会产生多普勒效应，选项C错误；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项A错误，B正确；多普勒效应，不仅适用于声波，也适用于其他类型的波，包括电磁波和光波，选项D错误。
【训练1】 频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u<v)，f表示接收器接收到的频率。若u增大，则 ( )
A．f增大，v增大 B．f增大，v不变
C．f不变，v增大 D．f减小，v不变
【答案】 B
【解析】 由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收到的频率f增大，故B项正确。
自主探究（二） 多普勒效应的应用
❶利用多普勒测速仪测速
交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少，就能知道车辆的速度。
❷利用超声波测血流速度
医生向人体内发射频率已知的超声波，测出被血管中的血流反射后的波的频率变化，就可知道血流的速度。
❸利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的速度。
【例2】下列选项与多普勒效应无关的是( )
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
【答案】 A
【解析】 科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光的反射原理，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用超声波的多普勒效应，故B正确；交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故C正确；科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是利用光的多普勒效应，故D正确。
【训练2】 分析下列物理现象，属于多普勒效应的是( )
A．夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝
B．“闻其声而不见其人”
C．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音
D．当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高
【答案】 D
【解析】 A项属于波在云层中的反射现象；B项属于声波的衍射；C项属于声波的干涉；D项属于多普勒效应。故D项正确。
1．(多普勒效应的理解)关于多普勒效应，以下说法正确的有( )
A．只有机械波才能产生多普勒效应
B．电磁波不能产生多普勒效应
C．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化
D．产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化
【答案】 D
【解析】 多普勒效应是波动过程共有的特征，无论是机械波还是电磁波，都能产生多普勒效应，故A、B错误；产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率不变，故C错误，D正确。
2．(多普勒效应的应用)(2021·云南昆明联考)某地在进行飞行航模表演，下列说法正确的是( )
A．当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞来
B．当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞离
C．当飞机向观众飞来时，飞机发动机发出的声音频率变高
D．当飞机飞离观众时，飞机发动机发出的声音频率变低
【答案】 A
【解析】 无论飞机是向观众飞来还是飞离观众，飞机发动机发出的声音频率不变，故C、D错误；飞机向观众飞来时，观众听到的声音频率变高，飞机飞离观众时，观众听到的声音频率变低，故A正确，B错误。
3．(多普勒效应的应用)下面哪些应用不是利用了多普勒效应( )
A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C．铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况
D．有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去
【答案】 C
【解析】 凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对地球运动的速度，A不符合题意；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，接收到的频率发生变化，由多普勒效应的知识可以求出运动物体的速度，B不符合题意；铁路工人是根据振动的强弱变化而对列车的运动作出判断的，C符合题意；炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的运动方向有关，D不符合题意。
