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第5课时 多普勒效应 惠更斯原理
研究学考·把握考情] 知识内容 多普勒效应、惠更斯原理 1.了解多普勒效应 2．了解多普勒效应的简单应用 3．初步理解多普勒效应产生的原因 教学要求 4．了解波面、波线的概念，知道惠更斯原理 5．理解球面波与平面波的传播特点 6．会用惠更斯原理解释波的反射 7．会用惠更斯原理解释波的折射 8．会用惠更斯原理分析简单的问题 说明 1.不要求推导接收频率与波源频率的关系式 2．不要求用惠更斯原理证明波的反射定律和波的折射定律
知识点一 多普勒效应
基 础 梳 理]
1．定义
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，这种现象叫做多普勒效应。 2．成因
(1)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，观察到的频率等于波源振动的频率。
(2)当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增大；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。 3．应用
(1)测车辆速度；(2)测星球速度；(3)测血流速度。
要 点 精 讲]
1．多普勒效应是波共有的特征，不仅机械波，光波和电磁波也都会发生多普勒效应。 2．发生多普勒效应时，波源发出的频率不变，变化的是观察者接收到的频率。
3．当声源与观察者相互接近时，f观察者变大，音调变高。如图1甲中波源S不动，观察者由A向B运动和图乙中观察者A不动，波源由S1向S2运动。 当声源与观察者相互远离时，f观察者
考试要求 加试b 变小，音调变低。如图甲中波源S不动，观察者由A向C运动。
图1
【例1】 下面说法中正确的是( ) 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．多普勒效应是在波源与观察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
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，故选项C正确；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；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，故选项D正确。 答案 BCD
知识点二 惠更斯原理
基 础 梳 理]
1．波面和波线
(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻振动状态都相同的介质质点所组成的面。 波面为球面的波叫球面波，波面是平面的波叫平面波。如图2所示。
图2
(2)波线：与波面垂直的那些线代表了波的传播方向，叫做波线。 2．惠更斯原理
(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。
(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向。
要 点 精 讲]
1．对惠更斯原理的理解
(1)惠更斯原理中，同一波面上的各点都可以看做子波的波源。波源的频率与子波波源的频率相等。
(2)波线的指向表示波的传播方向。
(3)在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直。
(4)球面波的波线是沿半径方向的直线，平面波的波线是垂直于波面的平行直线。
(5)利用惠更斯原理可以解释平面波和球面波的传播、波的衍射、干涉和折射现象，但无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小关系。 2．对波的反射与折射的理解
(1)波的反射：反射波的波长、波速、频率跟入射波的相同。 (2)波的折射：在波的折射中，波的频率不变，波速和波长发生改变。
(3)波在两种介质的界面上发生折射的原因是波在不同的介质中的传播速度不同。 【例2】 关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是( ) A．同一波面上的各质点振动情况完全相同 B．同一波面上的各质点振动情况可能不相同 C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直
解析 按照惠更斯原理：波面是由任意时刻振动情况完全相同的点构成的面，故A正确，B错；由波面和波线的概念，不难判定C、D正确。 答案 ACD
【例3】 下列说法正确的是( )
A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短 B．波发生反射时，波的频率、波长、波速均不变
C．波发生折射时，波的频率的不变，但波长、波速发生变化 D．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化
解析 波发生反射时，波在同一种介质中传播，频率、波长和波速均不变，选项A错误，B正确；波发生折射时，是从一种介质传播到另一种介质，波速发生变化，波的频率由波源决定，所以波的频率不变，由公式v＝λf可知，波长发生变化，选项C正确，D错误。 答案 BC
1．关于多普勒效应，下列说法中正确的是( )
A．波源发出频率稳定，且保持静止，观察者靠近波源，接收频率高于实际发出频率 B．只要观察者在运动，就一定能观察到接收频率与发出频率的不同
C．火车边鸣笛边减速进站，站台上静止的旅客听到的声音频率低于火车发出的频率