1、广华中学 2011-02-048多普勒效应导学案编写：陈学安 审核：顾国海 审查：朱绪兵 编写时间 2011-04-05一，教学目标（1） 【教学目的】1、知道波源的频率和观察者接受到的频率的区别2、知道什么是多普勒效应3、了解多普勒效应的一些应用（2） 【知识重点】多普勒效应及其产生的原因（3） 【知识难点】波的概念、波源的频率和观察者接受到的频率的区别（4） 【学习方法】阅读法、分析法二,自主学习1 多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的都会发生变化，这种现象叫做多普勒效应。2，多普勒效应产生的原因（1） 波源与观察者相对静止时，1s 内通过观察者的波峰或者密部的数
2、目是的，观察者观测到的频率波源的频率。（2） 当波源与观察者相互靠近时，1s 内通过观察者的波峰或者密部的数目，观察到的频率；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率.3，测车辆速度：交通警察向进行中的车辆发射的超声波，同时测量的频率，根据反射波频率就能知道车辆的速度。4，测星球的速度：测量星球上某些元素发出的光波的然后与地球上的这些元素时发光的频率对照，可得星球的速度。5，测血流的速度：向人体内发射的超声波，超声波被血管中的血流后又被仪器接收，测出反射波的，就可得血流速度。三，合作探究1. 声音的音调由什么来决定？2.多普勒效应中的声源的频率发生变化了吗？3.（1）产生多普勒效应的原因是
3、什么？（2）有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声中判断出火车的运动方向，其原因是什么？（3）想象你声波的速度随同某一个波峰一起远离波源，会是什么情景？2. 多普勒效应除了上述三个方面的应用，你还能列举出其他的应用吗？五，典例精析1. 下列说法正确的是（）发生多普勒效应时，波源的频率变化了。发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化。多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的。多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的。新型列车动车组速度可达 300km/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” “偏低” ） ，站在车后方的路旁的人的听起来音调（“
4、偏高” “偏低” ） 。（2）迎面来的另一辆列车的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛发出的音调变化了吗？（3）坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？六，精品阅读多普勒奥地利物理学家，数学家和天文学家多普勒 ，克里斯琴 约翰(Doppler, Christian Johann)1803 年 11 月 29 日出生于奥地利的萨尔茨堡 (Salzburg)。1842 年，他在文章 “On the Colored Light of Double Stars“ 提奥地利物理学家、数学家多普勒出 “多普勒效应”(Doppler Effect)，因而闻名于世。 1853 年 3 月 17 日，多普勒与世长
5、辞。从 1674 年 开 始 ，克 里 斯 琴 多 普 勒 家 族 在 奥 地 利 的 萨 尔 茨堡 从 事 的 石 匠 生 意 日 渐 兴 隆 。他 们 在 Hannibal Platz“现 名 Makart Platz”靠 近 河 畔 的 地 方 建 造 了 很 好 的 房 子 ，多 普 勒 就 在 这 所 房 子 里 出 生 。当 然 ，按 照 家 庭 的 传 统 会 让 他 接 管 石 匠 的 生 意 。 然 而 他 的 健 康 状 况 一 直 不 好 而 且 相 当 虚 弱 ，因 此 他 没 有 从 事 传 统 的 家 族 生 意 。 多 普 勒 在 萨 尔 茨 堡 上 完 小 学
6、然 后 进 入 了 林 茨 中 学 。 1822 年 他 开 始 在 维 也 纳 工 学院 学 习 ，他 在 数 学 方 面 显 示 出 超 常 的 水 平 ，1825 年 他 以 各 科 优 异 的 成 绩 毕 业 。在 这 之后 他 回 到 萨 尔 茨 堡 ，在 Salzburg Lyceum 教 授 哲 学 , 然 后 去 维 也 纳 大 学 学 习 高 等 数 学 ，力 学 和 天 文 学 。 当 多 普 勒 在 1829 年 在 维 也 纳 大 学 学 习 结 束 的 时 候 ，他 被 任 命 为 高 等 数 学 和 力 学教 授 助 理 ，他 在 四 年 期 间 发 表 了 四 篇
7、 数 学 论 文 。之 后 又 当 过 工 厂 的 会 计 员 ，然 后 到 了布 拉 格 一 所 技 术 中 学 任 教 ，同 时 任 布 拉 格 理 工 学 院 的 兼 职 讲 师 。到 了 1841 年 ，他 才 正式 成 为 理 工 学 院 的 数 学 教 授 。多 普 勒 是 一 位 严 谨 的 老 师 。他 曾 经 被 学 生 投 诉 考 试 过 于严 厉 而 被 学 校 调 查 。繁 重 的 教 务 和 沉 重 的 压 力 使 多 普 勒 的 健 康 每 况 愈 下 ，但 他 的 科 学成 就 使 他 闻 名 于 世 。1850 年 ，他 获 委 任 为 维 也 纳 大 学 物
8、理 学 院 的 第 一 任 院 长 ，可 是 他在 三 年 后 1853 年 3 月 17 日 在 意 大 利 的 威 尼 斯 去 世 ，年 仅 四 十 九 岁 。 著 名 的 多 普 勒 效 应 首 次 出 现 在 1842 年 发 表 的 一 篇 论 文 上 。多 普 勒 推 导 出 当 波 源 和观 察 者 有 相 对 运 动 时 ，观 察 者 接 收 到 的 波 频 会 改 变 。他 试 图 用 这 个 原 理 来 解 释 双 星 的颜 色 变 化 。虽 然 多 普 勒 误 将 光 波 当 作 纵 波 ，但 多 普 勒 效 应 这 个 结 论 却 是 正 确 的 。多 普勒 效 应 对
9、 双 星 的 颜 色 只 有 些 微 的 影 响 ，在 那 个 时 代 ，根 本 没 有 仪 器 能 够 量 度 出 那 些 变化 。不 过 ，从 1845 年 开 始 ，便 有 人 利 用 声 波 来 进 行 实 验 。他 们 让 一 些 乐 手 在 火 车 上 奏出 乐 音 ，请 另 一 些 乐 手 在 月 台 上 写 下 火 车 逐 渐 接 近 和 离 开 时 听 到 的 音 高 。实 验 结 果 支持 多 普 勒 效 应 的 存 在 。多 普 勒 效 应 有 很 多 应 用 ，例 如 天 文 学 家 观 察 到 遥 远 星 体 光 谱 的红 移 现 象 ，可 以 计 算 出 星 体 与
10、 地 球 的 相 对 速 度 ；警 方 可 用 雷 达 侦 测 车 速 等 。 多 普 勒 的 研 究 范 围 还 包 括 光 学 、电 磁 学 和 天 文 学 ，他 设 计 和 改 良 了 很 多 实 验 仪 器 ，例 如 光 学 仪 器 。多 普 勒 天 才 横 溢 ，创 意 无 限 ，脑 里 充 满 各 种 新 奇 的 点 子 。虽 然 不 是 每 一个 构 想 都 行 得 通 ，但 往 往 为 未 来 的 新 发 现 提 供 线 索 。（TWG） 多 普 勒 效 应辐 射 的 波 长 因 为 光 源 和 观 测 者 的 相 对 运 动 而 产 生 变 化 。在 运 动 的 波 源 前
11、面 ，波 被压 缩 ，波 长 变 得 较 短 ，频 率 变 得 较 高 (蓝 移 (blue shift)。在 运 动 的 波 源 后 面 ，产 生 相反 的 效 应 。波 长 变 得 较 长 ，频 率 变 得 较 低 (红 移 (red shift)。波 源 的 速 度 越 高 ，所 产 生的 效 应 越 大 。根 据 光 波 红 / 蓝 移 的 程 度 ，可 以 计 算 出 波 源 循 着 观 测 方 向 运 动 的 速 度 。恒 星 光 谱 线 的 位 移 显 示 恒 星 循 着 观 测 方 向 运 动 的 速 度 。除 非 波 源 的 速 度 非 常 接 近 光 速 ，否 则 多 普
12、勒 位 移 的 程 度 一 般 都 很 小 。所 有 波 动 现 象 (包 括 光 波 ) 都 存 在 多 普 勒 效 应 。 多 普 勒 效 应 的 发 现一 天 ，多 普 勒 带 着 他 的 孩 子 沿 着 铁 路 旁 边 散 步 ，一 列 火 车 从 远 处 开 来 。多 普 勒 注 意到 ：火 车 在 靠 近 他 们 时 笛 声 越 来 越 刺 耳 ，然 而 就 在 火 车 通 过 他 们 身 旁 的 一 刹 那 ，笛 声声 调 突 然 变 低 了 。随 着 火 车 的 远 去 ，笛 声 响 度 逐 渐 变 弱 ，直 到 消 失 。这 个 平 常 的 现 象 吸引 了 多 普 勒 的
13、注 意 ，他 思 考 ：为 什 么 笛 声 声 调 会 变 化 呢 ？ 他 抓 住 问 题 ，潜 心 研 究 多 年 。 通 过 研 究 他 发 现 ，当 观 察 者 与 声 源 相 对 静 止 时 ，声 源 的 频 率 不 变 ；然 而 观 察 者 与 声源 之 间 相 对 运 动 时 ，则 听 到 的 声 源 频 率 发 生 变 化 。最 后 他 总 结 ：观 察 者 与 声 源 的 相 对运 动 决 定 了 观 察 者 所 收 到 的 声 源 频 率 。 多 普 勒 不 仅 注 重 科 学 理 论 ，而 且 善 于 运 用 实 验 去 反 复 证 明 实 验 结 论 。 多 普 勒 的
14、这 一 个 重 大 发 现 ，被 人 们 称 为 “多 普 勒 效 应 ”，当 时 是 将 “多 普 勒 效 应 ”光 学与 声 学 联 系 起 来 的 。在 论 双 星 的 色 光 中 ，他 从 理 论 上 论 证 了 “多 普 勒 效 应 ”。多 普 勒还 用 此 理 论 研 究 了 光 行 差 。 今 天 的 “多 普 勒 效 应 ”多 普 勒 之 后 ，人 们 发 现 他 这 一 理 论 不 仅 在 声 学 和 光 学 适 用 ，在 电 磁 波 等 研 究 领 域也 有 广 泛 的 用 途 。比 如 说 ，美 国 天 文 学 家 哈 勃 所 发 现 的 天 体 红 移 现 象 就 是 在 “多 普 勒效 应 ”的 基 础 上 诞 生 的 。 社 会 评 价作 为 一 名 科 学 家 ，多 普 勒 为 世 界 贡 献 巨 大 。他 善 于 观 察 ，善 于 思 考 ，善 于 分 析 ，不断 实 践 。他 是 我 们 的 榜 样 。七，课后小结-
