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（“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-